魯科版選修3 1.1.1氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型 課件（18張）.ppt

第1章原子結(jié)構(gòu) 第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型 第1課時(shí)氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型 原子是由 和 構(gòu)成的 原子核是由 和 構(gòu)成的 但 原子核例外 在原子中 核電荷數(shù) 數(shù) 數(shù) 核素818o的意義是o原子核內(nèi)有 個(gè)質(zhì)子 個(gè)中子 質(zhì)量數(shù)為 1 原子核 核外電子 質(zhì)子 中子 質(zhì)子 核外電子 2 8 10 18 知識(shí)回顧 請你補(bǔ)全 rn 氡的原子結(jié)構(gòu)示意圖 并且與其他同學(xué)交流你從原子結(jié)構(gòu)示意圖中獲得的信息 通常所說的光是指人的 所能感覺到的 在真空中波長介于 之間的電磁波 不同波長的光在人的視覺中表現(xiàn)出不同的 按波長由長到短依次為 黃 3 電子排布規(guī)律 400 700nm 4 顏色 紅 橙 綠 青 藍(lán) 紫 視覺 了解原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容 知道基態(tài) 激發(fā)態(tài)和原子光譜等概念 認(rèn)識(shí)原子光譜分析的應(yīng)用 1 2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程英國科學(xué)家 在1803年建立了原子學(xué)說 1903年英國的 提出了原子結(jié)構(gòu)的 葡萄干布丁 模型 1911年英國物理學(xué)家盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的 1913年丹麥科學(xué)家玻爾建立起核外電子 排布的原子結(jié)構(gòu)模型 20世紀(jì)20年代中期建立了原子結(jié)構(gòu)的 模型 1 道爾頓 湯姆遜 核式模型 分層 量子力學(xué) 知識(shí)梳理 氫原子光譜 1 光譜 光譜的定義許多物質(zhì)都能夠吸收光或發(fā)射光 為了研究物質(zhì)的這種性質(zhì) 人們利用儀器將物質(zhì)吸收光或發(fā)射光的 和 分布記錄下來 就得到所謂的光譜 光譜的分類光譜的分類標(biāo)準(zhǔn)有多種 一般我們只考慮 和 的分類方法 連續(xù)光譜 若由光譜儀獲得的光譜是由 的光所組成 且相近的波長差別極小而不能分辨 則所得光譜為 2 波長 強(qiáng)度 連續(xù)光譜 線狀光譜 各種波長 連續(xù)光譜 例如 陽光形成的光譜即為連續(xù)光譜 線狀光譜 若由光譜儀獲得的光譜是由具有 的 彼此分立的譜線組成 則所得光譜為線狀光譜 例如氫原子光譜 氦原子光譜等都是線狀光譜 光譜的應(yīng)用在現(xiàn)代化學(xué)中 常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素 稱為光譜分析 在歷史上 許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的 如銫 1860年 和銣 1861年 其光譜圖中有特征的藍(lán)光和紅光 它們的拉丁文名稱由此得名 特定波長 2 氫原子光譜氫原子光譜的特征 氫原子光譜是線狀光譜 是不連續(xù)的 1913年 丹麥科學(xué)家玻爾 n bohr 1885 1962 第一次認(rèn)識(shí)到氫原子光譜是由氫原子的電子躍遷產(chǎn)生的 并通過純粹的理論計(jì)算得到氫原子光譜的譜線波長 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎完全相同 科學(xué)界大為震驚 原子結(jié)構(gòu)理論從此長足發(fā)展 最后建立了量子力學(xué) 人類歷史從此進(jìn)入了量子時(shí)代 玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn) 1 原子中的電子在具有確定半徑的 軌道上繞 運(yùn)動(dòng) 并且不輻射能量 2 在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有 的能量 e 而且能量是 的 3 只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道 ei 到另一個(gè)軌道 ej 才會(huì)輻射或吸收能量 h ej ei 3 圓周 原子核 不同 量子化 躍遷 光譜形成的原因原子在正?；蚍€(wěn)定狀態(tài)時(shí) 電子盡可能處于能量最低的軌道 這種狀態(tài)稱為 電子受激發(fā)處于能量高于 的狀態(tài)稱為 原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷 躍遷過程中伴隨著 的變化 如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來 就形成了光譜 4 基態(tài) 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 能量 氫原子光譜呈線狀光譜的原因是什么 提示根據(jù)玻爾理論 氫原子的一個(gè)電子通常在能量最低的軌道 基態(tài) 上運(yùn)動(dòng) 不釋放能量 但當(dāng)氫原子受到激發(fā) 加熱或氫氣放電管放電 時(shí) 核外電子獲得能量 即由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài) 而處于激發(fā)態(tài)的電子極不穩(wěn)定 它會(huì)迅速再躍遷至基態(tài) 在此躍遷過程中以光子的形式放出輻射能 發(fā)射出光子的頻率取決于電子躍遷兩軌道能級(jí)之差 由于各軌道的能量是不連續(xù)的 即量子化的 所以由電子的躍遷而發(fā)射出的光的頻率也是不連續(xù)的 這便是氫原子光譜呈線狀光譜的原因 線狀光譜與連續(xù)光譜在譜線特征上有所不同 線狀光譜是不連續(xù)的 連續(xù)光譜是連續(xù)的 彼此之間的關(guān)系為e0 h e e末 e始 慎思 原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的演變過程原子結(jié)構(gòu)模型簡明形象地表示出了人類對原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)逐步深化的演變過程 1 道爾頓原子模型 1803年 原子是組成物質(zhì)的基本的粒子 它們是堅(jiān)實(shí)的 不可再分的實(shí)心球 2 湯姆遜原子模型 1903年 原子是一個(gè)平均分布著正電荷的粒子 其中鑲嵌著許多電子 中和了正電荷 從而形成了中性原子 1 要點(diǎn)探究 3 盧瑟福原子模型 1911年 在原子的中心有一個(gè)帶正電荷的核 它的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量 電子在它的周圍沿著不同的軌道運(yùn)轉(zhuǎn) 就像行星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣 4 玻爾原子模型 1913年 電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速的圓周運(yùn)動(dòng) 5 電子云模型 1927年 1935年 現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說 現(xiàn)在 科學(xué)家已能利用電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡拍攝表示原子圖像的照片 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 人類對原子的認(rèn)識(shí)過程還會(huì)不斷深化 光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型原子光譜 光 輻射 是電子釋放能量的重要形式之一 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光 可以用光譜儀攝取各種元素電子的吸收光譜或發(fā)射光譜 總稱原子光譜 丹麥科學(xué)家玻爾在核式原子模型的基礎(chǔ)上提出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型 玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)是 1 原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng) 并且不輻射能量 2 2 不同軌道上的電子具有不同的能量 e 而且能量是量子化的 不能任意連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的數(shù)值 軌道能量依n值 1 2 3 的增大而升高 n稱為量子數(shù) 對氫原子而言 電子處在n 1的軌道時(shí)能量最低 稱為基態(tài) 能量高于基態(tài)的狀態(tài) 稱為激發(fā)態(tài) 3 只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道 能量為ei 躍遷到另一個(gè)軌道 能量為ej 時(shí) 才會(huì)輻射或吸收能量 如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來 就形成了光譜 4 玻爾的核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí) 玻爾的重大貢獻(xiàn)在于指出原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷 而電子所處的軌道的能量是量子化的 玻爾理論不能解釋 a 氫原子光譜為線狀光譜b 在一給定的穩(wěn)定軌道上 運(yùn)動(dòng)的核外電子不輻射能量c 氫原子的可見光區(qū)譜線d在有外加磁場時(shí)氫原子光譜有多條譜線解析玻爾理論是針對原子的穩(wěn)定存在和氫原子光譜為線狀光譜的事實(shí)提出的 有外加磁場時(shí)氫原子有多條譜線 玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型已無法解釋這一現(xiàn)象 必須借助量子力學(xué)加以解釋 答案d 典例剖析 氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜 玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜 但對多電子原子的光譜卻遇到困難 知能溯源 對充有氖氣的霓虹燈管通電 燈管發(fā)出紅色光 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是 a 電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能