第1章第1節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型【考點精研+知識架構(gòu)+提分專練】高二化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修2

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型道爾頓原子模型

英國科學(xué)家道爾頓（Dalten1766—1844）把古代模糊的原子假說發(fā)展為科學(xué)的原子理論，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。恩格斯曾譽(yù)稱他為“近代化學(xué)之父”。原子是組成物質(zhì)的基本粒子，它們是堅實的、不可再分的實心球。

按照道爾頓的理論，原子是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅，又不能再分割的最最基本的物質(zhì)粒子。那么，放電管中的“射線”是什么呢？湯姆遜用實驗回答說：是電子，并且在各種元素的原子中都有電子。這樣看來，原子就不是不可再分的了！也就是說，原子不是最最基本的物質(zhì)粒子了！

湯姆生原子模型

原子是一個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。盧瑟福原子模型

原子中心有一個帶正電荷的核，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轉(zhuǎn)，就象行星環(huán)繞太陽運轉(zhuǎn)一樣。核式模型波爾原子模型

電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速的圓周運動。

他應(yīng)用當(dāng)時物理學(xué)中新發(fā)展起來的量子論，指出電子按著固定的軌道圍繞原子核運動的時候是不會放出能量的，所以電子不會掉到原子核上去。他還指出，電子在原子核外面只能在一定的軌道上運動。他提出了核外電子排列的規(guī)律。這就是有名的玻爾模型。

核外電子分層模型

電子云這個名詞是用來描述原子或分子中電子在原子核外圍各區(qū)域出現(xiàn)的概率的。為了直觀，把電子的這種概率分布狀況用圖像表示時，以不同的濃淡代表概率的大小，其結(jié)果如同電子在原子核周圍形成了云霧，所以叫電子云。也就是說，原子中的、受束縛的電子不是像行星繞太陽運轉(zhuǎn)那樣在確定的時刻處于確定的位置的。玻爾理論的出現(xiàn)解決了什么問題呢？讓我們先一起來看看有關(guān)的知識背景。高手筆記：電子云是電子在核外空間各處出現(xiàn)概率密度大小的形象化描述。注意：①電子云是一個形象化描述②一個小黑點不代表一個電子③電子云的疏密代表電子在那里出現(xiàn)的概率密度的大小狹義的光：波長400~700nm之間的電磁波；廣義的光：即電磁波，包括可見光、紅外光、紫外光、X射線等。一、氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論1. 氫原子光譜連續(xù)？線狀盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型經(jīng)典電磁學(xué)圍繞原子核高速運動的電子會自動釋放出連續(xù)的能量小貼士連續(xù)光譜(continuousspectrum)無數(shù)波長連續(xù)的光形成線狀光譜(原子光譜)(linespectrum)一些具有特定波長的光形成氫原子的線狀光譜太陽光的連續(xù)光譜為什么氫光譜是線狀光譜？n=4n=3n=2n=1吸收能量輻射能量氫原子從一個電子層躍遷到另一個電子層時，吸收或釋放一定的能量，就會吸收或釋放一定波長的光，所以得到線狀光譜小貼士n為電子層，n=1即第一層，能量最低，n取整數(shù)，層數(shù)越大，能量越高高低Rutherford核式原子模型Planck量子論Einstein光子學(xué)說

Bohr理論1）定態(tài)假設(shè)2）量子化條件假設(shè)3）頻率條件—頻率假設(shè)理論要點2.玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型1）定態(tài)假設(shè)

原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道（orbit）上繞核運動時，并不吸收能量，也不輻射能量，電子處于定態(tài)。

不同軌道上運動的電子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即“一份一份”的，不能任意連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的值2）量子化條件假設(shè)基態(tài)

groundstate：原子能量最低的定態(tài)。激發(fā)態(tài)

excitedstate：除基態(tài)外的其他定態(tài)。3）頻率條件——頻率假設(shè)

電子從一個軌道躍遷到另一軌道時，就要吸收或放出能量，兩個定態(tài)的能量差為E。如能量以光輻射的形式表現(xiàn)出來，就形成了光譜。E=E2-E1=h(=c/)[追根尋源]

試用玻爾理論來介紹為什么氫原子光譜是線狀光譜？[身邊的化學(xué)]

了解“霓虹燈為什么能夠發(fā)出五顏六色的光？”

電子在發(fā)生躍遷時輻射或吸收能量是量子化的，對霓虹燈而言，燈管中裝載的氣體不同，在高電壓的激發(fā)下發(fā)出的光的顏色就不同。[聯(lián)想·質(zhì)疑]波爾只引入一個量子數(shù)n,能比較好地解釋了氫原子線狀光譜產(chǎn)生的原因；但復(fù)雜的光譜解釋不了。二、量子力學(xué)對原子核外電子運動狀態(tài)的描述在鈉原子中n=4n=3

電子躍遷在氫原子中n=2n=1

電子躍遷也得到兩條靠得很近的譜線…實驗事實:薛定諤方程

與四個量子數(shù)1987-1961E.Schrodinger,奧地利物理學(xué)家思維歷程:

量子力學(xué)的誕生(教材P7).※四個量子數(shù)※①主量子數(shù)n:描述電子離核的遠(yuǎn)近．

n取值為正整數(shù)１，２，３，４，５，６…對應(yīng)符號為Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ…

n所表示的運動狀態(tài)稱為電子層練習(xí):下列各層電子能量的從高到低的順序是

A.M層B.K層C.N層D.L層②角量子數(shù)l

:描述(電子云)原子軌道的形狀．l

取值為0，１，２，３…(n-1)．共n個數(shù)值．符號為s，p（3個：px、py、pz），d（5個），f等．若電子的能層n、能級l

的相同，則電子的能量相同．在一個電子層中，l

的取值有多少個，表示電子層有多少個不同的能級（又稱亞層）．練習(xí):找出下列條件下能級的數(shù)目,并寫出其能級的符號A.n=1B.n=2C.n=3D.n=411s22s2p33s3p3d44s4p4d4f規(guī)律:每層的能級數(shù)值=電子層數(shù)③磁量子數(shù)m:描述磁場中原子軌道的能量狀態(tài)

m可以取0、±1、±2…±l共(2l+1)個數(shù)值.

如l=0,m只可以取0,對應(yīng)的譜線只有一條.

如l=1,m可以取0,±1,對應(yīng)的譜線有三條.n、l

、m確定,原子軌道就確定了.練習(xí):找出下列條件下原子軌道的數(shù)目n=1B.n=2C.n=311s42s2px2py2pz3s3px3py3pz3dxy3dyz3dxz3dx2-y23dz2規(guī)律:每層的原子軌道數(shù)為層數(shù)的平方(n2)④自旋量子數(shù)ms:描述在能量完全相同時電子運動的特殊狀態(tài)(簡稱為電子自旋狀態(tài)).處于同軌道上的電子的自旋狀態(tài)只有兩種.分別用ms=+1/2(通常用符號↑表示).

ms=-1/2(通常用符號↓表示).注意:自旋并不是”自轉(zhuǎn)”,實際意義更為深遠(yuǎn).實驗證明,同一原子中電子的運動狀態(tài)均不相同.

電子云：描述電子在空間出現(xiàn)的概率大小的圖形.

電子云和原子軌道

原子軌道的圖像描述根據(jù)量子力學(xué)理論,將原子軌道在空間的分布以圖象方式在直角坐標(biāo)系中表示出來.

原子軌道示意圖：