《a原子结构模型》PPT课件.ppt

第一节 原子结构模型,【自主、合作、探究】 一、原子结构模型发展史: 1、1803年提出原子是一个“实心球体”建立原子学说的是英国化学家 ，1903年汤姆逊发现了 并提出原子结构的“ ”模型； 2、1911年英国物理学家卢瑟福根据 提出了原子结构的 模型，1913年丹麦物理学家玻尔提出 的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的 模型已成为现代化学的理论基础。,道尔顿,电子,葡萄干布丁,粒子散射实验,核外电子分层排布,量子力学,核式,道尔顿实心球模型,1808年英国自然科学家约翰道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点： 原子都是不能再分的粒子 同种元素的原子的各种性质和质量都相同 原子是微小的实心球体 虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。,道尔顿原子模型,英国科学家道尔顿（Dalten 17661844）把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论，为近代化学的发展奠定了重要的基础。恩格斯曾誉称他为“近代化学之父”。,按照道尔顿的理论，原子是既不能创造，也不能毁灭，又不能再分割的最最基本的物质粒子。那么，放电管中的“射线”是什么呢？汤姆逊用实验回答说：是电子，并且在各种元素的原子中都有电子。这样看来，原子就不是不可再分的了！也就是说，原子不是最最基本的物质粒子了！,汤姆生葡萄干布丁模型,1904年汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆生认为： 电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。 汤姆生的学生卢瑟福完成的粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。,葡萄干布丁模型,卢瑟福粒子散射实验,体积很小相对质量为4的带正电粒子,现象： 1、大部分粒子穿过薄的金箔 2、极少数粒子好象打在坚硬的东西上，完全反弹回来。 3、少数粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。,科学探究,卢瑟福通过实验推断出： 1、原子大部分是空的。 2、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子原子核。 3、电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。,卢瑟福核式模型,1911年以经典电磁学为理论基础，提出了卢瑟福行星模型主要内容有： 原子的大部分体积是空的 在原子的中心有一个很小的原子核 原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。,光谱小知识：辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，形成-光谱。从物理角度：若获得的光谱由各种波长的光组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，这种光谱叫连续光谱；若获得的光谱由具有特定波长的、彼此分立的谱线组成，这种光谱叫线状光谱。从化学角度：理解为电子连续地辐射能量可形成连续光谱 ；电子不能连续地辐射能量可形成线状光谱。,氢原子的线状光谱,太阳光的连续光谱,连续光谱(continuous spectrum)：,若由光谱仪获得的光谱是由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，则所得光谱为连续光谱。如阳光等。,根据卢瑟福的原子结构模型和经典的电磁学观点，围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量，其光谱应是连续光谱而不应是线状光谱。那么，氢原子的光谱为什么是线性光谱而不是连续光谱呢？,卢瑟福的原子结构理论遇到的问题,根据已经知道的电磁运动的规律，电子在运动的时候会放出电磁波（能量）。因此，绕着原子核旋转的电子，因为能量逐渐减小，应当沿着一条螺旋形的轨道转动，离中心的原子核越来越近，最后碰在原子核上。这样一来，原子就被破坏了。 实际上，原子很稳定，有一定大小，并没有发生这种电子同原子核碰撞的情况。这又怎样解释呢？,1、光谱分为 和 ，氢原子光谱为 。 2、卢瑟福的核式原子结构模型和经典的电磁学观点：认为原子是由原子核和绕原子核高速运动的电子组成，围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量。 卢瑟福的核式原子结构模型能否解释氢原子的光谱是线状光谱？为什么？,【自主、合作、探究】 二、氢原子光谱：,根据卢瑟福的核式原子结构模型，围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量，其光谱应当是连续光谱而不是线状光谱。,科学小故事：1908年诺贝尔化学奖获得者，英国著名物理学家卢瑟福，他的助手和学生先后12人获得诺贝尔奖，他提出的核式原子结构模型，为原子结构的研究做出了巨大贡献，但解释氢原子的光谱是线状光谱时遇到了无法克服的困难，他就将这一难题告诉了称他为:“第二父亲”的学生-？,玻尔-丹麦物理学家，研究原子结构和原子辐射，1913年提出核外电子分层排布的原子结构模型 ：1922年获得诺贝尔物理学奖，被誉为“现代理论物理学大师”之一。“哥本哈根学派”创始人。,波尔的轨道模型,1913年为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。 玻尔原子结构模型的基本观点是： 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，不辐射能量 在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），轨道能量值依n（1，2，3，.）的增大而升高。而不同的轨道则分别被命名为K（n=1)、L(n=2)、 M(n=3)、 N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)。 当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。,三、玻尔的原子结构模型 1、玻尔在卢瑟福 模型的基础上提出了 的原子结构模型。什么叫基态、激发态？ 2、玻尔原子结构模型基本观点：（1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且 能量（2）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量E，而且能量是_的，即能量是“一份一份”的,不能连续变化而只能取某些 的数值。轨道能量依n值的 而升高，n称为 数（3）只有当电子从一个轨道(能量为Ei)跃迁到另一个轨道(能量为Ej)时，才会 能量。 3、用简练的语言概括理解玻尔的观点。,【自主、合作、探究】,不辐射,量子化,不连续,增大,量子,辐射或吸收,2、电子处于能量最低的状态，称为基态。电子能量处于高于基态的状态，称为激发态。,【小结】,1、玻尔原子结构模型要点： （1）电子在具有能量轨道上运动，不辐射能量； （2）电子的能量是量子化的。 （3）电子发生跃迁时，才会不连续的辐射或吸收能量。,拓宽应用 1、依据玻尔原子结构模型基本观点解释氢原子光谱是怎样产生的？为什么会有多条谱线？,参照课本P34页“追根寻源”,回过头来看玻尔的理论,玻尔原子结构模型 （1）行星模型 点拨：这里的“轨道”实际上就是我们现在所说的电子层。 （2）定态假设 点拨：玻尔原子结构理论认为：同一电子层上的电子能量完全相同。 （3）量子化条件 点拨：量子化条件的内涵是： 各电子层能量差的不连续性。 （4）跃迁规则 原子光谱产生的原因：电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，这种能量以光的形式释放出来，所以就产生光谱。 氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子由n=2的激发态跃迁到n=1的基态，与从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态，释放出的能量不同，因此产生光的波长不同。,Bohr理论,1）定态假设 2）量子化条件假设 3）频率条件频率假设,理论要点,玻尔的原子结构模型,1）定态假设,原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（orbit）上绕核运动时，并不吸收能量，也不辐射能量，电子处于定态。,不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即“一份一份”的，不能任意连续变 化而只能取某些不连续的值,2）量子化条件假设,基态 ground state：原子能量最低的定态。 激发态 excited state：除基态外的其他定态。,3）频率条件频率假设,电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，就要吸收或放出能量，两个定态的能量差为E。如能量以光辐射的形式表现出来，就形成了光谱。,E = E2- E1= h (=c/),为什么氢光谱是线状光谱？,n=4 n=3 n=2 n=1,吸收能量,释放能量,氢原子从一个电子 层跃迁到另一个电 子层时，吸收或释 放一定的能量，就 会吸收或释放一定 波长的光， 所以得到线状光谱,1、电子发生跃迁时，电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，且能量是量子化的，以光的形式表现出来，形成线状光谱。,【小结】,2、氢原子的电子从激发态跃迁到不同的电子层会辐射出不同的能量，从而形成多条谱线。,2、怎样理解霓虹灯的五颜六色？,拓宽应用,电子在发生跃迁时辐射或吸收能量是量子化的，对霓虹灯而言，灯管中装载的气体不同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不同。,联想质疑波尔只引入一个量子数n,能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因；但复杂的光谱解释不了。,实验事实:,（）原子光谱带来的疑问？ 钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线 氢原子光谱在n=到n=之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线 在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线 这些问题用玻尔的原子模型无法解释 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.,每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、 l 、m共同描述.,现代化学电子云模型,20世纪20年代以来 现代模型（电子云模型） 电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，在一个确定电子的时刻不能精确测定电子的确切位置,电子云这个名词是用来描述原子或分子中电子在原子核外围各区域出现的概率的。为了直观，把电子的这种概率分布状况用图像表示时，以不同的浓淡代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成了云雾，所以叫电子云。 也就是说，原子中的、受束缚的电子不是像行星绕太阳运转那样在确定的时刻处于确定的位置的。,高手笔记：电子云是电子在核外空间各处出现概率密度大小的形象化描述。 注意：电子云是一个形象化描述 一个小黑点不代表一个电子 电子云的疏密代表电子在那里出现的概率密度的大小,【小结】人类对原子结构的认识历史：,德谟克利特：朴素原子观,道尔顿：原子学说,汤姆生：“葡萄干布丁” 模型,卢瑟福：核式原子结构模型,玻尔：原子轨道模型,现代量子力学模型,【巩固练习】 1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中包含有下述三个论点：原子是不能再分的粒子；同种元素的原子的各种性质和质量都相同；原子是微小的实心球体。从现代的观点来看，你认为这三个论点中不确切的是 A只有 B只有 C只有 D,2.汤