第十八章原子结构

1、人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构第十八章第十八章 原子结构原子结构人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构1.电子的发现电子的发现人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构“阴极射线管阴极射线管”，又称，又称“克鲁克斯管克鲁克斯管” ” 威廉威廉克鲁克斯克鲁克斯1.阴极射线阴极射线人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 对阴极射线的本质有了对阴极射线的本质有了两种完全不同的概念两种完全不同的概念: :(2)以克鲁克斯为代表的在英国以克鲁克斯为代表的在英国物理学家中流行另一种观点，物理学家中流

2、行另一种观点，认为阴极射线是由阴极发射的认为阴极射线是由阴极发射的带负电的粒子所组成。带负电的粒子所组成。(1)德国物理学家认为阴极射线德国物理学家认为阴极射线像普通的光线一样是以太中的像普通的光线一样是以太中的波动，即电磁波。波动，即电磁波。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构威廉 汤姆逊汤姆逊 汤姆逊巧妙地将电场和磁场结汤姆逊巧妙地将电场和磁场结合起来，首先测出了阴极射线的合起来，首先测出了阴极射线的速度，并进一步测量出了阴极射速度，并进一步测量出了阴极射线中带负电的线中带负电的“原子原子”所携带的所携带的电荷量和它的质量的比值，称为电荷量和它的质量的比值，称为

3、“荷质比荷质比”。 人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构2.原子的核式结构模型原子的核式结构模型人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构一、电子的发现与汤姆生的原子模型一、电子的发现与汤姆生的原子模型1 1、18971897年年, ,汤姆生通过阴极射线发现了电子后来在汤姆生通过阴极射线发现了电子后来在气体电离、光电效应等实验中物体都射出了电子。气体电离、光电效应等实验中物体都射出了电子。2 2、电子的发现，表明：电子是原子的组成部分。、电子的发现，表明：电子是原子的组成部分。3 3、汤姆生的原子模型：、汤姆生的原子模型： 原子是球体，电荷均匀

4、分布在整个球体内，原子是球体，电荷均匀分布在整个球体内，电子像枣糕里的枣那样镶嵌在里面。电子像枣糕里的枣那样镶嵌在里面。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构1 1、二、二、 粒子散射实验粒子散射实验用人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构2 2、人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构1 1、卢瑟福根据、卢瑟福根据 粒子散射实验提出了原子的核式粒子散射实验提出了原子的核式结构模型：结构模型：三、原子的核式结构模型三、原子的核式结构模型 人教版选修人教版选

5、修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构四.四四.原子核的电荷与尺度原子核的电荷与尺度估算原子核大小的数量级。估算原子核大小的数量级。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 3.3.氢原子光谱氢原子光谱人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱实验中得到的彩色光带叫做光谱人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构1 1、分类：分类：发射光谱发射光谱吸收光谱吸收光谱连续光谱连续光

6、谱明线光谱也叫原子光谱明线光谱也叫原子光谱（1 1）发射光谱：物体发光直接产生的光谱。发射光谱：物体发光直接产生的光谱。连续光谱：连续分布的包含有从红光到紫光各种连续光谱：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱。（炽热的固体、液体和高压气体的发色光的光谱。（炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如：电灯丝发出的光就是连射光谱是连续光谱。例如：电灯丝发出的光就是连续光谱。）续光谱。）2 2、各种光谱的具体分析：各种光谱的具体分析：人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构明线光谱也叫原子光谱：只含有一些不连续的亮线明线光谱也叫原子光谱：只含有一些不连续的亮线

7、（谱线）的光谱。各条谱线对应于不同波长的光。稀薄（谱线）的光谱。各条谱线对应于不同波长的光。稀薄的气体或金属的蒸汽的发射光谱是明线光谱。明线光谱的气体或金属的蒸汽的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱。由于是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱。由于不同原子发射的明线光谱不同，即各种原子只能发出具不同原子发射的明线光谱不同，即各种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线也有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线也叫原子的特征光谱。叫原子的特征光谱。钠的明线光谱钠的明线光谱氢的明线光谱氢的明线光谱人教版选修人教版选修3-53-5第十

8、八章原子结构第十八章原子结构（2 2）、吸收光谱）、吸收光谱 高温物体发出的白光（包含连续分布的一切高温物体发出的白光（包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后的光谱。收后的光谱。 白光通过温度较低的气体时，产生的吸收光谱白光通过温度较低的气体时，产生的吸收光谱也是原子光谱。（这是因为低温气体原子吸收的也是原子光谱。（这是因为低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。）光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。）钠的吸收光谱钠的吸收光谱氢原子的吸收光谱氢原子的吸收光谱人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十

9、八章原子结构3 3、光谱分析：、光谱分析： 根据光谱可以鉴别物质和确定物质的化学根据光谱可以鉴别物质和确定物质的化学成分，这种方法叫光谱分析。成分，这种方法叫光谱分析。 太阳光谱太阳光谱太阳光谱是吸收光谱太阳光谱是吸收光谱光谱分析利用的是特征谱线，或明线或暗线光谱分析利用的是特征谱线，或明线或暗线人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 稀薄气体发光产生的光谱由若干条不连续的稀薄气体发光产生的光谱由若干条不连续的亮线组成。这是因为根据玻尔理论，当原子从高亮线组成。这是因为根据玻尔理论，当原子从高能级向低能级

10、跃迁时，辐射光子的能量等于前后能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是不连续的，所两个能级之差，由于原子的能级是不连续的，所以辐射光子的能量也是不连续的，形成的光谱是以辐射光子的能量也是不连续的，形成的光谱是由若干条亮线组成的线状谱。由若干条亮线组成的线状谱。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构氢光谱氢光谱0.41010.65620.48610.4340m人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构4 玻尔的原子模型玻尔的原子模型人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构一、卢瑟福原子模型与经

11、典电磁理论的矛盾一、卢瑟福原子模型与经典电磁理论的矛盾1 1、电子绕核运动要辐射电磁波，能量逐渐减小，、电子绕核运动要辐射电磁波，能量逐渐减小，轨道半径也逐渐减小，最终落在原子核上，即原子轨道半径也逐渐减小，最终落在原子核上，即原子是不稳定的，这与实际情况不符。是不稳定的，这与实际情况不符。2 2、电子绕核运动辐射电磁波的频率等于运行频率，、电子绕核运动辐射电磁波的频率等于运行频率，随着轨道半径的减小，电磁波的频率将逐渐变化，随着轨道半径的减小，电磁波的频率将逐渐变化，因此原子光谱应是包含一切频率的连续谱，这与因此原子光谱应是包含一切频率的连续谱，这与实际的原子光谱为线状谱不符。实际的原子光谱

12、为线状谱不符。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构二、玻尔原子理论的基本假设二、玻尔原子理论的基本假设 玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的量子化玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的量子化模型，主要有如下三条假设：模型，主要有如下三条假设： 1 1、轨道量子化假设：原子核外电子运动的轨道、轨道量子化假设：原子核外电子运动的轨道分布是不连续的，轨道半径只能取某些分立的值。分布是不连续的，轨道半径只能取某些分立的值。 2 2、能量量子化假设：与轨道量子化相对应，原、能量量子化假设：与轨道量子化相对应，原子只能处在一系列不连续的能量状态中，在这些状子只能处在一系列不连续的能量

13、状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些量子化的能量值叫做外辐射能量。这些量子化的能量值叫做能级能级。 3 3、跃迁假设：原子从能量为、跃迁假设：原子从能量为E Em m的状态跃迁到能的状态跃迁到能量为量为E En n的状态时，它辐射的状态时，它辐射(mn)(mn)或吸收或吸收(mn)(mn)一定一定频率的光子，光子的能量为频率的光子，光子的能量为nmEEh人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构1 1、能级：原子在各个状态的能量值叫做原子的、能级：原子在各个状态的能量值叫做原子的 能级。能

14、级。（1 1）基态：能量最低的状态，此时核外电子在离）基态：能量最低的状态，此时核外电子在离 核最近的轨道上运动，最稳定。核最近的轨道上运动，最稳定。（2 2）激发态：除基态外能量较高的状态，此时）激发态：除基态外能量较高的状态，此时核外电子在离核较远的轨道上运动，电子离核越核外电子在离核较远的轨道上运动，电子离核越远，能量值越大。远，能量值越大。2.2.定态：原子具有确定能量的稳定状态。定态：原子具有确定能量的稳定状态。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构氢原子的能级图氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54EeVn532140人教版选修人教

15、版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构氢原子的能级图氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.54EeVn532140人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 玻尔理论成功的解释了氢原子光谱，对氢原子有：玻尔理论成功的解释了氢原子光谱，对氢原子有：), 3 , 2 , 1(2112nnEErnrnn式中式中n n为量子数，氢原子核外电子的最小轨道为为量子数，氢原子核外电子的最小轨道为mr1011053. 0 氢原子核外电子在离核最近的轨道上运动时动氢原子核外电子在离核最近的轨道上

16、运动时动能和势能的总和为能和势能的总和为E E1 1，若规定离核无穷远处的电势能若规定离核无穷远处的电势能为零，则为零，则E E1 1=-13.6 =-13.6 eVeV 人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构四四. . 玻尔模型的局限性：玻尔模型的局限性： 玻尔理论仅在解释氢原子光谱上获得成功，玻尔理论仅在解释氢原子光谱上获得成功，它的成功之处在于引入了量子论，失败之处在于它的成功之处在于引入了量子论，失败之处在于保留了过多的经典理论。保留了过多的经典理论。 氢原子中的电子云氢原子中的电子云人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构氢原子中的电

17、子云表明：氢原子中的电子云表明：（1 1）核外电子的位置是不确定的；）核外电子的位置是不确定的；（2 2）核外电子的位置在某些位置的可能性是极大的。）核外电子的位置在某些位置的可能性是极大的。人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 已知氢原子在基态时电子轨道半径已知氢原子在基态时电子轨道半径r1=0.5310-10 m，能量为能量为E1=-13.6eV。静电力常量为静电力常量为k=9109Nm2/C2，普普朗克常量为朗克常量为h=6.6310-34 Js。求：（求：（1 1）电子在基态轨道上运动的动能；）电子在基态轨道上运动的动能； （2 2）氢原子处于第四能级的激发

18、态跃迁到第二能）氢原子处于第四能级的激发态跃迁到第二能级的激发态时，辐射的光波的波长是多少？级的激发态时，辐射的光波的波长是多少？【解答解答】（1 1）电子绕核做圆周运动）电子绕核做圆周运动222rkermveVJrkemvEK6 .13106 . 16 .131053. 02)106 . 1 (10922119102199122可见基态轨道上运动的动能跟总能量可见基态轨道上运动的动能跟总能量 - 13.6eV的绝对值相等，的绝对值相等，而电势能为：而电势能为： EP =E - EK = - 27.2eV其绝对值恰好为动能的其绝对值恰好为动能的2倍倍 人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原

19、子结构第十八章原子结构 玻尔原子模型中所做的假设有玻尔原子模型中所做的假设有 （ ） A、原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量。但并不向外辐射能量。 B、原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的。动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的。 C、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子。一定频率的光子。 D、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆电子跃迁时辐射的光

20、子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率。周运动的频率。 A B C人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 按照玻尔理论按照玻尔理论, 氢原子处在量子数为氢原子处在量子数为 n=2和和n=3的定态时的定态时,其相应的原子能量的绝对值其相应的原子能量的绝对值之比之比E2:E3=_94)( eV.EnEEn613121人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 下面说法正确的是（下面说法正确的是（ ）A.光子射到金属表面时，可能有电子发出光子射到金属表面时，可能有电子发出B.光子射到金属表面时，一定有电子发出光子射到金属表面时，一定有电子发出C.电子轰击

21、金属表面时，可能有光子发出电子轰击金属表面时，可能有光子发出D.电子轰击金属表面时，一定没有光子发出电子轰击金属表面时，一定没有光子发出A C人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢原如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有有 种，其中最小的频率种，其中最小的频率 赫（保留赫（保留两个数字）。两个数字）。h=6.631034JSE（eV）3.42 21.513 30.854 413.61 1n61.61014人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原

22、子结构第十八章原子结构 处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率为能发出频率为1、2、3的三种光，且的三种光，且123，则该照射光的光子能量为则该照射光的光子能量为( ) A. h1 B. h2 C. h3 D. h（1+2+3）E（eV）3.42 21.513 30.854 413.61 1nC人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行（欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行（ ） A. 用用10.2 eV的光子照射的光子照射 B. 用用11.5 eV的光子照射的光子照射 C. 用用14

23、 eV的光子照射的光子照射 D. 用用11.5 eV的电子碰撞的电子碰撞 E. 用用10 eV的电子碰撞的电子碰撞A C D 返回返回人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后内层轨道后( ) A.原子的能量增加，电子的动能减小原子的能量增加，电子的动能减小 B.原子的能量增加，电子的动能增加原子的能量增加，电子的动能增加 C.原子的能量减少，电子的动能减小原子的能量减少，电子的动能减小 D.原子的能量减少，电子的动能增加原子的能量减少，电子的动能增加 D人教版选修人教版选修3-53-5第

24、十八章原子结构第十八章原子结构 (03年江苏高考年江苏高考) 原子从一个能级跃迁到一个较低的能原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的子的n=2能级上的电子跃迁到能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为级

25、公式可简化表示为En= - A/n2 ,式中式中n=1，2，3表示不同能级，表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（）动能是（） A3A/16 B7A/16 C11A/16 D13A/16C人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 图示为氢原子的能图示为氢原子的能级图，用光子能量为级图，用光子能量为13.07eV的光照射一群的光照射一群处于基态的氢原子，处于基态的氢原子，可能观测到氢原子可能观测到氢原子 发发射的不同波长的射的不同波长的 光有光有多少种多少种( ) A. 15 B. 10 C. 4 D. 1E（eV） 3.42 2 1.513 3 0.854 4n0.545 50.386 60-13.611 1 B返回返回人教版选修人教版选修3-53-5第十八章原子结构第十八章原子结构 现有现有12001200