选修35原子结构知识梳理

原子物理【知识建构】原子物理原子物理原子结构电子的发觉，汤姆生“枣糕”模型粒子散射，卢瑟福原子核式结构模型核式结构与经典电磁学理论的冲突玻尔原子理论氢原子的能级和公式原子核的组成核反应自然衰变人工转变重核裂变轻核聚变半衰期核能第三节原子结构考情分析考试大纲考纲解读1.氢原子光谱Ⅰ2.氢原子的能级结构,能级公式Ⅰ原子的核式结构,玻尔理论,能级公式,原子跃迁条件这部分内容在选做部分出现的几率将会提高，既可能单独出现，也可能与选修3-5中的其他内容联合命题.二,考点知识梳理放射源金箔荧光屏显微镜放射源金箔荧光屏显微镜ABCD1,汤姆生的“枣糕”模型（1）1897年汤姆生发觉了______，使人们相识到原子有困难结构，揭开了探讨原子的序幕．14-3-1(2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷匀称分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．14-3-12,卢瑟福的核式结构模型（1）α粒子散射试验的结果：α粒子通过金箔时，________不发生偏转，仍沿原来的方向前进，_______发生较大的偏转，________偏转角超过900，有的甚至被_______，偏转角几乎达到______．（2）核式结构模型：在原子的中心有一个______，叫做________，原子的__________和几乎_________都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里_________．原子核所带的单位正电荷数_______核外的电子数，所以整个原子是呈_______的．电子围着核旋转所需的向心力就是_________________．（3）从α粒子散射试验的数据估算出原子核大小的数量级为___________m，原子大小的数量级为__________m。（4）a粒子散射的简单说明。①由于电子质量远远小于粒子的质量（电子质量约为粒子质量的１／7300），即使粒子遇到电子，其运动方向也不会发生明显偏转，就象一颗飞行的子弹遇到尘埃一样，所以电子不可能使α粒子发生大角度散射。而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；②使粒子发生大角度散射的只能是原子中带正电的部分，依据汤姆生的原子模型，正电荷在原子内是均均分布的，粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分相互抵消，因而也不可能使粒子发生大角度偏转，更不可能把粒子反向弹回，这与粒子散射试验的结果相冲突，从而否定了汤姆生的原子模型。③试验现象中，粒子绝大多数不发生偏转，少数发生较大偏转，极少数偏转超过，个别甚至被弹回，都说明白原子中绝大部分是空的，带正电的物质只能集中在一个很少的体积内（原子核）。其次，原子中除电子外的带正电的物质不应是匀称分布的（否则对全部的粒子来说散射状况应当是一样的），而“绝大多数”“少数”和“极少数”粒子的行为的差异，充分地说明这部分带正电的物质只能高度地集中在在一个很小的区域内；再次，从这三部分行为不同的粒子数量的差别的统计，不难理解卢瑟福为什么能估算出这个区域的直径约为10-14m。（二）,玻尔原子模型原子核式结构与经典电磁理论的冲突：原子结构是否稳定和原子光谱是否为包含一切频率的连续光谱。玻尔的原子理论——三条假设（1）“定态假设”：原子只能处于一系列_______的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但_______向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为_______。定态假设事实上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。（2）“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时_______电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要_______（汲取）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值确定____________。跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了说明。氢原子的能级图nE/eV氢原子的能级图nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3三,氢原子能级及氢光谱（1）氢原子能级14-3-2氢原子的能级：原子_________________叫做原子的能级。氢原子的能级公式为___________，对应的轨道半径关系式为：_____________，其中n叫量子数，只能取正整数。n=1的状态称为基态，氢原子基态的能量值。量子数n越大，动能越小，势能越大，总能量越大。14-3-2①能级公式：；该能量包括电子绕核运动的动能和电子与原子核组成的系统的电势能。②半径公式：（2）氢光谱在氢光谱中，n=2，3，4，5，……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；n=3，4，5，6向n=2跃进迁发光形成马尔末线系；n=4，5，6，7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；n=5，6，7，8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，其中只有马尔末线的前4条谱线落在可见光区域内。四,光子的汲取与放射原子从一种__________（能量为），跃迁到另一种________（能量为），它辐射或汲取肯定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能级差确定：即_________。若，则______光子；若，则_____光子。能级跃迁：使原子发生跃迁时，入射的若是光子，光子的能量必需恰好________两定态能级差；若入射的是电子，电子的能量须________或________两个定态的能级差。电离：不论是光子还是电子使原子电离，只要光子或电子的能量_____两能级差就可以使其电离。玻尔理论的局限性：由于引进了量子理论（轨道__________和能量_________），玻尔理论胜利地说明白氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律,向心力,库仑力等），所以在说明其他原子的光谱上都遇到很大的困难。学科网五,光谱和光谱分析学科网⑴炙热的固体,液体和高压气体发出的光形成连续光谱。学科网⑵淡薄气体发光形成线状谱（又叫明线光谱,原子光谱）。学科网依据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同的波长。所以每种原子都有自己特定的线状谱，因此这些谱线也叫元素的特征谱线。学科网依据光谱鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析。这种方法的优点是特别灵敏而且快速。只要某种元素在物质中的含量达到10-10g，就可以从光谱中发觉它的特征谱线。学科网六,氢原子中的电子云对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力状况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后随意时刻的位置和速度。学科网对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”事实上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核旁边各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。假如用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。学科网【点拔1】原子模型的发觉比较：试验基础理论内容与模型胜利困难发觉电子阴极射线（电子）在电场（或磁场）中偏转，射到阴极玻璃管发出荧光。原子中正电荷匀称分布，电子如枣镶嵌在内。可说明一些原子受激发产生原子光谱的事实。α粒子散射性现象：绝大多数过金原子仍向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至反弹。（1）原子中心有核，核外有电子绕核旋转。（2）带正电原子核几乎集中原子全部质量，带负电的电子质量很小。（3）核带正电荷数与核外带负电荷数相等。（4）电子绕核旋转的向心力即核对它的为库仑引力。圆满说明α散射，可推算各元素原子核带的正电荷数，可估计出原子核的大小<10-14m（原子半径约10-10m）据经典电磁理论，有加速度的运动电子应不断幅射电磁波，能量不断削减，原子发光应产生连续光谱，最终电子落到核上。但事实上原子光谱为明线（或汲取光谱），原子也是稳定的。氢的原子光谱现象。明线光谱为（1）原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态叫定态，各定态的能量值为能级。电子虽绕核旋转，但不向外辐射能量，原子是稳定的。（2）原子从肯定态跃迁到另肯定态，它辐射或汲取肯定频率（或波长）的光子，光子能量由两定态的能量差确定，即。（3）原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道相对应，原子定态不连续，则电子的轨道也不连续。表明白卢瑟福核式结构学说困难。圆满说明氢原子光谱的规律。说明有两个以上电子的困难原子光谱遇到困难。困难原子的光谱现象核外电子无确定轨道，电子在原子内各处出现几率不同。克服了玻尔