第1章第1节 原子结构模型【考点精研+知识架构+提分专练】高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

第一节原子结构模型道尔顿原子模型

英国科学家道尔顿（Dalten1766—1844）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”。原子是组成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。

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！

汤姆生原子模型

原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。卢瑟福原子模型

原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。核式模型波尔原子模型

电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。

他应用当时物理学中新发展起来的量子论，指出电子按着固定的轨道围绕原子核运动的时候是不会放出能量的，所以电子不会掉到原子核上去。他还指出，电子在原子核外面只能在一定的轨道上运动。他提出了核外电子排列的规律。这就是有名的玻尔模型。

核外电子分层模型

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。玻尔理论的出现解决了什么问题呢？让我们先一起来看看有关的知识背景。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：①电子云是一个形象化描述②一个小黑点不代表一个电子③电子云的疏密代表电子在那里出现的概率密度的大小狭义的光：波长400~700nm之间的电磁波；广义的光：即电磁波，包括可见光、红外光、紫外光、X射线等。一、氢原子光谱和玻尔的原子结构理论1. 氢原子光谱连续？线状卢瑟福的核式结构模型经典电磁学围绕原子核高速运动的电子会自动释放出连续的能量小贴士连续光谱(continuousspectrum)无数波长连续的光形成线状光谱(原子光谱)(linespectrum)一些具有特定波长的光形成氢原子的线状光谱太阳光的连续光谱为什么氢光谱是线状光谱？n=4n=3n=2n=1吸收能量辐射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，所以得到线状光谱小贴士n为电子层，n=1即第一层，能量最低，n取整数，层数越大，能量越高高低Rutherford核式原子模型Planck量子论Einstein光子学说

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2.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

groundstate：原子能量最低的定态。激发态

excitedstate：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/)[追根寻源]

试用玻尔理论来介绍为什么氢原子光谱是线状光谱？[身边的化学]

了解“霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光？”

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。二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述在钠原子中n=4n=3

电子跃迁在氢原子中n=2n=1

电子跃迁也得到两条靠得很近的谱线…实验事实:薛定谔方程

与四个量子数1987-1961E.Schrodinger,奥地利物理学家思维历程:

量子力学的诞生(教材P7).※四个量子数※①主量子数n:描述电子离核的远近．

n取值为正整数１，２，３，４，５，６…对应符号为Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ…

n所表示的运动状态称为电子层练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是

A.M层B.K层C.N层D.L层②角量子数l

:描述(电子云)原子轨道的形状．l

取值为0，１，２，３…(n-1)．共n个数值．符号为s，p（3个：px、py、pz），d（5个），f等．若电子的能层n、能级l

的相同，则电子的能量相同．在一个电子层中，l

的取值有多少个，表示电子层有多少个不同的能级（又称亚层）．练习:找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号A.n=1B.n=2C.n=3D.n=411s22s2p33s3p3d44s4p4d4f规律:每层的能级数值=电子层数③磁量子数m:描述磁场中原子轨道的能量状态

m可以取0、±1、±2…±l共(2l+1)个数值.

如l=0,m只可以取0,对应的谱线只有一条.

如l=1,m可以取0,±1,对应的谱线有三条.n、l

、m确定,原子轨道就确定了.练习:找出下列条件下原子轨道的数目n=1B.n=2C.n=311s42s2px2py2pz3s3px3py3pz3dxy3dyz3dxz3dx2-y23dz2规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2)④自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(简称为电子自旋状态).处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种.分别用ms=+1/2(通常用符号↑表示).

ms=-1/2(通常用符号↓表示).注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远.实验证明,同一原子中电子的运动状态均不相同.

电子云：描述电子在空间出现的概率大小的图形.

电子云和原子轨道

原子轨道的图像描述根据量子力学理论,将原子轨道在空间的分布以图象方式在直角坐标系中表示出来.

原子轨道示意图：