a原子結(jié)構(gòu)模型1.ppt

1、第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型,【自主、合作、探究】 一、原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展史: 1、1803年提出原子是一個(gè)“實(shí)心球體”建立原子學(xué)說(shuō)的是英國(guó)化學(xué)家 ，1903年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了 并提出原子結(jié)構(gòu)的“ ”模型； 2、1911年英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù) 提出了原子結(jié)構(gòu)的 模型，1913年丹麥物理學(xué)家玻爾提出 的原子結(jié)構(gòu)模型，建立于20世紀(jì)20年代中期的 模型已成為現(xiàn)代化學(xué)的理論基礎(chǔ)。,道爾頓,電子,葡萄干布丁,粒子散射實(shí)驗(yàn),核外電子分層排布,量子力學(xué),核式,道爾頓實(shí)心球模型,1808年英國(guó)自然科學(xué)家約翰道爾頓提出了世界上第一個(gè)原子的理論模型。他的理論主要有以下三點(diǎn)： 原子都是不能再分的粒子同種元素的原子的各種性質(zhì)和

2、質(zhì)量都相同原子是微小的實(shí)心球體 雖然，經(jīng)過(guò)后人證實(shí)，這是一個(gè)失敗的理論模型，但道爾頓第一次將原子從哲學(xué)帶入化學(xué)研究中，明確了今后化學(xué)家們努力的方向，化學(xué)真正從古老的煉金術(shù)中擺脫出來(lái)，道爾頓也因此被后人譽(yù)為“近代化學(xué)之父”。,道爾頓原子模型,英國(guó)科學(xué)家道爾頓（Dalten 17661844）把古代模糊的原子假說(shuō)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”。,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(shí)驗(yàn)回答說(shuō)：是電子，并且在各種元素的原子中都有電子。這樣看來(lái)，原子就不是不

3、可再分的了！也就是說(shuō)，原子不是最最基本的物質(zhì)粒子了！,湯姆生葡萄干布丁模型,1904年湯姆生在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上提出了原子的葡萄干布丁模型，湯姆生認(rèn)為： 電子是平均的分布在整個(gè)原子上的，就如同散布在一個(gè)均勻的正電荷的海洋之中，它們的負(fù)電荷與那些正電荷相互抵消。在受到激發(fā)時(shí)，電子會(huì)離開(kāi)原子，產(chǎn)生陰極射線。 湯姆生的學(xué)生盧瑟福完成的粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)（散射實(shí)驗(yàn)），否認(rèn)了葡萄干布丁模型的正確性。,葡萄干布丁模型,盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn),體積很小相對(duì)質(zhì)量為4的帶正電粒子,現(xiàn)象： 1、大部分粒子穿過(guò)薄的金箔 2、極少數(shù)粒子好象打在堅(jiān)硬的東西上，完全反彈回來(lái)。 3、少數(shù)粒子穿過(guò)薄的金箔時(shí)，發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。,科學(xué)探究,

4、盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn)推斷出： 1、原子大部分是空的。 2、中間有一個(gè)幾乎集中了所有原子的質(zhì)量且體積很小的粒子原子核。 3、電子隨意地圍繞著一個(gè)帶正電荷的很小的原子核運(yùn)轉(zhuǎn)。,盧瑟福核式模型,1911年以經(jīng)典電磁學(xué)為理論基礎(chǔ)，提出了盧瑟福行星模型主要內(nèi)容有： 原子的大部分體積是空的 在原子的中心有一個(gè)很小的原子核 原子的全部正電荷在原子核內(nèi)，且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在原子核內(nèi)部。帶負(fù)電的電子在核空間進(jìn)行繞核運(yùn)動(dòng)。,光譜小知識(shí)：輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來(lái)并被記錄下來(lái)，形成-光譜。從物理角度：若獲得的光譜由各種波長(zhǎng)的光組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨，這種光譜叫連續(xù)光譜；若獲得的光譜由具有特定波長(zhǎng)的

5、、彼此分立的譜線組成，這種光譜叫線狀光譜。從化學(xué)角度：理解為電子連續(xù)地輻射能量可形成連續(xù)光譜 ；電子不能連續(xù)地輻射能量可形成線狀光譜。,氫原子的線狀光譜,太陽(yáng)光的連續(xù)光譜,連續(xù)光譜(continuous spectrum)：,若由光譜儀獲得的光譜是由各種波長(zhǎng)的光所組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨，則所得光譜為連續(xù)光譜。如陽(yáng)光等。,根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典的電磁學(xué)觀點(diǎn)，圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電子一定會(huì)自動(dòng)且連續(xù)地輻射能量，其光譜應(yīng)是連續(xù)光譜而不應(yīng)是線狀光譜。那么，氫原子的光譜為什么是線性光譜而不是連續(xù)光譜呢？,盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)理論遇到的問(wèn)題,根據(jù)已經(jīng)知道的電磁運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，電子在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候

6、會(huì)放出電磁波（能量）。因此，繞著原子核旋轉(zhuǎn)的電子，因?yàn)槟芰恐饾u減小，應(yīng)當(dāng)沿著一條螺旋形的軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，離中心的原子核越來(lái)越近，最后碰在原子核上。這樣一來(lái)，原子就被破壞了。 實(shí)際上，原子很穩(wěn)定，有一定大小，并沒(méi)有發(fā)生這種電子同原子核碰撞的情況。這又怎樣解釋呢？,1、光譜分為 和 ，氫原子光譜為 。 2、盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典的電磁學(xué)觀點(diǎn)：認(rèn)為原子是由原子核和繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電子組成，圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電子一定會(huì)自動(dòng)且連續(xù)地輻射能量。 盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型能否解釋氫原子的光譜是線狀光譜？為什么？,【自主、合作、探究】 二、氫原子光譜：,根據(jù)盧瑟福的核式原子結(jié)構(gòu)模型，圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的

7、電子一定會(huì)自動(dòng)且連續(xù)地輻射能量，其光譜應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜而不是線狀光譜。,科學(xué)小故事：1908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，英國(guó)著名物理學(xué)家盧瑟福，他的助手和學(xué)生先后12人獲得諾貝爾獎(jiǎng)，他提出的核式原子結(jié)構(gòu)模型，為原子結(jié)構(gòu)的研究做出了巨大貢獻(xiàn)，但解釋氫原子的光譜是線狀光譜時(shí)遇到了無(wú)法克服的困難，他就將這一難題告訴了稱他為:“第二父親”的學(xué)生-？,玻爾-丹麥物理學(xué)家，研究原子結(jié)構(gòu)和原子輻射，1913年提出核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型 ：1922年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，被譽(yù)為“現(xiàn)代理論物理學(xué)大師”之一?！案绫竟鶎W(xué)派”創(chuàng)始人。,波爾的軌道模型,1913年為了解釋氫原子線狀光譜這一事實(shí)，玻爾在行星模型的基礎(chǔ)上提

8、出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型。 玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)是： 原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，不輻射能量在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量（E），軌道能量值依n（1，2，3，.）的增大而升高。而不同的軌道則分別被命名為K（n=1)、L(n=2)、 M(n=3)、 N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)。當(dāng)且僅當(dāng)電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，才會(huì)輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來(lái)，就形成了光譜。,三、玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型 1、玻爾在盧瑟福 模型的基礎(chǔ)上提出了 的原子結(jié)構(gòu)模型。什么叫基態(tài)、激發(fā)態(tài)？ 2、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點(diǎn)：（1）原

9、子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，并且 能量（2）在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量E，而且能量是_的，即能量是“一份一份”的,不能連續(xù)變化而只能取某些 的數(shù)值。軌道能量依n值的 而升高，n稱為 數(shù)（3）只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道(能量為Ei)躍遷到另一個(gè)軌道(能量為Ej)時(shí)，才會(huì) 能量。 3、用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言概括理解玻爾的觀點(diǎn)。,【自主、合作、探究】,不輻射,量子化,不連續(xù),增大,量子,輻射或吸收,2、電子處于能量最低的狀態(tài)，稱為基態(tài)。電子能量處于高于基態(tài)的狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。,【小結(jié)】,1、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)： （1）電子在具有能量軌道上運(yùn)動(dòng)，不輻射能量； （2）電子的能量是量子化

10、的。 （3）電子發(fā)生躍遷時(shí)，才會(huì)不連續(xù)的輻射或吸收能量。,拓寬應(yīng)用 1、依據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點(diǎn)解釋氫原子光譜是怎樣產(chǎn)生的？為什么會(huì)有多條譜線？,參照課本P34頁(yè)“追根尋源”,回過(guò)頭來(lái)看玻爾的理論,玻爾原子結(jié)構(gòu)模型 （1）行星模型 點(diǎn)撥：這里的“軌道”實(shí)際上就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的電子層。 （2）定態(tài)假設(shè) 點(diǎn)撥：玻爾原子結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為：同一電子層上的電子能量完全相同。 （3）量子化條件 點(diǎn)撥：量子化條件的內(nèi)涵是： 各電子層能量差的不連續(xù)性。 （4）躍遷規(guī)則 原子光譜產(chǎn)生的原因：電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)會(huì)釋放出能量，這種能量以光的形式釋放出來(lái)，所以就產(chǎn)生光譜。 氫原子光譜是線狀光譜的原因：氫原子上的電

11、子由n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)，與從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)，釋放出的能量不同，因此產(chǎn)生光的波長(zhǎng)不同。,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(diǎn),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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)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) ground state：原子能量最低的定態(tài)。 激發(fā)態(tài) excited state：除基態(tài)外的其他定態(tài)。,3）頻率條

12、件頻率假設(shè),電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，就要吸收或放出能量，兩個(gè)定態(tài)的能量差為E。如能量以光輻射的形式表現(xiàn)出來(lái)，就形成了光譜。,E = E2- E1= h (=c/),為什么氫光譜是線狀光譜？,n=4 n=3 n=2 n=1,吸收能量,釋放能量,氫原子從一個(gè)電子 層躍遷到另一個(gè)電 子層時(shí)，吸收或釋 放一定的能量，就 會(huì)吸收或釋放一定 波長(zhǎng)的光， 所以得到線狀光譜,1、電子發(fā)生躍遷時(shí)，電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)會(huì)釋放出能量，且能量是量子化的，以光的形式表現(xiàn)出來(lái)，形成線狀光譜。,【小結(jié)】,2、氫原子的電子從激發(fā)態(tài)躍遷到不同的電子層會(huì)輻射出不同的能量，從而形成多條譜線。,2、怎樣理解霓虹燈的五顏六色

13、？,拓寬應(yīng)用,電子在發(fā)生躍遷時(shí)輻射或吸收能量是量子化的，對(duì)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(gè)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。,實(shí)驗(yàn)事實(shí):,（）原子光譜帶來(lái)的疑問(wèn)？ 鈉原子光譜在n=3到n=4之間會(huì)產(chǎn)生兩(多)條譜線 氫原子光譜在n=到n=之間譜線實(shí)際上是兩條靠得非常近的譜線 在磁場(chǎng)中所有原子光譜可能會(huì)分裂成多條譜線 這些問(wèn)題用玻爾的原子模型無(wú)法解釋 原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)用多個(gè)量子數(shù)來(lái)描述 量子力學(xué)中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為原子軌道.,每個(gè)原子軌道可由三個(gè)只能取整數(shù)的量子數(shù)n、 l 、m共

14、同描述.,現(xiàn)代化學(xué)電子云模型,20世紀(jì)20年代以來(lái) 現(xiàn)代模型（電子云模型） 電子繞核運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)帶負(fù)電荷的云團(tuán)，在一個(gè)確定電子的時(shí)刻不能精確測(cè)定電子的確切位置,電子云這個(gè)名詞是用來(lái)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(shí)，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(shuō)，原子中的、受束縛的電子不是像行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)那樣在確定的時(shí)刻處于確定的位置的。,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：電子云是一個(gè)形象化描述 一個(gè)小黑點(diǎn)不代表一個(gè)電子 電子云的疏密代表電子在那里出現(xiàn)的概率密度的大小,【小結(jié)】人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷史：,德謨克利特：樸素原子觀,道爾頓：原子學(xué)說(shuō),湯姆生：“葡萄干布丁” 模型,盧瑟福：核式原子結(jié)構(gòu)模型,玻爾：原子軌道模型,現(xiàn)代量子力學(xué)模型,【鞏固練習(xí)】 1、道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大的作用。他的學(xué)說(shuō)中包含有下述三個(gè)論點(diǎn)：原子是不能再分的粒子；同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代的觀點(diǎn)來(lái)看，你認(rèn)為這三個(gè)論點(diǎn)中不確切的是 A只有 B只有 C只有 D,2.湯