原子的能級結(jié)構(gòu)

1、第四節(jié)原子的能級結(jié)構(gòu)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.了解能級、基態(tài)和激發(fā)態(tài)的概念.2.理解原子發(fā)射和吸收光子的能量與能級差的關(guān)系(重點)3.能用玻爾原子理論簡單解釋氫原子光譜(難點)4.知道氫原子的能級圖(重點)能級結(jié)構(gòu)猜想1猜想：氫氣在放電過程中，氫原子的能量也在減少如果能量是連續(xù)減少的，那么形成的光譜必定是連續(xù)譜，但是氫原子光譜是分立的，因此我們猜想原子內(nèi)部的能量也是不連續(xù)的2能級：原子內(nèi)部不連續(xù)的能量稱為原子的能級3躍遷：原子從一個能級變化到另一個能級的過程叫做躍遷4光子頻率與能級差關(guān)系式：hEmEn.1處在高能級的原子自發(fā)地向低能級躍遷，這個過程中要吸收光子(×)2原子吸收了

2、特定頻率的光子或通過其他途徑獲得能量時，可從低能級向高能級躍遷()3原子從低級躍遷到高能級，原子只吸收確定的能量，剩余的能量作為電子碰撞后運動的動能()你能結(jié)合愛因斯坦的光子說解釋能級不連續(xù)性嗎？【提示】光子說提出光的能量是一份份的，每一份能量為h，每一份稱為一個光子；光子能量在被電子吸收時，是一個光子對一個電子的行為，因此原子吸收(或放出)的能量也是不連續(xù)的，因此能級差也是不連續(xù)的，即能級是不連續(xù)性的.氫原子的能級玻爾理論1玻爾氫原子能級公式En，(n1,2,3)n被稱為能量量子數(shù)2基態(tài)(1)定義：在正常狀態(tài)下，氫原子處于最低的能級E1(n1)，這個最低能級對應(yīng)的狀態(tài)稱為基態(tài)(2)基態(tài)能量：

3、E113.6 eV.3激發(fā)態(tài)：當(dāng)電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)躍遷到較高的能級E2，E3上，這些能級對應(yīng)的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)4玻爾理論的兩條基本假設(shè)(1)定態(tài)假設(shè)原子系統(tǒng)中存在具有確定能量的定態(tài)，原子處于定態(tài)時，電子繞核運動不輻射也不吸收能量(2)躍遷假設(shè)原子系統(tǒng)從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)，伴隨著光子的發(fā)射和吸收1氫原子的能量是不連續(xù)的，只能取一些定值也就是說氫原子的能量是量子化的()2氫原子能級表達(dá)式是瑞士的巴耳末最先得出的(×)3能級間的躍遷產(chǎn)生不連續(xù)的譜線，從不同能級躍遷到某一特定能級就形成一個線系()1電子在核外的運動真的有固定軌道嗎？玻爾理論中的軌道量子化又如何解釋？【提示】在原

4、子內(nèi)部，電子繞核運動并沒有固定的軌道，只不過當(dāng)原子處于不同的定態(tài)時，電子出現(xiàn)在rnn2r1處的概率大2如圖3­4­1所示，為一氫原子的能級圖，一個氫原子處于n4的能級圖3­4­1該氫原子向低能級躍遷時，最多能輻射出幾種頻率的光子？【提示】3種1玻爾的原子模型(1)定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)之中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核做圓周運動，但并不向外輻射能量這些狀態(tài)叫定態(tài)(2)躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為Em)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為En)時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hEmEn.2盧

5、瑟福原子模型與玻爾原子模型的相同點與不同點(1)相同點原子有帶正電的核，原子質(zhì)量幾乎全部集中在核上帶負(fù)電的電子在核外運轉(zhuǎn)(2)不同點盧瑟福模型：庫侖力提供向心力，r的取值是連續(xù)的玻爾模型：軌道r是分立的、量子化的，原子能量也是量子化的3能級對氫原子而言，核外的一個電子繞核運行時，若半徑不同，則對應(yīng)著的原子能量也不同，若使原子電離，外界必須對原子做功，使電子擺脫它與原子核之間庫侖力的束縛，所以原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高我們把原子電離后的能量記為0，即選取電子離核無窮遠(yuǎn)處時氫原子的能量為零，則其他狀態(tài)下的能量值均為負(fù)值原子各能級的關(guān)系為：En(n1,2,3)對氫原子而言，基態(tài)能量：E

6、113.6 eV，其他各激發(fā)態(tài)的能級為：E23.4 eVE31.51 eV這里E1、E2En是指原子的總能量，即電子動能與電勢能的和4能級圖氫原子的能級圖如圖3­4­2所示圖3­4­25躍遷規(guī)律(1)由高能級向低能級躍遷 原子在基態(tài)時是穩(wěn)定的，在激發(fā)態(tài)時是不穩(wěn)定的處于激發(fā)態(tài)的原子會自發(fā)地向低能級躍遷，并以光子的形式放出能量，原子在始、末兩個能級Em和En(m>n)間躍遷時，放出光子的頻率.氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時可能直接躍遷到基態(tài)，也可能先躍遷到其他低能級的激發(fā)態(tài)，然后再到基態(tài)，因此處于n能級的電子向低能級躍遷時就有很多可能性，其可能的

7、值為C種可能情況(2)由低能級向高能級躍遷原子吸收光子后會從較低能級向高能級躍遷而被激發(fā)，光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則光子將不被吸收但當(dāng)處于n能級的電子電離時，只要光子的能量h|En|，就可被吸收(3)能級躍遷時的能量變化當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減小反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大1(多選)玻爾在他提出的原子模型中所作的假設(shè)有()A原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運動，但不向外輻射能量B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個軌道躍遷

8、到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子D電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率【解析】A、B、C三項都是玻爾提出來的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能量躍遷學(xué)說的提出，也就是“量子化”的概念原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運動時不同的圓軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合原子輻射的能量與電子在某一可能軌道上繞核的運動無關(guān)【答案】ABC2(多選)欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是() 【導(dǎo)學(xué)號：55272094】A用10.2 eV的光子照射B用11 eV的光子照射C用14 eV的光子照射D用10 eV的光子照射【解析】由氫原子的能級圖可求得E2E13.40

9、eV(13.6) eV10.2 eV，即10.2 eV是第二能級與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子吸收10.2 eV的光子后將躍遷到第二能級態(tài)，可使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，A對；EmE111 eV，即不滿足玻爾理論關(guān)于躍遷的條件，B錯；要使處于基態(tài)的氫原子電離，照射光的能量須13.6 eV，而14 eV13.6 eV，故14 eV的光子可使基態(tài)的氫原子電離，C對；EmE110 eV，既不滿足玻爾理論關(guān)于躍遷的條件，也不能使氫原子電離，D錯【答案】AC3按照玻爾理論，當(dāng)氫原子中電子由半徑為ra的圓軌道躍遷到半徑為rb的圓軌道上時，若rbra，則在躍遷過程中氫原子要_某一頻率的光子【解析】因為是從

10、高能級向低能級躍遷，所以應(yīng)放出光子，“直接”從一能級躍遷至另一能級，只對應(yīng)某一能級差，故只能輻射某一頻率的光子【答案】輻射4如圖3­4­3所示給出了氫原子的6種可能的躍遷，則它們發(fā)出的光波長最長的是_，頻率最高的是_. 【導(dǎo)學(xué)號：55272095】圖3­4­3【解析】能級差越大，對應(yīng)的光子的能量越大，頻率越大，波長越小【答案】ac5氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過程中，原子要_光子，電子的動能_，原子的電勢能_【解析】根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運動能量較大，必須吸收一定能量的光子后，電子才能從離核較近的軌道躍遷

11、到離核較遠(yuǎn)的軌道；氫原子核外電子繞核做圓周運動，由原子核對電子的庫侖力提供向心力，即：km，又Ekmv2，所以Ek.由此式可知：電子離核越遠(yuǎn)，即r越大時，電子的動能越小；由r變大時，庫侖力對核外電子做負(fù)功，因此電勢能增大【答案】吸收減小增大6氫原子基態(tài)的能量為E113.6 eV.大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)由這些氫原子可能發(fā)出的所有的光子中，頻率最大的光子能量為0.96E1，頻率最小的光子的能量為_eV(保留2位有效數(shù)字)，這些光子可具有_種不同的頻率【解析】頻率最大的光子能量為0.96E1，即En(13.6 eV)0.96×(13.6 eV)，解得En0.54 eV即n5，從n5能級開始，根據(jù)可得共有10種不同頻率的光子從n5到n4躍遷的光子頻率最小，根據(jù)EE5E4可得頻率最小的光子的能量為0.31 eV.【答案】0.31101解決玻爾原子模型問題的四個關(guān)鍵(1)電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量