《原子的結(jié)構(gòu)》講義

《原子的結(jié)構(gòu)》講義第一講原子的結(jié)構(gòu)知識梳理▼一、原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程1、湯姆孫的“棗糕模型”在19世紀末，湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。他提出原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，而電子像棗糕里的棗子一樣鑲嵌在其中。這是最早的原子結(jié)構(gòu)模型。2、盧瑟福的α粒子散射實驗與核式結(jié)構(gòu)模型實驗裝置：用α粒子（氦核）去轟擊金箔。實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至幾乎達到180°。核式結(jié)構(gòu)模型：盧瑟福根據(jù)這個實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。原子中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。這里的重點是理解α粒子散射實驗現(xiàn)象以及如何根據(jù)這些現(xiàn)象得出核式結(jié)構(gòu)模型。難點在于對原子內(nèi)部這種微觀結(jié)構(gòu)的想象和理解。我們可以把原子想象成一個大操場，原子核就像操場中間的一顆小石子，而電子就像在操場邊緣繞著小石子運動的小螞蟻。二、原子核的電荷與尺度1、原子核的電荷數(shù)原子核所帶的電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，這個電荷數(shù)我們稱為原子序數(shù)，用Z表示。2、原子核的尺度原子核的半徑數(shù)量級為1015m，而原子的半徑數(shù)量級約為1010m。這就好比原子核是一顆小芝麻，而原子則是一個大西瓜。三、氫原子光譜1、光譜光是一種電磁波，不同顏色的光對應(yīng)著不同的頻率或波長。當(dāng)光通過三棱鏡等分光儀器時，會分解成不同顏色的光帶，這個光帶就叫光譜。光譜分為連續(xù)光譜和線狀光譜。連續(xù)光譜是包含各種波長的光，沒有明顯的分界線；線狀光譜是由一條條離散的譜線組成的。2、氫原子光譜的實驗規(guī)律氫原子光譜在可見光區(qū)域有四條比較明顯的譜線，分別用Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示。這些譜線的波長滿足一定的規(guī)律。巴爾末公式：1/λ＝R(1/221/n2)，其中λ是波長，R是里德伯常量，n＝3,4,5,6等整數(shù)。這個公式描述了氫原子光譜在可見光區(qū)域的譜線規(guī)律。這里的重點是理解氫原子光譜的特點和巴爾末公式的意義。難點在于理解這個公式是怎么得來的以及如何用它來計算譜線的波長。我們可以把氫原子想象成一個小樂隊，每個譜線就像樂隊演奏出來的不同音符，而巴爾末公式就是這個小樂隊演奏的樂譜規(guī)則。四、玻爾的原子模型1、玻爾原子模型的基本假設(shè)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)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運動，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E?）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E?）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hν＝E?E?，其中h是普朗克常量，ν是光子的頻率。軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)，原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。2、玻爾理論對氫原子光譜的解釋根據(jù)玻爾理論，氫原子的能量是量子化的。當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時，就會輻射出光子，光子的能量等于兩個能級的能量差。這樣就可以解釋氫原子光譜的線狀光譜特征了。這里的重點是理解玻爾的三個假設(shè)以及如何用這些假設(shè)來解釋氫原子光譜。難點在于理解量子化的概念，這是比較抽象的。我們可以把原子的定態(tài)想象成樓層，電子只能在特定的樓層（定態(tài)）上，當(dāng)它從高層樓跳到低層樓時，就會放出一定能量的“小包裹”（光子）。經(jīng)典例題▼1、在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是（）A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案：A2、氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道的過程中（）A.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大B.原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小C.原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小D.原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大答案：D3、根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道后（）A.原子的能量增加，電子的動能減小B.原子的能量增加，電子的動能增加C.原子的能量減小，電子的動能減小D.原子的能量減小，電子的動能增加答案：D互動環(huán)節(jié)：同學(xué)們，我們剛剛講了原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程，那大家能不能自己說說湯姆孫的“棗糕模型