【新教材精创】1.1 原子结构模型 课件—鲁科版选择性必修2（共29张PPT)

第一节 原子结构模型 知识回顾 原子构成 原子核 核外电子 质子 中子 元素种类 元素性质 核素种类 决定 决定 决定 核外电子的运动状态是怎样的呢？ 原子结构模型的演变 联想质疑 人类对原子结构的认识经历了一个漫长的、不断深化的过程。早在公元前 400多年，古希腊哲学家就把构成物质的最小单位称为原子，但直到1803 年，英国化学家道尔顿（J.Dalton）才把原子从一个扑朔迷离的哲学名词变为化学中具有确定意义的实在微粒，并提出了原子论。1904年，汤姆孙（J.J.Thomson）在发现电子的基础上提出了原子结构的"葡萄干布丁"模型，开始涉及原子内部的结构。1911年，英国物理学家卢瑟福（E.Rutherford）根据 α 粒子散射实验提出了原子结构的核式模型。在此基础上，丹麦科学家玻尔（N.Bohr）于 1913年根据原子光谱实验，进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型。20世纪 20年代中期建立的量子力学理论，使人们对原子结构有了更深刻的认识，从而产生了原子结构的量子力学模型。 回顾人类对原子结构的认识过程，你收到了哪些启发？现代科学对原子结构的描述究竟是怎样的？ 阅读思考 阅读教材P2-P4页内容思考以下问题： （1）什么是原子光谱？ （2）根据卢瑟福的核式模型，原子光谱应该是什么光谱？ （3）氢原子光谱的特点是什么？ （4）玻尔原子结构模型观点是什么？意义是什么？ 观察思考 许多物质都能够吸收光或发射光，人们常常利用原子光谱仪将物质吸收的光或发射的光的频率（或波长）和强度分布记录下来得到光谱。如果原子结构真如卢瑟福的核式模型所描述的那样，根据经典的电动力学观点，围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量，最终坍塌到原子核上。这样，不仅原子是不稳定的，而且原子的光谱应当是连续光谱，即波长的变化呈连续分布。那么，实际情况如何呢? 在一个被抽成真空、两端含有电极的玻璃管中充入低压氢气，然后在两个电极上施加高压，使氢原子在电场的激发下发光【图1-1-2（a）】，发出的光经过三棱镜分光后得到如图 1-1-2（b）所示的氢原子光谱图。 氢原子光谱的测定示意图和氢原子光谱图 （b） （a） 氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。 氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。 卢瑟福原子结构核式模型推论 原子的光谱应当是连续光谱，即波长的变化呈连续分布。 一.氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 氢原子光谱特点 玻尔核外电子分层排布的原子结构模型∶ （1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量。 尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔 （3）只有当电子从一个轨道（能量为E;）跃迁到另一个轨道（能量为E;）时，才会辐射或吸收能量。当辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录，就形成了光谱。 基态 激发态 吸收能量 辐射能量 （2）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量值是不连续的，这称为能量"量子化"。轨道能量依n值（1、2、3、…）的增大而升高，n称为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1的轨道时能量最低，这种状态称为基态;能量高于基态能量的状态，称为激发态。 玻尔原子结构模型意义 （1）成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实， （2）阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，而电子所处的轨道的能量是量子化的。 为什么氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的? 追根寻源 联想质疑 玻尔引入一个量子数n，解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。但是，某些复杂的光谱现象却难以用玻尔原子结构模型予以解释。 例如，在进行原子光谱实验时，通常条件下，钠原子中处于ｎ＝4的状态上的核外电子跃迁到ｎ＝3的状态，会产生多条谱线；在外磁场存在的情况下，用高分辩光谱仪可观测到氢原子中的核外电子由ｎ＝２的状态跃迁到n＝１的状态时得到的是两条靠得很近的谱线。同样条件下钠原子的黄色谱线也是靠的很近的两条谱线。 显然，上述问题只用玻尔的轨道概念和量子数n是无法解释的。那么，应当如何解释氢原子的光谱和多电子原子的光谱所产生的复杂现象呢?原子核外电子的运动状态是否还存在玻尔原子结构模型未能描述的其他量子化现象呢? （1）为什么说同一量子数n所标记的核外电子运动状态中的不同电子所具有的能量不同？ （2）量子力学的主要内容有哪些？电子层、能级、原子轨道的关系是什么？ （3）玻尔原子结构模型不能解释的问题有哪些？如何用量子力学原理解释这些问题？ （4）霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光？ 阅读思考 二.量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1.原子