内容正文:
第一节 原子结构
第1课时:能层与能级
基态与激发态 原子光谱
第一章 原子结构与性质
学习目标
1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程,认识核外电子的运动特点。
2.知道电子运动的能量状态,具有量子化的特征。能从电子跃迁角度初步解释原子光谱的形成,强化“结构决定性质”的观念。电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。
新课导入
比尔盖茨的实体版元素周期表
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BBC 《原子》 三集
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《上帝掷骰子吗》
关于原子(“ατομ” atom)
原子是如何被发现的?
公元前460年,希腊哲学家德谟克利特等人认为 :
万物是由大量的不可分割的微粒构成的,即原子。
原子结构发展史
首台扫描隧道显微镜1981年被发明
原子看不见,道尔顿是怎么知道的?
证据+推理
证据一:质量守恒定律
联想
在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。
质量守恒定律是俄国科学家罗蒙诺索夫于1756年最早发现的。
积木不变
房屋在变
表明物质在化学反应时以某种方式重组,得到了具有新的性质的新的物质
证据二:定比定律:化合物都有确定的组成,又称为定组成定律。
屋顶上的铜绿
实验室制取的碱式碳酸铜
天然矿石
57.48%Cu
5.43%C
0.91%H
36.18%O
不管来源是什么,碱式碳酸铜都有相同的组成
一种纯净的化合物,无论它的来源如何,无论用何种方法测定,他的组分元素的质量都有一定的比例
确定的质量比意味着?
当两种元素化合生成一种以上的化合物时,与一定质量某种元素
化合的另一种元素的质量之间成简单整数比。
氢氧化合物 总质量(g) 氢的质量(g) 氧的质量(g)
化合物A 100 11.11 88.89
化合物B 100 5.68 94.12
氮氧化合物 总质量(g) 氢的质量(g) 氧的质量(g)
化合物A 100 30.43 69.57
化合物B 100 46.67 53.33
化合物C 100 63.64 36.36
1.00
1.00
8.00
16.00
1.00
1.00
1.00
2.28
1.14
0.57
证据三:倍比定律
原子看不见,是怎么知道的?
整数 :用来数“物体”的数目。
“物体”:拥有确定且相同质量的各微粒。
“微粒”:可称为原子
早期原子分子论
1. 每种元素都是由微小的、相同的粒子组成,称为原子。
2. 单一元素的所有原子都有相同的特征质量。
3. 这些原子的质量在化学反应中不会发生变化。
4. 每种化合物都是由相同的分子构成,即由原子间通过简单整数比形成的相同的微粒。
哲学思辨
基于实证,科学理论
葡萄干面包模型
1897年,汤姆生通过阴极射线的偏转实验在原子内部发现了电子,人们终于抛弃了原子不可分割的陈旧观念。
1911年,卢瑟福通过精密的
α粒子轰击金箔实验证明在原子中心有一个极小的核,电子绕核做高速旋转。
核式(行星太阳)模型
1904年
1911年
原子模型的发展
卢瑟福的核式结构“困境”
1. 原子的稳定性
经典物理学中指出,任何带电粒子在做加速运动的过程中都要以发射电磁波的方式放出能量,以致轨道半径越来越小,最后消失在原子核中,并导致原子坍缩。
事实上原子的结构十分稳定
2. 原子的线性光谱
*光是一种电磁波。光是能量的一种形式。
氢原子的光谱不是连续的,而是线性的,在可见光区有4条谱线
1913年
电子分层排布模型
丹麦科学家
玻尔
研究了氢原子的光谱后,根据量子力学的观点,大胆突破传统思想的束缚,提出了新的原子结构模型基本假设
玻尔的原子模型
能量的量子化
位置和能量是连续的
位置和能量是不连续的
氢原子的能级图
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
H
可见光光子的能量范围为:1.62eV~3.11eV
原子光谱
通常,电子处在能量最低的轨道(基态)上运动;
电子在高能量轨道(激发态)上运动
吸收
能量
释放能量
每一次跃迁(辐射或吸收)的能量以光的形式产生一条分立的谱线,被记录下来,
就形成了光谱。
跃迁
吸收光谱
发射光谱
暗色背景,亮谱线
亮色背景,暗谱线
激发态
K
L
M
N
能量
基态
原子光谱
通常,电子处在能量最低的轨道(基态)上运动;
电子在高能量轨道(激发态)上运动
吸收
能量
释放能量
焰火
霓虹灯光
激光
LED灯光
学生活动:阅读教材P8第一自然段和图1-4,回答以下问题:
2.原子光谱的应用:
3.光谱分析的定义:
鉴定元素,发现新元素
例如:铯(1860年)和铷(1861年),其光谱图中有特征的蓝光和红光,它们的拉丁文名称