1.1原子结构模型-2023-2024学年高二化学同步备课课件（鲁科版2019选择性必修2）

第1章 原子结构与元素性质 第1节 原子结构模型 鲁科版2019选修二物质结构与性质 氢原子 光谱和波尔的原子结构模型 量子力学对原子核外运动状态的描述 知识点一 知识点二 人类对原子结构的认识历程 1803年 道尔顿原子论 1904年 汤姆孙“葡萄干布丁”模型 1911年 卢瑟福核式模型 α粒子散射实验 1913年 氢原子 光谱实验 玻尔原子 结构模型 20世纪20年代 量子力学模型 反思： 回顾人类对原子结构的认识过程，你受到了什么启发？现代科学对原子结构的描述是怎么样的？ 一、氢原子 光谱和波尔的原子结构模型 [知识支持] 连续光谱(continuous spectrum)： 线状光谱(原子光谱)(line spectrum)： 若由光谱仪获得的光谱是由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，则所得光谱为连续光谱。如阳光等。 若由光谱仪获得的光谱是由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的，则所得光谱为线状光谱。 卢瑟福原子模型的困境： 按照经典电磁学理论，带负电的电子在原子核的正电场里运动，会不断连续地释放能量，最终坠入原子核! 连续光谱 狭缝 三棱镜 窄光束 屏或照相底片 氢原子的线状光谱 事实上，通过实验 思考:氢原子光谱有什么特点？你对氢原子核外电子 的运动特点你有什么启示？ 氢原子光谱是由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的线状光谱。 氢原子的线状光谱 玻尔原子结构模型 在卢瑟福的原子结构模型的基础上提出玻尔(Bohr)的原子结构模型 （玻尔理论的三个假设）。 （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； （2）不同轨道上运动的电子具有不同能量，而且能量是量子化的，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的轨道是能量最低，称为基态，能量高于基态的状态，称为激发态； （3）只有当电子从一个轨道（能量为Ei）跃迁到另一个轨道（能量为Ej）时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。 阅读教材p4追根寻源 在钠原子中 n=4 n=3 电子跃迁 在氢原子中 n=2 n=1 电子跃迁 也得到两条靠得很近的谱线… 实验事实: [联想·质疑]玻尔只引入一个量子数n,能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因；但复杂的光谱解释不了。 玻尔原子光谱带来的疑问？ ①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线． ②氢原子光谱在n=１到n=２之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线． ③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线． 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述． 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道. 二、量子力学对原子核外运动状态的描述 1.原子轨道 电子层 (1)含义：量子数n所描述的电子运动状态称为电子层,n的取值为正整数1、2、3、4、5、6等,对应的符号分别为K、L、M、N、O、P等。 (2)电子的能量与电子层的关系一般而言,n越大,电子离核的平均距离越远,电子具有的能量越高。 能级 (1)含义：在含有多个电子的原子中,同一电子层的电子,能量也可能不同,可以把它们分为不同能级,当n=x时,有x个能级,分别用s、p、d、f等表示。 (2)电子的能量与能级的关系 多电子原子中,同一电子层各能级的能量顺序为E(ns)< E(np)<E(nd)<E(nf).…能级的不同可以解释光谱中存在极为靠近的多条谱线的事实。 电子层（n） 1 2 3 4 5 电子层符号 能级 最多电子数 电子层、能级和原子轨道的关系 K L M N O 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4f 5s 4d …… 2 2 6 2 6 10 2 6 14 2 10 …… 2 8 18 32 2n2(n代表 电子层数) 自旋 核外运动的电子还存在一种被称为“自旋”的量子化状态。处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种,分别用符号“↑”和“↓”表示。 虹灯为什么能够发出五颜六色的光 霓虹灯自1910年问世以来，将城市夜景装扮得格外美丽。霓虹灯的发光机制与氢原子光谱形成的机制基本相同。对霓虹灯而言，灯管中填充的气体不同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不同。例如，在灯管中充入氖气，通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后激发到能量较高的轨道，但处在能量较高轨道上的电子会很快以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的轨道，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，所以我们看到的是红色光。通电后氩气发蓝紫色光、氦气发