第5章大学化学-1 原子结构的近代概念ppt课件.ppt

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1、5.1.1氢原子光谱和玻尔理论原子结构模型的发展史1808年道尔顿模型（原子学说）—原子是一个坚硬的小球。1879年汤姆生模型—原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“布满浆果的松糕”。1911年卢瑟福模型—原子的大部分体积是空的，电子随意的围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。1913年波尔模型—电子分层排布模型：将卢瑟福的原子结构和光谱系统结合起来。1926年量子力学模型(电子云模型）卢瑟福被公认为是二十世纪最伟大的实验物理学家，在放射性和原子结构等方面，都做出了重大的贡献。1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型。1919年，卢瑟福做了用

2、α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，命名为质子。他通过α粒子为物质所散射的研究，无可辩驳的论证了原子的核模型，因而一举把原子结构的研究引上了正确的轨道，于是他被誉为原子物理学之父。由于电子轨道也就是原子结构的稳定性和经典电动力学的矛盾，才导致玻尔理论提出，成为量子力学的先驱。玻尔理论－1911年获哥本哈根大学博士学位。1912年3-7月曾在卢瑟福的实验室进修，在这期间孕育了他的原子理论。玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难，假定原子只能通过分立的能量子来改变它的能量，即原子只能处在分立的定态之

3、中，而且最低的定态就是原子的正常态。1913年由玻尔提出玻尔理论。是在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后建立的。量子假说-普朗克认为：辐射是由一分分的能量组成，就像物质是由一个个个原子组成一样。辐射中的一份能量，既是一个量子。能量的大小用公式表示为：E=hv，其中h普朗克常数，v为量子频率。光量子理论：随后爱因斯坦受到普朗克量子假说的影响，进行“光量子理论”研究，爱因斯坦认为：物体是由一个个的原子组成，是不连续的，而光是连续的，那为什么会出现光电效应呢？光除了连续性，有没有可能存在粒子性？爱因斯坦大胆假设：光和原子一样存在粒子性，光就是一束以C=3*108的速度运动着的

4、粒子，这些粒子被命名为光量子，光量子的能量为E=hv。光量子理论很好的解释了光电效应：光是有一个个带有一定能量的粒子，这些粒子都具有自身的能量与粒子的频率成正比，当光照射到金属表面时，光量子的能量是瞬时传递的，只要光量子的能量足够大，金属中的电子就能够溢出。光电效应方程：hv=1/2mv2+A.光电效应很好的证明了光具有粒子性。（1）原子中的电子在原子核周围有确定半径和能量的圆形轨道中运动。电子在这些轨道上运动不吸收能量或放出能量。在轨道上运动的电子处于“稳定状态”—定态。电子处于定态的原子不辐射能量。原子内电子可以处于不同的定态，能量最低的定态称为基态，能量较高的定态称为激发

5、态。1913年波尔原子结构模型1913年玻尔运用量子概念提出了基于三个基本假设的原子结构壳层模型。跃迁所吸收或辐射的辐射能量频率由下式决定。（2）正常状态下原子中的电子尽可能在离核最近、能量最低的轨道上运动(基态)hν=E2-E1h—Planck常数;ν—光的频率基态　　　　　　　激发态吸收能量(跃迁)放出能量称为波尔频率规律。E2>E1，若E1为始态能量则放出辐射能，若E2为终态能量则吸收辐射能。（3）原子内电子运动的轨道能量是量子化的，这些轨道上的电子运动的角动量，必须是h/2π的整数倍，即m为电子的质量；v为电子运动的速度；r是轨道的半径；h是普朗克常数，n是正整数，称为

6、“量子数”。这个关系式就是“玻尔的量子化条件”。基于上述假设和经典力学规律，计算得到：氢原子基态轨道半径为52.9pm—波尔半径a0，是原子—分子理论中常用的一个长度单位；氢原子中的电子在基态时作圆周运动速度为2.188×106m·s-1；约为光速的1/137,基态时氢原子中的电子的能量-13.6eV；根据波尔频率规律计算出氢光谱各条谱线的频率，与实验结果吻合很好。氢原子光谱（原子发射光谱）在真空管中充入少量H2，通过高压放电，氢气可以产生可见光、紫外光和红外光，这些光经过三棱镜分成一系列按波长大小排列的线状光谱。此外，除氢原子外，其他原子也可以产生特征的发射管谱线，我们可以利

7、用原子的特征谱线来鉴定原子的存在。装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光,通过棱镜分光后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续的四条谱线。δγβαnm410.2434.1486.1656.3aaHHHH为带状光谱严重的局限性。只能解释单电子原子(或离子)光谱的一般现象，不能解释多电子原子光谱。波尔氢原子结构模型波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能描述原子内电子运动规律的量子力学原子模型。成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、Li2+)的光谱现象,推动了原子结构的发展。5.1.2电子的