《a原子结构模型》PPT课件.ppt

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1、第一节第一节 原子结构模型原子结构模型【自主、合作、探究】【自主、合作、探究】一、原子结构模型发展史一、原子结构模型发展史:1、1803年提出原子是一个年提出原子是一个“实心球体实心球体”建建立原子学说的是英国化学家立原子学说的是英国化学家 ，1903年汤年汤姆逊发现了姆逊发现了 并提出原子结构的并提出原子结构的“”模型；模型；2、1911年英国物理学家卢瑟福根据年英国物理学家卢瑟福根据 提提出了原子结构的出了原子结构的 模型，模型，1913年丹麦物理年丹麦物理学家玻尔提出学家玻尔提出 的原子结构模型，建立的原子结构模型，建立于于20世纪世纪20年代中期的年代中期的 模型已成为现模型已成为现代

2、化学的理论基础。代化学的理论基础。道尔顿道尔顿电子电子葡萄干布丁葡萄干布丁粒子散射实验粒子散射实验核外电子分层排布核外电子分层排布量子力学量子力学核式核式道尔顿实心球模型道尔顿实心球模型 1808年英国自然科学家约翰年英国自然科学家约翰道尔顿提出了世界上第一道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点：个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点：原子都是不能再分的粒子原子都是不能再分的粒子同种元素的原子的各种同种元素的原子的各种性质和质量都相同性质和质量都相同原子是微小的实心球体原子是微小的实心球体虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但道虽然，经过后人证实，这是一个失败

3、的理论模型，但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父近代化学之父”。道尔顿原子模型 英国科学家道尔顿（Dalten 17661844）把古代模糊的原子假说发展为科学的原子理论，为近代化学的发展奠定了重要的基础。恩格斯曾誉称他为“近代化学之父”。按照道尔顿的理论，原子是既不能创造，也不能毁灭，又不能再分割的最最基本的物质粒子。那么，放电管中的“射线”是什么呢？汤姆逊用实验回

4、答说：是电子，并且在各种元素的原子中都有电子。这样看来，原子就不是不可再分的了！也就是说，原子不是最最基本的物质粒子了！汤姆生葡萄干布丁模型汤姆生葡萄干布丁模型1904年汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干年汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆生认为：布丁模型，汤姆生认为：电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。互抵消。在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。

5、汤姆生的学生卢瑟福完成的汤姆生的学生卢瑟福完成的粒子轰击金箔实验（散射粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。葡萄干布丁葡萄干布丁模型模型卢瑟福卢瑟福粒子散射实验体积很小体积很小相对质量相对质量为为4 4的带的带正电正电粒子粒子现象：现象：1、大部分大部分粒子穿过薄的金箔粒子穿过薄的金箔2、极少数极少数粒子好象打在坚硬的东西上，粒子好象打在坚硬的东西上，完全反弹回来。完全反弹回来。3、少数少数粒子穿过薄的金箔时，发生了粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。偏转。科学探究科学探究卢瑟福通过实验推断出：卢瑟福通过实验推断出：1、原子、原子大部分是

6、空的。大部分是空的。2、中间有一个、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子很小的粒子原子核。原子核。3、电子随意地围绕着一个、电子随意地围绕着一个带正电荷带正电荷的的很小很小的原子的原子核运转。核运转。卢瑟福核式模型卢瑟福核式模型 1911年以经典电磁学为理论基础，提出了卢瑟福行星年以经典电磁学为理论基础，提出了卢瑟福行星模型主要内容有：模型主要内容有：原子的大部分体积是空的原子的大部分体积是空的 在原子的中心有一个很在原子的中心有一个很小的原子核小的原子核 原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核

7、内部。带负电的电子在核空间进行绕核质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。运动。光谱小知识：光谱小知识：辐射或吸收的能量以光辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，形成的形式表现出来并被记录下来，形成-光谱。光谱。从物理角度：从物理角度：若获得的光若获得的光谱由各种波长的光组成，且相近的波谱由各种波长的光组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，这种光谱叫长差别极小而不能分辨，这种光谱叫连续光谱连续光谱；若获得的光谱由具有特定；若获得的光谱由具有特定波长的、彼此分立的谱线组成，这种波长的、彼此分立的谱线组成，这种光谱叫光谱叫线状光谱线状光谱。从化学角度：从化学角度：理解理

8、解为为电子连续地辐射能量电子连续地辐射能量可形成连续光可形成连续光谱谱；电子；电子不能连续地辐射能量不能连续地辐射能量可形成可形成线状光谱。线状光谱。氢原子的线状光谱氢原子的线状光谱太阳光的连续光谱太阳光的连续光谱 连续光谱(continuous 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相近的波长差别极小而不能分辨，则所得光谱为连续光谱连续光谱。如阳光等。根据根据卢瑟福的原子结构模型卢瑟福的原子结构模型和和经典的电磁学观点经典的电磁学观点，围绕，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，原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能

9、量，其光谱应是其光谱应是连续光谱连续光谱而不应是而不应是线状光谱线状光谱。那么，氢原子。那么，氢原子的光谱为什么是线性光谱而不是连续光谱呢？的光谱为什么是线性光谱而不是连续光谱呢？卢瑟福的原子结构理论遇到的问题 根据已经知道的电磁运动的规律，电子在运动的时候会放出电磁波（能量）。因此，绕着原子核旋转的电子，因为能量逐渐减小，应当沿着一条螺旋形的轨道转动，离中心的原子核越来越近，最后碰在原子核上。这样一来，原子就被破坏了。实际上，原子很稳定，有一定大小，并没有发生这种电子同原子核碰撞的情况。这又怎样解释呢？1、光谱分为、光谱分为 和和 ，氢原子光谱为，氢原子光谱为 。2、卢瑟福的核式原子结构模型

10、和经、卢瑟福的核式原子结构模型和经典的电磁学观点：认为原子是由原子核典的电磁学观点：认为原子是由原子核和绕原子核高速运动的电子组成，和绕原子核高速运动的电子组成，围绕围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量续地辐射能量。卢瑟福的核式原子结构模型能否解释氢卢瑟福的核式原子结构模型能否解释氢原子的光谱是线状光谱？为什么？原子的光谱是线状光谱？为什么？【自主、合作、探究】【自主、合作、探究】二、氢原子光谱：二、氢原子光谱：根据卢瑟福的核式原根据卢瑟福的核式原子结构模型，围绕原子核子结构模型，围绕原子核高速运动的电子一定会自高速运动的电子一定会自动且连续地辐

11、射能量，其动且连续地辐射能量，其光谱应当是连续光谱而不光谱应当是连续光谱而不是线状光谱。是线状光谱。科学小故事：科学小故事：19081908年诺贝尔年诺贝尔化学化学奖获得者，奖获得者，英国著名英国著名物理物理学家卢瑟福，他的助手和学生学家卢瑟福，他的助手和学生先后先后1212人人获得诺贝尔奖，他提出的核式原子获得诺贝尔奖，他提出的核式原子结构模型，为原子结构的研究做出了巨大贡结构模型，为原子结构的研究做出了巨大贡献，但解释氢原子的光谱是线状光谱时遇到献，但解释氢原子的光谱是线状光谱时遇到了无法克服的困难，他就将这一难题告诉了了无法克服的困难，他就将这一难题告诉了称他为称他为:“:“第二父亲第二

12、父亲”的学生的学生-？玻尔玻尔-丹麦物理学家，研究原子结构和丹麦物理学家，研究原子结构和原子辐射，原子辐射，1913年提出年提出核外电子分层排布核外电子分层排布的的原子结构模型原子结构模型：1922年获得年获得诺贝尔物诺贝尔物理理学奖，被誉为学奖，被誉为“现代理论物理学大师现代理论物理学大师”之一。之一。“哥本哈根学派哥本哈根学派”创始人。创始人。波尔的轨道模型波尔的轨道模型 1913年为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在行星模型年为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子结构模型的基本观

13、点是：玻尔原子结构模型的基本观点是：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，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，不辐射能量不辐射能量在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），），轨道能量值依轨道能量值依n（1，2，3，.）的增大而升高。而不同的轨道）的增大而升高。而不同的轨道则分别被命名为则分别被命名为K（n=1)、L(n=2)、M(n=3)、N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)。当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，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

14、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。记录下来，就形成了光谱。三、玻尔的原子结构模型三、玻尔的原子结构模型1 1、玻尔在卢瑟福、玻尔在卢瑟福 模型的基础上提出了模型的基础上提出了 的原子的原子结构模型。什么叫基态、激发态？结构模型。什么叫基态、激发态？2 2、玻尔原子结构模型基本观点：（、玻尔原子结构模型基本观点：（1 1）原子中的）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，电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且并且 能量（能量（2 2）在不同轨道上运动的电子具）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量有不同的能量EE，而且能量是，而且

15、能量是_的，即能量是的，即能量是“一份一份一份一份”的的,不能连续变化而只能取某些不能连续变化而只能取某些 的数的数值。轨道能量依值。轨道能量依n n值的值的 而升高，而升高，n n称为称为 数数（3 3）只有当电子从一个轨道）只有当电子从一个轨道(能量为能量为Ei)Ei)跃迁到另跃迁到另一个轨道一个轨道(能量为能量为Ej)时，才会时，才会 能量。能量。3 3、用简练的语言概括理解玻尔的观点。、用简练的语言概括理解玻尔的观点。【自主、合作、探究】【自主、合作、探究】不辐射不辐射量子化量子化不连续不连续增大增大量子量子辐射或吸收辐射或吸收2、电子处于能量最低的状态，称为、电子处于能量最低的状态，

16、称为基态。基态。电子能量处于高于基态的状态，称为电子能量处于高于基态的状态，称为激发态。激发态。【小结】【小结】1、玻尔原子结构模型要点：、玻尔原子结构模型要点：（1）电子在具有能量轨道上运动，不辐）电子在具有能量轨道上运动，不辐射能量；射能量；（2）电子的能量是量子化的。）电子的能量是量子化的。（3）电子发生跃迁时，才会不连续的辐）电子发生跃迁时，才会不连续的辐射或吸收能量。射或吸收能量。拓宽应用拓宽应用1 1、依据玻尔原子结构模型基本观点依据玻尔原子结构模型基本观点解释氢原子光谱是怎样产生的？为什解释氢原子光谱是怎样产生的？为什么会有多条谱线？么会有多条谱线？参照课本参照课本P34页页“追

17、根寻源追根寻源”回过头来看玻尔的理论玻尔原子结构模型玻尔原子结构模型（1 1）行星模型）行星模型点拨：这里的点拨：这里的“轨道轨道”实际上就是我们现在所说的电子层。实际上就是我们现在所说的电子层。（2 2）定态假设）定态假设点拨：玻尔原子结构理论认为：点拨：玻尔原子结构理论认为：同一电子层上的电子能量完同一电子层上的电子能量完全相同全相同。（3 3）量子化条件）量子化条件点拨：量子化条件的内涵是：点拨：量子化条件的内涵是：各电子层能量差的各电子层能量差的不连续性不连续性。（4 4）跃迁规则）跃迁规则原子光谱产生的原因：原子光谱产生的原因：电子由激发态跃迁到基态会释放出电子由激发态跃迁到基态会释

18、放出能量，这种能量以光的形式释放出来，所以就产生光谱能量，这种能量以光的形式释放出来，所以就产生光谱。氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子由氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子由n=2n=2的激的激发态跃迁到发态跃迁到n=1n=1的基态，与从的基态，与从n=3n=3的激发态跃迁到的激发态跃迁到n=2n=2的激发的激发态，释放出的能量不同，因此产生光的波长不同。态，释放出的能量不同，因此产生光的波长不同。Rutherford 核式原子模型 Planck量子论 Einstein光子学说 Bohr理论1）定态假设2）量子化条件假设3）频率条件频率假设理论要点玻尔的原子结构模型玻尔的原子结

19、构模型1）定态假设 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（orbit）上绕核运动时，并不吸收能量，也不辐射能量，电子处于定态。不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即“一份一份”的，不能任意连续变 化而只能取某些不连续的值2）量子化条件假设基态基态 ground stateground state：原子能量最低的定态原子能量最低的定态。激发态激发态 excited stateexcited state：除基态外的其他定态除基态外的其他定态。3）频率条件频率假设 电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，就要吸收或放出能量，两个定态的能量差为E。如能量以光辐射的形式表现出来，就形成了光谱

20、。E=E2-E1=h(=c/)为什么氢光谱是线状光谱？n=4n=3n=2n=1吸收能量释放能量氢原子从一个电子层跃迁到另一个电子层时，吸收或释放一定的能量，就会吸收或释放一定波长的光，所以得到线状光谱 1 1、电子发生跃迁时，电子由、电子发生跃迁时，电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，激发态跃迁到基态会释放出能量，且能量是量子化的，以光的形式表且能量是量子化的，以光的形式表现出来，形成线状光谱。现出来，形成线状光谱。【小结】【小结】2 2、氢原子的电子从激发态跃迁到不、氢原子的电子从激发态跃迁到不同的电子层会辐射出不同的能量，同的电子层会辐射出不同的能量，从而形成多条谱线。从而形成多条谱线。2

21、、怎样理解霓虹灯的五颜六、怎样理解霓虹灯的五颜六色？色？拓宽应用拓宽应用 电子在发生跃迁时辐射或吸收电子在发生跃迁时辐射或吸收能量是量子化的，对霓虹灯而言，能量是量子化的，对霓虹灯而言，灯管中装载的气体不同，在高电灯管中装载的气体不同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不压的激发下发出的光的颜色就不同。同。联想联想质疑质疑波尔只波尔只引入引入一个一个量子数量子数n,能能比较好地解释了氢原比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原子线状光谱产生的原因；但因；但复杂的光谱复杂的光谱解解释不了。释不了。在钠原子中n=4n=3 电子跃迁电子跃迁在氢原子中n=2n=1 电子跃迁电子跃迁也得到两条靠得很近的谱线实

22、验事实实验事实:（）原子光谱带来的疑问？（）原子光谱带来的疑问？钠原子光谱在钠原子光谱在n=3到到n=4之间会产生两之间会产生两(多多)条谱线条谱线氢原子光谱在氢原子光谱在n=到到n=之间谱线实际上是两条靠之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线得非常近的谱线在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线这些问题用玻尔的原子模型这些问题用玻尔的原子模型无法解释无法解释 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述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量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.每个原子轨道可由三个只能取整

23、数的量子数每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、l l、m共同共同描述描述.现代化学电子云模型现代化学电子云模型20世纪世纪20年代以来年代以来 现代模型（电子云模型）现代模型（电子云模型）电电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，在一个确定子绕核运动形成一个带负电荷的云团，在一个确定电子的时刻不能精确测定电子的确切位置电子的时刻不能精确测定电子的确切位置 电子云这个名词是用来描述原子或分子中电子在原子核外围各区域出现的概率的。为了直观，把电子的这种概率分布状况用图像表示时，以不同的浓淡代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成了云雾，所以叫电子云。也就是说，原子中的、受束缚的电子不是像行

24、星绕太阳运转那样在确定的时刻处于确定的位置的。高手笔记：电子云是电子在核外空间各处出现概率密度大小的形象化描述。注意：电子云是一个形象化描述 一个小黑点不代表一个电子电子云的疏密代表电子在那里出现的概率密度的大小【小结】人类对原子结构的认识历史：【小结】人类对原子结构的认识历史：德谟克利特：朴素原子观德谟克利特：朴素原子观道尔顿：原子学说道尔顿：原子学说汤姆生：汤姆生：“葡萄干布丁葡萄干布丁”模型模型卢瑟福卢瑟福：核式原子结构模型：核式原子结构模型玻尔玻尔：原子轨道模型：原子轨道模型现代量子力学模型现代量子力学模型【巩固练习】【巩固练习】1 1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作、道尔顿的原子学

25、说曾经起了很大的作用。他的学说中包含有下述三个论点：用。他的学说中包含有下述三个论点：原子是不能再分的粒子；原子是不能再分的粒子；同种元素同种元素的原子的各种性质和质量都相同；的原子的各种性质和质量都相同；原原子是微小的实心球体。从现代的观点来子是微小的实心球体。从现代的观点来看，你认为这三个论点中不确切的是看，你认为这三个论点中不确切的是 A A只有只有 B B只有只有 C C只有只有 D D2.2.汤姆逊的原子学说中葡萄干指的是什么汤姆逊的原子学说中葡萄干指的是什么?电子电子D3 3人们对原子结构的认识，同其他科学事实一人们对原子结构的认识，同其他科学事实一样经历了一个不断探索，不断深化的

26、过程，下样经历了一个不断探索，不断深化的过程，下列关于原子结构模型的演变过程中，正确的是列关于原子结构模型的演变过程中，正确的是A A汤姆逊原子模型汤姆逊原子模型道尔顿原子模型道尔顿原子模型卢瑟福卢瑟福原子模型原子模型玻尔原子模型玻尔原子模型量子力学模型量子力学模型B B汤姆逊原子模型汤姆逊原子模型卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型玻尔原玻尔原子模型子模型量子力学模型量子力学模型道尔顿原子模型道尔顿原子模型C C道尔顿原子模型道尔顿原子模型卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型汤姆逊汤姆逊原子模型原子模型玻尔原子模型玻尔原子模型量子力学模型量子力学模型D D道尔顿原子模型道尔顿原子模型汤姆逊原子模型汤姆逊原子模型卢瑟福卢瑟福原子模型原子模型玻尔原子模型玻尔原子模型量子力学模型量子力学模型【巩固练习】【巩固练习】D