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1、第十八章,原子结构,第四节 玻尔的原子模型,学 习 目 标,知 识 导 图,课 前 预 习,1轨道假设 轨道量子化：原子中的电子在的作用下，绕原子核做圆周运动，电子运动轨道的不是任意的，而是化的。电子在这些轨道上绕核的转动是的，不产生辐射。,知识点 1,玻尔原子理论的基本假设,库仑力,半径,量子,稳定,电磁,2定态假设 (1)定态：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的。原子在不同的中具有不同的能量，因此，原子的能量是化的。这些化的能量值叫做，原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为。 (2)基态：能量最的状态叫做基态。 (3)激发态：基态的能量状态叫做激发态。,状态,状态,量子,量子,能级
2、,定态,低,之外,3跃迁假设 电子从能量的定态轨道跃迁到能量的定态轨道时，会向外辐射能量，辐射的能量是的，光子的能量由两个能级的决定。 hEmEn 这个式子称为频率条件，也叫辐射条件，式中的h为普朗克常量，为光子的。,较高,较低,一份一份,能量差,频率,1氢原子的能级图,知识点 2,玻尔理论对氢光谱的解释,2解释巴耳末公式 (1)按照玻尔理论，原子从高能级(如从E3)跃迁到低能级(如到E2)时辐射的光子的能量为h。 (2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的符合得很好。 3解释气体导电发光 通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定
3、的，原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到，处于激发态的原子是的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出，最终回到基态。,E3E2,定态轨道,里德伯常量,激发态,不稳定,光子,4解释氢原子光谱的不连续性 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后，由于原子的能级是的，所以放出的光子的能量也是的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 5解释不同原子具有不同的特征谱线 不同的原子具有不同的结构，各不相同，因此辐射(或吸收)的也不相同。,两能级差,分立,分立,能级,光子频率,1玻尔理论的成功之处 玻尔理论第一次将引入原子领域。 提出了和的概念，成功解释了光谱的实验规律。 2玻尔理论的局限性 过多
4、地保留了理论，即保留的观念，把电子的运动看做经典力学描述下的运动。,知识点 3,玻尔理论的局限性,量子观念,定态,跃迁,氢原子,经典,经典粒子,轨道,3电子云 原子中的电子确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现的多少，把电子这种分布用疏密不同的点表示时，这种图象就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。,没有,概率,概率,判一判 (1)玻尔认为电子运动轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点。 ( ) (2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值。 ( ) (3)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能级跃迁，放出光子。 ( ) (4)不同的原子具有相同的能
5、级，原子跃迁时辐射的光子频率是相同的。 ( ) (5)玻尔的原子理论模型可以很好的解释氦原子的光谱现象。 ( ) (6)电子的实际运动并不是具有确定坐标的质点的轨道运动。 ( ), ,选一选 如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中 ( ) A频率最大的是A B波长最长的是C C频率最大的是C D波长最长的是B,B,想一想 电子在核外的运动真的有固定轨道吗？玻尔理论中的轨道量子化又如何解释？ 答案：在原子内部，电子绕核运动并没有固定的轨道，只不过当原子处于不同的定态时，电子出现在rnn2r1处的几率大。,课 内 探 究,右图为分立轨道示意图。 (1)
6、电子的轨道有什么特点？ (2)氢原子只有一个电子，电子在这些轨道间跃迁时伴随什么现象发生？ 提示：(1)电子的轨道是不连续的，是量子化的。(2)电子在轨道间跃迁时会吸收光子或放出光子。,探究一 对玻尔理论的理解,1轨道量子化 (1)轨道半径只能是一些不连续的、某些分立的数值。 (2)轨道半径公式：rnn2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数。氢原子的最小轨道半径r10.531010m。,(多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有 ( ) A原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量 B原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨
7、道的分布是不连续的 C电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率,典例 1,ABC,解题指导：应注意电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关。 解析：A、B、C三项都是玻尔提出来的假设。其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合。电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误，A、B、C正确。,对点训练1 (多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确
8、的是 ( ) A电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波 B处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量 C原子内电子的可能轨道是连续的 D原子的轨道半径越大，原子的能量越大 解析：按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项A、C错，B正确；原子轨道半径越大，原子能量越大，选项D正确。,BD,根据玻尔原子结构理论，氦离子(He)的能级图如图所示。电子处在n3轨道上比处在n5轨道上离氦核的距离近还是远？当大量He处在n4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线共有几条？ 提示：近 6,探究二 氢原子跃迁的
9、规律,1能级图的理解 (1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n1时对应的能量，其值为13.6eV。En代表电子在第n个轨道上运动时的能量。 (2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n1是原子的基态，n是原子电离时对应的状态。,(3)氢原子从高能级向n1,2,3的能级跃迁时发出的光谱线分别属于赖曼系，巴耳末系和帕邢系(如图),4使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子 (1)原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hE末E初时，
10、才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量h大于或小于E末E初时都不能被原子吸收。 (2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(EEnEk)，就可使原子发生能级跃迁。 (3)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。,用能量为12.75eV的光子照射一群处于基态的氢原子，已知氢原子的基态能量E113.6eV，普朗克常量h6.631034Js，求： (1
11、)这群氢原子的光谱共有几条谱线？ (2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？ (3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少？,典例 2,答案：(1)6条 (2)3.11015Hz (3)1.884106m,对点训练2 (北京市临川育人学校20172018高三下学期期中)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 ( ),C,素 养 提 升,1注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果
12、容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。 2注意间接跃迁与直接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁两种情况下辐射(或吸收)光子的频率可能不同。,原子跃迁时需注意的几个问题,3注意跃迁与电离 hEmEn只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制，这是因为原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离
13、后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁。,(多选)欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是 ( ) A用10.2eV的光子照射 B用11eV的光子照射 C用14eV的光子照射 D用11eV的电子碰撞,案 例,ACD,解析：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两个能级之差的光子。由氢原子能级图知道10.2eV刚好等于n2和n1两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一定态能量之差，故处于基态的氢原子只吸收前者，而不吸收后者。对于14eV的光子其能量大于氢原子的电离能(即13.6eV)。足以使处于基态的氢原子电离，使电子成为自由电子，因而不受玻尔跃迁条件的束缚。用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以如果入射电子的动能大于基态和某个激发态的能量之差，也可使氢原子激发。故正确答案为A、C、D。,课 堂 达 标,课 时 作 业,
