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1、 四、能量最低原理、基态与激发态、光谱四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1.1.能量最低原理能量最低原理: :原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态能量处于最低状态2.2.基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子处于最低能量的处于最低能量的原子叫原子叫基态原子基态原子; ;当基态原子当基态原子的电子吸收能量后的电子吸收能量后, ,电子会跃迁到较高能级成电子会跃迁到较高能级成为为激发态原子激发态原子, ,激发态原子不稳定又会跃迁回激发态原子不稳定又会跃迁回较低能级，并释放出能量。较低能级，并释放出能量。释放能量释放能量3.3.基态、激发态相
2、互转化与能量转化的关系基态、激发态相互转化与能量转化的关系基态原子基态原子激发态原子激发态原子吸收能量吸收能量 以下电子排布式是激发态排布式的是（以下电子排布式是激发态排布式的是（ ）A、1s22s1B、1s22s22p63s2C、1s22s22p3D、1s22s22p63p1D光光（辐辐射射）是是电电子子释释放放能能量的重要形式之一。量的重要形式之一。在在日日常常生生活活中中，我我们们看看到到许许多多可可见见光光如如灯灯光光、霓霓虹虹灯灯光光、激激光光、焰焰火火与与原原子子核核外外电电子子发发生生跃跃迁迁释释放放能能量有关量有关 我们看到的焰色反应是某些金属原子的电子我们看到的焰色反应是某些
3、金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约是十分不稳定的，在极短的时间内（约1010s s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是限定的，因此在向基态由于各种元素的能级是限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可
4、见光范围，于是我们属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。就看到了各种色彩。 焰火呈现五颜六色的原因：焰火呈现五颜六色的原因：下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的科学史话科学史话n n光谱一词最早由物理学家光谱一词最早由物理学家牛顿牛顿首先提出。首先提出。n n16661666年牛顿物色到一块三棱镜，在黑屋年牛顿物色到一块三棱镜，在黑屋子的窗户上开个小孔，引入太阳光，通子的窗户上开个小孔，引入太阳光，通过三棱镜把太阳光折射到对面的墙壁上，过三棱镜把太阳光折射到对面的墙壁上，出现了强烈而鲜艳的颜色。出现了强烈而鲜艳的颜色。n n牛顿用
5、牛顿用“光谱光谱”一词表达他见到的现象。一词表达他见到的现象。n n牛顿同时还牛顿同时还“类比类比”音乐音阶，选用红、音乐音阶，选用红、橙、黄、绿、青、蓝、紫为橙、黄、绿、青、蓝、紫为“七基色七基色”。不同元素的原子发生跃迁时会吸收不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光。或释放不同频率的光。用光谱仪摄取用光谱仪摄取得到各种元素的电子的得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱吸收光谱或发射光谱总总称原子光谱。称原子光谱。4.4.光谱与光谱分析光谱与光谱分析: :锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱 稀有气体稀有气体He被称被称为为“太阳元素太
6、阳元素”，1868年分析太年分析太阳光谱发现的，阳光谱发现的，最初认为只存在最初认为只存在太阳中，后来在太阳中，后来在地球上也发现了。地球上也发现了。在现代化学中，在现代化学中，常用原子光谱的常用原子光谱的特征谱线鉴定元特征谱线鉴定元素称为光谱分析素称为光谱分析（亮线发射）（亮线发射）（暗线吸收）（暗线吸收）科学视野科学视野n n18681868年年年年8 8月月月月1818日，法国天文学家詹森赴印度观察日全食，日，法国天文学家詹森赴印度观察日全食，日，法国天文学家詹森赴印度观察日全食，日，法国天文学家詹森赴印度观察日全食，利用分光镜观察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，利用分光镜观察日珥，
7、从黑色月盘背面如出的红色火焰，利用分光镜观察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，利用分光镜观察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的D1D1和和和和D2D2线。日蚀线。日蚀线。日蚀线。日蚀后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线
8、，称为后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为D3D3线。线。线。线。18681868年年年年1010月月月月2020日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。一条黄线。一条黄线。一条黄线。n n经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为线
9、，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为 heliumhelium，来自希腊文，来自希腊文，来自希腊文，来自希腊文helioshelios（太阳），元素符号定为（太阳），元素符号定为（太阳），元素符号定为（太阳），元素符号定为HeHe。这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹这件事，当时铸造一
10、块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗（马战车的传说中的太阳神阿波罗（马战车的传说中的太阳神阿波罗（马战车的传说中的太阳神阿波罗（ApolloApollo）像，另一面雕）像，另一面雕）像，另一面雕）像，另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：18681868年年年年8 8月月月月1818日日日日太阳突出物分析。太阳突出物分析。太阳突出物分析。太阳突出物分析。发射光谱与吸收
11、光谱发射光谱与吸收光谱科学视野科学视野n n发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级发射光谱：处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁跃迁跃迁跃迁时时时时产生产生产生产生辐射辐射辐射辐射，将多余的能量发射出去形成的光谱。大量处于，将多余的能量发射出去形成的光谱。大量处于，将多余的能量发射出去形成的光谱。大量处于，将多余的能量发射出去形成的光谱。大量处于激发态的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子光谱的激发态的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子光谱的激发态的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子光谱的激发态
12、的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子光谱的全部谱线，由于产生的情况不同，发射光谱又可分为连续全部谱线，由于产生的情况不同，发射光谱又可分为连续全部谱线，由于产生的情况不同，发射光谱又可分为连续全部谱线，由于产生的情况不同，发射光谱又可分为连续光谱和明线光谱光谱和明线光谱光谱和明线光谱光谱和明线光谱n n处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列
13、的暗线些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。或暗带组成的光谱。或暗带组成的光谱。或暗带组成的光谱。n n光谱分为连续光谱和线状光谱，氢原子光谱为线状光谱。光谱分为连续光谱和线状光谱，氢原子光谱为线状光谱。光谱分为连续光谱和线状光谱，氢原子光谱为线状光谱。光谱分为连续光谱和线状光谱，氢原子光谱为线状光谱。线状光谱具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光线状光谱具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光线状光谱具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光线状光谱具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光谱谱谱谱( (上图上图上图上图)
14、 )。连续光谱由各种波长的光所组成，且相近。连续光谱由各种波长的光所组成，且相近。连续光谱由各种波长的光所组成，且相近。连续光谱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所得的光谱的波长差别极小而不能分辨所得的光谱的波长差别极小而不能分辨所得的光谱的波长差别极小而不能分辨所得的光谱. .如阳光如阳光如阳光如阳光形成的光形成的光形成的光形成的光谱谱谱谱随堂练习随堂练习n n1 1、同一原子的基态和激发态相比较、同一原子的基态和激发态相比较 （ ） n nA A、基态时的能量比激发态时高、基态时的能量比激发态时高 B B、基态时比较稳定、基态时比较稳定n nC C、基态时的能量比激发态时
15、低、基态时的能量比激发态时低 D D、激发态时比较稳定、激发态时比较稳定n n2 2、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（、生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是（ ） n n A A、钢铁长期使用后生锈、钢铁长期使用后生锈 B B、节日里燃放的焰火、节日里燃放的焰火n nC C、金属导线可以导电、金属导线可以导电 D D、夜空中的激光、夜空中的激光n n3 3、当碳原子的核外电子排布由、当碳原子的核外电子排布由1s22s22p21s22s22p2转变为转变为1s22s12p31s22s12p3时，下列说法正时，下列说法正确的是确的是n nA A碳原子由基态变为激发态碳原子
16、由基态变为激发态 B B碳原子由激发态变为基态碳原子由激发态变为基态n nC C碳原子要从外界环境中吸收能量碳原子要从外界环境中吸收能量 D D碳原子要向外界环境释放能量碳原子要向外界环境释放能量n n4 4、请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排布式、请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排布式n n（1 1）N N （2 2）NeNen n（3 3）Br Br （4 4）CaCan n5 5、若某基态原子的外围电子排布为、若某基态原子的外围电子排布为4d15s24d15s2，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是n nA A该元素基态原子中共有该元素基态原子中共有3 3个电子个电子 B B该元素原子核外有该元素原子核外有5 5个电子层个电子层n nC C该元素原子最外层共有该元素原子最外层共有3 3个电子个电子 n nD D该元素原子该元素原子MM能层共有能层共有8 8个电子个电子n n6 6、某元素的激发态原子的电子排布式为、某元素的激发态原子的电子排布式为1s2s2p3s3p4s1s2s2p3s3p4s，则该元素基态原子，则该元素基态原子的电子排布式为的电子排布式为 ；元素符号为；元素符号为 。n n7 7、根据构造原理写出、根据构造原理写出1111、1616、3636号元素的基态的电子排布号元素的基态的电子排布
