第十八章 原子结构导学案

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1、第十八章原子结构考试内容要求说明96.原子核式结构模型Ⅰ97.氢原子光谱Ⅰ98.原子的能级Ⅰ一、原子结构1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆生发现了电子，明确电子是原子的组成部分，揭开了研究原子结构的序幕．2．原子的核式结构模型(卢瑟福的ɑ粒子散射实验)在原子中心有一个很小的核，叫原子核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转．二、玻尔理论能级1．玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是量子化的．(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有

2、不同的能量，即原子的能量是量子化的．这些不同的状态叫定态．在各个定态中，原子是稳定的，不向外辐射能量．(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要吸收或放出一定频率的光子，该光子的能量等于两个状态的能量差，即hν＝Em–En.2．能级：在玻尔理论中，原子的各个可能状态对应的能量值叫能级．3．基态与激发态：能量最低的状态叫基态；其他能量状态叫激发态．4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是不连续的，各状态的标号1,2,3…叫做量子数，一般用n表示．三、原子光谱1．定义：稀薄气体放电所发出的光谱是不连续的，它只发出几种确定频率的光，因此光谱线是分离的，这种分立的线

3、状谱叫原子光谱．2．形成的原因：不同原子的结构不同，能级不同，因此在辐射光子时，光子的频率不同．3.光谱分析：每种元素光谱中的谱线分布都与其他元素不同，因此我们可以通过对光谱的分析知道发光的是什么元素，利用光谱分析可以确定样品中的元素组成．四、氢原子的电子云1．定义：用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样．2．应用：通过电子云可以知道电子在原子核附近出现的概率．一、对氢原子能级的理解1．氢原子能级对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所

4、以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值就是负的．5原子各能级的关系为：对于氢原子而言，基态能量：E1＝－13.6eV.其他各激发态的能量为：E2＝－3.4eV，E3＝－1.51eV……2．能级图氢原子的能级图如图右所示．二、对氢原子跃迁的理解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hν＝E末－E初时，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hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收．2．原子从高能级向低能级跃迁时，以光子

5、的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．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，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线的条数为4．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(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁．5．跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电

6、子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．特别提醒：原子在各能级间跃迁时，所吸收的光子的能量只能等于两能级间的能级差．原子电离时所吸收的光子的能量可以大于或等于某一能级的能量绝对值，即ΔE≥E∞－En.[例题]氢原子的能级如下图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法错误的是(　　)A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能

7、级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的光解析：选D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，由N＝Cn2可知，共可发出6种频率的光，故选D，不选C，n＝3能级的能量为－1.51eV，因紫外线能量大于1.51eV,故紫外线可使处于n＝3能级的氢原子电离，故A项不选．从高能级跃迁到n＝3能级释放能量最多为1.51eV＜1.62eV，此光为红外线具有显著热效应，故B项不选．故选D.5三、与玻尔理论有关的分析与计算在氢原子中，电子绕核运动，可将电子运动的轨道看做半径为r的圆周，则原子核与电子之间的库