高中化学竞赛课件：原子结构

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1、第三章原子结构§3-1原子核外电子运动状态电子围绕原子核高速运转，从最简单的原子氢光谱开始研究1.氢原子光谱（1）实验事实：当极少量的高纯氢气在高真空玻璃管中，加入高电压使之放电，管中发出光束，使这种光经过分光作用。在可见光区得到四条颜色不用的谱线，如下图所示，这种光谱叫做不连续光谱或线状光谱。所有的原子光谱都是线性光谱。1.氢原子光谱（2）实验总结：1885年，瑞士一位中学物理教师J.J.Balmar(巴尔多)指出，上述谱线的频率符合下列公式：ν=3.289╳1015()s-1由此公式可算出：当n＝3时，是Hα的频

2、率当n＝4时，是Hβ的频率当n＝5时，是Hγ的频率当n＝6时，是Hδ的频率2.Bohr理论：1913年，丹麦物理学家N.Bohr首次认识到氢原子光谱与结构之间的内在联系，并提出了氢原子结构模型。并用经典的牛顿力学推导了结论2.Bohr理论：(1)Bohr的原子结构理论的三点假设:原子核外的电子只能在有确定的半径和能量的轨道上运动。电子在这些轨道上运动时并不辐射能量。在正常情况下，原子中的电子尽可能处在离核最近的轨道上。这时原子的能量最低，即原子处于基态。当原子受到辐射，加热或通电时获得能量后电子可能跃迁到离核较远的轨

3、道上去。即电子被激发到高能量的轨道上，这时原子处于激发态。处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上，同时释放出光能。光的频率ν＝式中：E1————离核较近的轨道的能量E2————离核较远的轨道的能量轨道基态、激发态引入量子数－n，1、2、3…2.Bohr理论：Bohr在其三点假设的基础上，运用牛顿力学定律推算出下列关系式：r=a0n2E=－KJ.mol－1ν=3.29╳1015()s-1(n1

4、态跃迁到低能态时辐射光的平率n——正整数（自然数，量子数）。2.Bohr理论：根据ν＝3.29╳1015()s-1在可见光区：当n1＝2,n2＝3为Hα谱线的频率n2＝4为Hβ谱线的频率n2＝5为Hγ谱线的频率n2＝6为Hδ谱线的频率在红外光区：当n1＝3,n2＝4，5，6，7有一组谱线在紫外光区：当n1＝3,n2＝2，3，4，5也有一组谱线2.Bohr理论：（3）玻尔理论的贡献和局域性：贡献：成功的解释了氢原子光谱。提出了主量子数n和能级的重要概念，为近代原子结构的发展作出一定的贡献。局限性：不能说明多电子原子光谱

5、和氢原子光谱的精细结构；不能说明化学键的本质。2.Bohr理论：产生局限性的原因：把宏观的牛顿经典力学用于微观粒子的运动，没有认识到电子等微观粒子的运动必须遵循特有的运动规律和特征，即能量量子化.微观波粒二象性规律。1.光的波粒二象性：（1）光的波动性：1）光的干涉：指同样波长的光束在传播时，光波相互重叠而形成明暗相间的条纹的现象。1.光的波粒二象性：（1）光的波动性：（2）光的衍射：如右图所示，如果光是直线传播的，则只能如红线所示；而光的传播如黑线所示。因此说明光能绕过障碍物弯曲传播，即光能衍射。而光的干涉和衍射实

6、波动才有的现象，即光具有波动性。1.光的波粒二象性：（2）光的粒子性：1905年，A．Ainstein（爱因斯坦）应用Planck量子论成功解释了光电效应，并提出了光子学说。他认为光是具有粒子特征的光子所组成，每一个电子的能量与光的频率成正比，即光子的能量E＝hνo由此可见具有特定频率ν的光的能量只能是光子能量E的整数倍nE（n为自然数）。而不能是1.1E，1.2E,2.3E……。这就是说，光的能量是量子化的。1.光的波粒二象性：（3）光的波粒二象性：由实验测定的，光的动量P与其波长λ成反比。即P＝（h——Planc

7、k常数：6.626╳10－24J.s）此式表明了光具有波粒二象性。2.电子的波粒二象性：（1）L．DeBroglie(德布罗衣)预言：对于电子这样的实物粒子，其粒子性早在发现电子时就已得到人们的公认，但电子的波动性就不容易被发现。经过人们长期的研究和受到波力二象性的启发。1924年，法国物理学家L．DeBroglie认为：既然关具有波力二象性，则电子等微观粒子也可有波动性，并指出，具有质量为m，运动速率为v的粒子，相应的波长为：λ＝即λ＝这个关系式把电子等微观粒子的波动性和粒子性的定量地联系起来。表明：粒子的动量越大

8、，其波长越短。2.电子的波粒二象性：（2）电子衍射实验：1927年，Davisson和Germer应用Ni晶体进行的电子衍射实验证实了电子具有波动性。将一束电子流经过一定的电压加速后通过金属单晶，象单色光通过小圆孔一样发生衍射现象，在感光底片上，得到一系列明暗相同的衍射环纹（如右图所示）。2.电子的波粒二象性：（2）电子衍射实验：根据电子衍射图