原子結(jié)構(gòu)模型

關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日原子結(jié)構(gòu)模型第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日

絢麗壯觀的焰火增加了節(jié)日歡樂的氣氛，都市夜空色彩奪目的美景會(huì)給你留下不可磨滅的記憶。你是否想過，這給你帶來驚異和歡樂的美景是如何產(chǎn)生的？是什么產(chǎn)生了這不同顏色的光？這一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將會(huì)幫助我們揭開其中的秘密。第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展史：第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日道爾頓原子模型19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體。一、人類認(rèn)識(shí)原子的歷史第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日人類認(rèn)識(shí)原子的歷史1903年，湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，并提出原子結(jié)構(gòu)的“葡萄干布丁”模型，開始涉及原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日盧瑟福原子模型人類認(rèn)識(shí)原子的歷史1911年，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出“核式”原子結(jié)構(gòu)模型第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)理論遇到的問題

根據(jù)已經(jīng)知道的電磁運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，電子在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)放出電磁波（能量）。因此，繞著原子核旋轉(zhuǎn)的電子，因?yàn)槟芰恐饾u減小，應(yīng)當(dāng)沿著一條螺旋形的軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，離中心的原子核越來越近，最后碰在原子核上。這樣一來，原子就被破壞了。

實(shí)際上，原子很穩(wěn)定，有一定大小，并沒有發(fā)生這種電子同原子核碰撞的情況。這又怎樣解釋呢？

第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日波爾原子模型人類認(rèn)識(shí)原子的歷史1913年，玻爾建立了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學(xué)說湯姆生：“葡萄干布丁”模型盧瑟福：原子結(jié)構(gòu)的核式模型玻爾：核外電子分層排布的原

子結(jié)構(gòu)模型

現(xiàn)代量子力學(xué)模型18031903191119131926第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的？科學(xué)家通過研究光譜現(xiàn)象，進(jìn)一步研究核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)表明氫原子光譜是線狀光譜玻爾利用核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型成功的解釋了這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)。第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日1）運(yùn)動(dòng)軌跡

原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道（orbit）上繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并不吸收能量，也不輻射能量，電子處于定態(tài)。

不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即“一份一份”的，不能任意連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的值2）能量分布基態(tài)：原子能量最低的定態(tài)。激發(fā)態(tài)

：能量高于基態(tài)的狀態(tài)。了解幾個(gè)概念第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日3）電子躍遷

電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，就要吸收或放出能量，兩個(gè)定態(tài)的能量差為E。如能量以光輻射的形式表現(xiàn)出來，就形成了光譜。E=E2-E1=h(=c/)第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日為什么氫光譜是線狀光譜？n=4n=3n=2n=1吸收能量釋放能量氫原子從一個(gè)電子層躍遷到另一個(gè)電子層時(shí)，吸收或釋放一定的能量，就會(huì)吸收或釋放一定波長的光，所以得到線狀光譜第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日回過頭來看玻爾的理論玻爾原子結(jié)構(gòu)模型（1）行星模型點(diǎn)撥：這里的“軌道”實(shí)際上就是我們現(xiàn)在所說的電子層。（2）定態(tài)假設(shè)點(diǎn)撥：玻爾原子結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為：同一電子層上的電子能量完全相同。（3）量子化條件點(diǎn)撥：量子化條件的內(nèi)涵是各電子層能量差的不連續(xù)性。（4）躍遷規(guī)則▲原子光譜產(chǎn)生的原因：電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)會(huì)釋放出能量，這種能量以光的形式釋放出來，所以就產(chǎn)生光譜?！鴼湓庸庾V是線狀光譜的原因：氫原子上的電子由n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)，與從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)，釋放出的能量不同，因此產(chǎn)生光的波長不同。

第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日1、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)：（1）電子在具有確定半徑圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，并且不輻射能量；（2）在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量，能量是量子化的。（3）電子發(fā)生躍遷時(shí)，才會(huì)不連續(xù)的輻射或吸收能量一、氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型貢獻(xiàn)？第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日運(yùn)動(dòng)物體汽車炮彈人造衛(wèi)星宇宙飛船電子速率（Km/S)0.0327.8112200核外電子的運(yùn)動(dòng)特征：乒乓球直徑核外電子運(yùn)動(dòng)空間范圍410-2mn10-10m質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)空間極小無固定運(yùn)動(dòng)軌跡速度極快、永不停止這說明核外電子的運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)來描述（不能同時(shí)準(zhǔn)確地測定它的位置和速度），科學(xué)家采用統(tǒng)計(jì)的方法來描述電子在原子核外某一區(qū)域出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少。二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。氫原子的電子云第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日

電子云中的小黑點(diǎn)意義：每個(gè)小黑點(diǎn)并不表示原子核外的一個(gè)電子,而是表示電子在此空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)（或概率）。

電子云密度大的區(qū)域說明電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，而電子云密度小的區(qū)域說明電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。電子云：

用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度來描述核外電子在原子核外單位體積空間出現(xiàn)的概率的大小所得的圖形叫做電子云。（一般用小黑點(diǎn)表示）第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日問題：

不同元素的原子所含有的電子數(shù)是不同的，在多電子的原子中，各個(gè)電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否相同呢？各個(gè)電子具有的能量是否一樣呢？第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日

電子層：

KLMNOPQ離核遠(yuǎn)近：近遠(yuǎn)能量高低：低高1234567KLMNOPQ1.電子層：按電子能量的高低及離核遠(yuǎn)近劃分第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.能級

量子力學(xué)研究表明，處于同一電子層的原子核外電子，所具有的能量也可能不相同，電子云的形狀可能不完全相同，因此，對同一個(gè)電子層，還可分為若干個(gè)能級。

n=1時(shí)，有1個(gè)s能級n=2時(shí)，有1個(gè)s能級和1個(gè)p能級n=3時(shí)，有1個(gè)s能級、1個(gè)p能級和1個(gè)d能級n=4時(shí)，有1個(gè)s能級、1個(gè)p能級、1個(gè)d能級和1個(gè)f能級第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日3.原子軌道

原子中的單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用原子軌道表示。軌道的類型不同，軌道的形狀也不同用s、p、d、f分別表示不同形狀的軌道形狀相同的原子軌道在原子核外空間還有不同的伸展方向

第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日

電子層序數(shù)越大原子軌道的半徑越大所有的S能級原子軌道都是

形的，球1S能級只有

個(gè)軌道S能級的原子軌道圖第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日P的原子軌道是

形每個(gè)P能級有_______個(gè)軌道，它們互相垂直，分別以_____、______、_______為符號這三個(gè)軌道的能量相等。啞鈴（或紡錘）P原子軌道的平均半徑也隨能層序數(shù)增大而_____3PzPyPx增大P能級的原子軌道第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日

d能級的原子軌道有5個(gè).d能級的原子軌道f能級的原子軌道有7個(gè).第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日（1）原子軌道的類型①s原子軌道是球形的，p原子軌道是紡錘形的；②s軌道是球形對稱的，所以只有1個(gè)軌道；③p軌道在空間上有x、y、z三個(gè)伸展方向，所以p軌道包括px、py、pz

3個(gè)軌道；④d軌道有5個(gè)伸展方向（5個(gè)軌道）

f軌道有7個(gè)伸展方向（7個(gè)軌道）；第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日為了表明原子核外電子所在的軌道，人們將表示電子層的n和表示原子軌道形狀的s、p、d、f結(jié)合起來表示軌道。例如：當(dāng)n=1時(shí)，有1個(gè)原子軌道，記作1s當(dāng)n=2時(shí)，有4個(gè)原子軌道，記作2s、2px、2py、2pz當(dāng)n=3時(shí)，有9個(gè)原子軌道，記作3s、3px、3py、3pz和5個(gè)d軌道。第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日電子層原子軌道類型原子軌道類型數(shù)目可容納的電子數(shù)目11s22s，2p33s，3p，3d44s，4p，4d，4fn—12489181632n22n2（2）各電子層包含的原子軌道數(shù)及所最多容納的電子數(shù)第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日（3）各種原子軌道的能量高低：電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz軌道的能量相等。相同電子層上原子軌道能量的高低：ns<np<nd<nf形狀相同的原子軌道能量的高低：1s<2s<3s<4s……

在多電子原子中，電子填充原子軌道時(shí)，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日4.電子的自旋原子核外電子還有一種稱為“自旋”的運(yùn)動(dòng)。在同一原子軌道里，原子核外電子的自旋有兩種不同的狀態(tài)，通常用向上箭頭“↑”和向下的箭頭“↓”來表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日總結(jié)：對多電子原子而言，核外電子的運(yùn)動(dòng)特征是：人們根據(jù)電子的能量差異和主要運(yùn)動(dòng)區(qū)域的不同，認(rèn)為核外電子分別處于不同的電子層上。這些電子層分別是：K、L、M、N…等.處于同一電子層的核外電子，可以在不同類型的原子軌道上運(yùn)動(dòng)。有四種不同的原子軌道分別用s、p、d、f表示不同形狀的軌道。形狀相同的原子軌道在原子核外空間還有不同的伸展方向。S軌道有一種伸展方向，p軌道有3種、d軌道5種、f軌道7種。核外電子的自旋有兩種不同的自旋狀態(tài)，通常用向上箭頭“↑”和向下的箭頭“↓”來表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日

處于同一電子層的原子核外電子，也可以在不同類型的

上運(yùn)動(dòng)。這些

不同，

也不同。s軌道是

對稱的,所以s軌道有

個(gè)原子軌道；p軌道在空間有

個(gè)伸展方向,所以p軌道包括

個(gè)原子軌道；d軌道有

個(gè)原子軌道、f軌道有

個(gè)原子軌道。每一個(gè)原子軌道上只能有

個(gè)自旋狀態(tài)相反的核外電子。原子軌道軌道類型軌道的形狀球形1x、y、zpx、py、pz

35721.填空：練習(xí)第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.下面關(guān)于多電子原子核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的敘述正確的是（）

A.核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的

B.所有電子在同一區(qū)域里運(yùn)動(dòng)

C.能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)

D.能量低的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)AD練習(xí)第三十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日3.有下列四種軌道：①2s、②2p、③3p、④