原子結(jié)構(gòu)模型課件

原子結(jié)構(gòu)模型課件第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論是現(xiàn)代化學(xué)的重要組成部分，也是醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)的重要基礎(chǔ)。它揭示了物質(zhì)構(gòu)成的奧秘、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，有助于人們理解物質(zhì)變化的本質(zhì)，預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)，為分子設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。本教材分為三章：原子結(jié)構(gòu)、微粒間的相互作用和物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)。第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第一章原子結(jié)構(gòu)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第三節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二不同時(shí)期的原子結(jié)構(gòu)模型:1、公元前400多年前，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為：把構(gòu)成物質(zhì)的最小單位叫原子。1-1原子結(jié)構(gòu)模型第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二2道爾頓實(shí)心球模型

1808年英國自然科學(xué)家約翰·道爾頓提出了世界上第一個(gè)原子的理論模型,提出了原子學(xué)說（哲學(xué)→自然科學(xué)）。

第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二道爾頓的理論主要有以下三點(diǎn)：①原子都是不能再分的粒子②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同③原子是微小的實(shí)心球體

第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

按照道爾頓的理論，原子是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅，又不能再分割的最最基本的物質(zhì)粒子。那么，放電管中的“射線”是什么呢？湯姆遜用實(shí)驗(yàn)回答說：是電子，并且在各種元素的原子中都有電子。這樣看來，原子就不是不可再分的了！也就是說，原子不是最最基本的物質(zhì)粒子了！

第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二3、1903年湯姆遜在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上提出了原子的“葡萄干布丁模型”。第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二湯姆遜認(rèn)為：

①電子是平均的分布在整個(gè)原子上的，就如同散布在一個(gè)均勻的正電荷的海洋之中，它們的負(fù)電荷與那些正電荷相互抵消。②在受到激發(fā)時(shí)，電子會離開原子，產(chǎn)生陰極射線。

湯姆生的學(xué)生盧瑟福完成的α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)（散射實(shí)驗(yàn)），否認(rèn)了葡萄干布丁模型的正確性。

葡萄干布丁模型第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二盧瑟福原子模型根據(jù)Α粒子散射實(shí)驗(yàn)原子的“核式模型”第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二體積很小相對質(zhì)量為4的帶正電粒子現(xiàn)象：1、大部分α粒子穿過薄的金箔2、極少數(shù)α粒子好象打在堅(jiān)硬的東西上，完全反彈回來。3、少數(shù)α粒子穿過薄的金箔時(shí)，發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。科學(xué)探究第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)推斷出：1、原子大部分是空的。2、中間有一個(gè)幾乎集中了所有原子的質(zhì)量且體積很小的粒子——原子核。3、原子的全部正電荷在原子核內(nèi)，且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在原子核內(nèi)部。帶負(fù)電的電子在核空間進(jìn)行繞核運(yùn)動。

第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二波爾原子模型第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型（電子云模型）第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二【小結(jié)】人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識歷史：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：核式原子結(jié)構(gòu)模型玻爾：原子軌道模型現(xiàn)代量子力學(xué)模型第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二一、氫原子光譜和波爾的原子結(jié)構(gòu)模型[聯(lián)想·質(zhì)疑]對于“光”這種物質(zhì)，如陽光、火光、燈光等，你們是熟悉的。但是，你知道有些光是由原子在一定的條件下產(chǎn)生的嗎？原子發(fā)光的基本特點(diǎn)是什么？怎樣用原子結(jié)構(gòu)知識來解釋原子的發(fā)光現(xiàn)象？第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二1、氫原子光譜狹義的光：波長400~700nm之間的電磁波；廣義的光：即電磁波，包括可見光、紅外光、紫外光、X射線等。第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二[知識支持]P3連續(xù)光譜(continuousspectrum)：若由光譜儀獲得的光譜是由各種波長的光所組成，且相近的波長差別極小而不能分辨，則所得光譜為連續(xù)光譜。如陽光等。第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二[知識支持]教材P3連續(xù)光譜(continuousspectrum)：線狀光譜(原子光譜)(linespectrum)：若由光譜儀獲得的光譜是由各種波長的光所組成，且相近的波長差別極小而不能分辨，則所得光譜為連續(xù)光譜。如陽光等。若由光譜儀獲得的光譜是由具有特定波長的、彼此分立的譜線所組成的，則所得光譜為線狀光譜。如氫原子光譜等。教材P3圖1-1-2第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二氫原子的線狀光譜太陽光的連續(xù)光譜第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

[質(zhì)疑]根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典的電磁學(xué)觀點(diǎn)，圍繞原子核高速運(yùn)動的電子一定會自動且連續(xù)地輻射能量，其光譜應(yīng)是連續(xù)光譜而不應(yīng)是線狀光譜。那么，氫原子的光譜為什么是線性光譜而不是連續(xù)光譜呢？第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二2、在盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出玻爾(Bohr)的原子結(jié)構(gòu)模型（玻爾理論的三個(gè)假設(shè)）。第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)（P3）（1）原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動，并且不輻射能量；第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二（2）不同軌道上運(yùn)動的電子具有不同能量，而且能量是量子化的，即能量是“一份一份”的,不能連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的數(shù)值，軌道能量依n值（1、2、3、·····）的增大而升高，n稱為量子數(shù)。對氫原子而言，電子處在n=1的軌道是能量最低，稱為基態(tài)，能量高于基態(tài)的狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)；第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二（3）只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道（能量為Ei）躍遷到另一個(gè)軌道（能量為Ej）時(shí)，才會輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來，就形成了光譜。（躍遷：教輔P1）第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二2、電子處于能量最低的狀態(tài)，稱為基態(tài)。電子能量處于高于基態(tài)的狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)?！拘〗Y(jié)】1、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)：（1）電子在具有能量軌道上運(yùn)動，不輻射能量；（2）電子的能量是量子化的。（3）電子發(fā)生躍遷時(shí)，才會不連續(xù)的輻射或吸收能量。第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二拓寬應(yīng)用1、依據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點(diǎn)解釋氫原子光譜是怎樣產(chǎn)生的？為什么會有多條譜線？參照課本P3——4頁“追根尋源”第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

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/)第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二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，就會吸收或釋放一定波長的光，所以得到線狀光譜第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二[身邊的化學(xué)]閱讀教材P4

了解“霓虹燈為什么能夠發(fā)出五顏六色的光？”第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二電子在發(fā)生躍遷時(shí)輻射或吸收能量是量子化的，對霓虹燈而言，燈管中裝載的氣體不同，在高電壓的激發(fā)下發(fā)出的光的顏色就不同。第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二玻爾理論的局限：A.多電子原子光譜

B.氫原子的精細(xì)光譜第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二小結(jié):1、氫原子光譜連續(xù)光譜線狀光譜

2、玻爾(Bohr)的原子結(jié)構(gòu)模型（玻爾理論的三個(gè)假設(shè)）。3、解釋、應(yīng)用：追根尋源、身邊的化學(xué)等第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二原子結(jié)構(gòu)二.原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二宏觀物體微觀粒子質(zhì)量很大很小速度較小很大（接近光速）位移可測位移、能量不可同時(shí)測定能量可測軌跡可描述（畫圖或函數(shù)描述）不可確定宏觀、微觀運(yùn)動的不同第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二宏觀物體的運(yùn)動特征：可以準(zhǔn)確地測出它們在某一時(shí)刻所處的位置及運(yùn)行的速度；可以描畫它們的運(yùn)動軌跡。微觀物體的運(yùn)動特征：核外電子質(zhì)量小，運(yùn)動空間小，運(yùn)動速率大。無確定的軌道，無法描述其運(yùn)動軌跡。無法計(jì)算電子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空間某處出現(xiàn)的機(jī)會的多少。核外電子運(yùn)動的特征第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二電子的運(yùn)動特征運(yùn)動物體汽車炮彈人造衛(wèi)星宇宙飛船電子速率（Km/S)0.032.007.8011.002200.00（光速的1%）特征1：速度極快乒乓球直徑核外電子運(yùn)動空間范圍410-2mn10-10m特征2：運(yùn)動空間極小特征3：無固定運(yùn)動軌跡測不準(zhǔn)三“極”一“無”第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二電子云：原子核外電子運(yùn)動描述方法2、只可用統(tǒng)計(jì)圖示的方法描繪電子在核外空間出現(xiàn)的概率。1、核外電子以極高的速度、在極小的空間里做永不停止的運(yùn)動。不遵循宏觀物體的運(yùn)動規(guī)律（不能測出在某一時(shí)刻的位置、速度，即不能描畫出它的運(yùn)動軌跡）。該統(tǒng)計(jì)圖示即電子云——好像帶負(fù)電荷的云霧籠罩在原子核周圍，人們形象的稱為電子云。小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會大小。第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述電子云：描述核外電子運(yùn)動特征的圖象。電子云中的小黑點(diǎn)：并不是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)率。電子云密度大的地方說明電子出現(xiàn)的機(jī)會多，而電子云密度小的地方說明電子出現(xiàn)的機(jī)會少。電子云(P8)第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二S能級的原子軌道電子云輪廓圖----原子軌道S能級的原子軌道是球形對稱的.第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

P能級的原子軌道是紡錘形的,每個(gè)P能級有3個(gè)原子軌道,它們相互垂直,分別以Px,Py,PZ表示.

P能級的原子軌道第四十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二P能級的原子軌道

P能級的3個(gè)原子軌道Px,Py,PZ合在一起的情形.

第四十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二

d能級的原子軌道有5個(gè).d能級的原子軌道第四十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二原子軌道與火車運(yùn)行的軌道有何不同?

原子軌道是指一定能級上的電子,在核外空間運(yùn)動的一個(gè)空間區(qū)域.火車的軌道則是火車運(yùn)行的一個(gè)固定路線.問題討論第四十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二思考：既然電子的運(yùn)動沒有固定軌跡，那么我們就是否沒有方法來描述電子的運(yùn)動呢？電子云只是形象地描述了電子在離核距離不同的空間，電子出現(xiàn)的幾率大小不同而已。比較粗略思考：如果一個(gè)原子含有多個(gè)電子，那么這些電子又如何繞核運(yùn)動呢？電子在核外的運(yùn)動狀態(tài)應(yīng)如何描述？（教輔P2－3：知識點(diǎn)二、三）第四十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期二1、S、P、d能級分別有多少個(gè)軌