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霓虹燈為什么能夠發出五顏六色的光？
聯想 · 質疑
聯想 · 質疑
原
子
結
構
第1節 原子結構模型
1.了解有關核外電子運動模型的歷史發展過程；
2.結合量子力學對核外電子運動狀態的描述認識微觀電子；
3.知道電子運動的能量狀態具有量子化的特征,電子可以處于不同的能級,在一定條件下會發生激發和躍遷；
4知道電子的運動狀態(空間分布及能量)可以通過原子軌道和電子云模型來描述。
1803—原子論—道爾頓實心球原子模型
1904—發現電子—湯姆孫“葡萄干布丁”模型
1911—α粒子散射實驗—盧瑟福核式模型
1913—原子光譜實驗—玻爾核外電子分層排布
的原子結構模型
1926—量子力學理論—量子力學模型
一、氫原子光譜和玻爾的原子結構模型
1.光譜
(1)定義：利用儀器將物質吸收的光或發射的光的頻率或波長和強度分布記錄下來，得到光譜。
(2)分類：
a.連續光譜：各種波長的光組成，且波長差別極小不能分辨
b.線狀光譜：特定波長、且彼此分離
氫原子光譜？
2.氫原子光譜
氫原子光譜是線狀光譜
氫原子光譜：連續光譜
盧瑟福的核式結構模型
圍繞原子核高速運動的電子
會自動釋放出連續的能量
氫原子光譜的測定實驗
3.玻爾原子結構模型
(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動，并且不輻射能量；
(2)不同軌道上運動的電子具有不同能量（E），而且能量是不連續的，稱為能量“量子化”。軌道能量依 n 值(1、2、3、…)的增大而升高，n稱為量子數(即電子層數)。電子處在n=1的軌道時能量最低，這種狀態稱為基態，高于基態能量的狀態，稱為激發態。
(3)只有當電子從一個軌道（能量為Ei）躍遷到另一個軌道（能量為Ej）時，才會輻射或吸收能量。當輻射或吸收的能量以光的形式表現并被記錄時，就形成了光譜。
n=1
n=2
n=3
n=4
基態：能量最低的狀態，最穩定，離核最近
激發態：高于基態的其它能量狀態
思考與交流
為什么氫原子光譜是由具有特定波長、彼此分立的譜線組成的？
根據玻爾理論，電子所處的軌道的能量是量子化的，軌道間的能量差也是確定的，因此形成的是具有特定波長的線狀光譜。
電光源、焰色反應、物質燃燒等都與原子核外電子的躍遷有關。
低能量
軌道電子
吸收能量
高能量
軌道電子
釋放能量
(4)意義
a.成功的解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實；
b.闡明了原子光譜源于核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷；
c.指出電子所處的軌道的能量是量子化（不連續）的。
不足：
波爾只引入一個量子數n，能比較好地解釋了氫原子線狀光譜產生的原因；
但復雜的光譜解釋不了。
如在通常條件下，鈉原子中處于n=4的狀態上的電子躍遷到n=3的狀態時會產生多條譜線。
二、量子力學對原子核外電子運動狀態的描述
(1)量子數 n——電子層
分層標準 電子離核的遠近
電子層(n) 1 2 3 4 5 6 7
符號 __ __ __ __ __ __ __
能量 _______
離核 _______
K
L
M
N
O
P
Q
低→高
近→遠
1.原子軌道
(2)能級
在同一電子層中，電子所具有的能量可能不同，當n=x時，有x個能級用s、p、d、f等表示。
注：在無外磁場的條件下,處于同一能級的電子能量相同。
各能級上對應的原子軌道數 s p d f ......
__ __ __ __ ......
1
3
5
7
(3)原子軌道
量子力學中用來描述原子中單個電子的空間運動狀態。
表1-1-1 n值所對應的能級和原子軌道的情況
量子數(n) 符號 能級 原子軌道 原子軌道數
1 K 1s
2 L 2s 2p
3 M
4 N
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
1s
2s
2px、2py、2pz
3s
3px、3py、3pz
3d(含5個原子軌道)
4s
4px、4py、4pz
4d(含5個原子軌道)
4f(含7個原子軌道)
1
16
9
4
能層中的原子
軌道數目=n2
③同一能層和能級的原子軌道的能量相等，如：
②同一能層，不同能級的原子軌道能量的高低：
ns < np < nd < nf
4.電子填充原子軌道時的能量的規律：
2px＝2py＝2pz
①不同能層，相同能級的原子軌道能量的高低：
1s < 2s < 3s < 4s……
處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態只有兩種，分別用符號“↑”和“↓”表示。同一原子軌道上，最多能容納2個自旋方向相反的電子。
5.電子自旋運動：
每個電子層最多容納的電子數為2n2
2.原子軌道的圖形描述
球形對稱，一個原子軌道；
n越大,原子軌道的半徑越大。
啞鈴型，三個原子軌道，x、y、z三個垂直方向；
p軌道上的電子云具有一定的空間取向。
s軌道：
p軌道：
d軌道是花瓣形的；
f軌道形狀更復雜。
怎樣形象地描述電子在空間中的運動與分布呢
電子的特點：質量非常小、運行速度極快、運動空間極小。
通常用單位體積內小點的疏密程度來表示電子在原子核外某處單位體積內出現概率的大小。
描述電子在核外空間某處單位體積內的概率分布的圖形。
電子處在1s軌道
的電子云圖
電子處在2p軌道
的電子云圖
3.電子云
【練一練】
1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。
(1)1s電子云呈球形,表示電子繞原子核做圓周運動。(　　)
(2)電子云圖中的小黑點密度越大,說明該原子核外空間電子越多。(　　)
(3)能級就是電子層。(　　)
(4)對于確定的n值,其對應的電子層的原子軌道數為n2。(　　)
(5)同一電子層中不同能級的能量高低相同。(　　)
2.氮原子2p能級上的3個電子分別位于2px、2py、2pz 3個原子軌道上,則這3個電子不相同的是(　　)
A.能量 B.電子云圖
C.電子云伸展方向 D.質量
3.下列電子層中包含有f能級的是(　　)
A.K能層 B.L能層
C.M能層 D.N能層
C
D
4.下列敘述不正確的是(　　)
A.最易失去的電子能量最高
B.在離核最遠區域內運動的電子能量最高
C.p能級電子能量一定高于s能級電子能量
D.在離核最近區域內運動的電子能量最低
5.在多電子原子中,一般決定原子軌道能量的是(　　)
A.電子層
B.電子層和能級
C.電子層、能級和原子軌道空間分布
D.原子軌道空間分布和電子自旋方向
C
B
原子結構模型
原子結構模型發展史
氫原子光譜、玻爾原子結構模型
核外電子運動狀態
原子軌道能量量子化
電子在核外空間的分布
電子云
電子層、能級、原子軌道

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