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1、基础课36 原子结构 氢原子光谱,-2-,知识点一,知识点二,知识点三,原子结构 1.电子的发现 英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了 ,提出了原子的“枣糕模型”。,电子,-3-,知识点一,知识点二,知识点三,2.原子的核式结构 (1)19091911年,英籍物理学家 进行了粒子散射实验,提出了核式结构模型。 粒子散射实验图像 (2)粒子散射实验的结果:绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数粒子发生了 ,偏转的角度甚至 ,也就是说它们几乎被“撞了回来”,如图所示。 (3)原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积 ,但几乎占有全部 ,电子在正电体的外面运动。,卢瑟福,大
2、角度偏转,大于90,很小,质量,-4-,知识点一,知识点二,知识点三,氢原子光谱 1.光谱:用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的 (频率)和强度分布的记录,即光谱。 2.光谱分类,波长,连续,吸收,特征,-5-,知识点一,知识点二,知识点三,3.氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式 = (n=3,4,5,),R是里德伯常量, R=1.10107 m-1, n为量子数。 4.光谱分析:利用每种原子都有自己的 谱线,可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高,在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。,线状,-6-,知识点一,知识点二,知识点三,氢原子的
3、能级公式、能级图 1.定态:原子只能处于一系列 的能量状态中,在这些能量状态中原子是 的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。 2.跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它 或 一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即h= 。(h是普朗克常量,h=6.62610-34 Js) 3.轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是_的。,不连续,稳定,辐射,吸收,Em-En,不连续,-7-,知识点一,知识点二,知识点三,4.氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示) (2)氢原子的能级和轨道半径 氢原子的能
4、级公式:En= E1(n=1,2,3,),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6 eV。 氢原子的轨道半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.5310-10 m。,-8-,考点一,考点二,原子的核式结构(自主悟透) 1.粒子散射实验 (1)粒子散射实验装置 (2)粒子散射实验的结果:绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但少数粒子穿过金箔后发生了大角度偏转,极少数粒子甚至被“撞了回来”。,-9-,考点一,考点二,2.原子的核式结构模型 (1)粒子散射实验结果分析 核外电子不会使粒子的速度发生明显改变。 汤姆孙模型不能解释
5、粒子的大角度散射。 绝大多数粒子沿直线穿过金箔,说明原子中绝大部分是空的;少数粒子发生较大角度偏转,反映了原子内部集中存在着对粒子有斥力的正电荷;极少数粒子甚至被“撞了回来”,反映了个别粒子正对着质量比粒子大得多的物体运动时,受到该物体很大的斥力作用。 (2)核式结构模型的局限性 卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释粒子散射实验现象,但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性。,-10-,考点一,考点二,思维训练 1.在卢瑟福粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹,正确的是( ),答案,解析,-11-,考点一,考点二,2.下图是卢瑟
6、福的粒子散射实验装置示意图,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( ) A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C.粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D.绝大多数的粒子发生大角度偏转,答案,解析,-12-,考点一,考点二,氢原子的能级图和能级跃迁(师生共研) 1.氢原子的能级图 (1)氢原子的能级图如图所示。,-13-,考点一,考点二,(2)能级图中相关量意义的说明:,-14-,考点一,考点二,2.电离 电离态:n=,E=0 基
7、态电离态:E吸0-(-13.6 eV)=13.6 eV。 激发态电离态:E吸0-En=|En|。 若吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还携带动能。,-15-,考点一,考点二,答案,解析,-16-,考点一,考点二,思维点拨 (1)如何求不同能级的能量? (2)光子使氢原子发生跃迁与电子使氢原子发生跃迁有什么不同?,提示 (1)用公式 求。 (2)吸收的光子能量只能是两能级之差;由于电子的动能可全部或部分被原子吸收,所以只要电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。,-17-,考点一,考点二,例2(2018山东临沂期中)(多选)右图为氢原子的部分能级
8、图。关于氢原子能级的跃迁,下列叙述正确的是 ( ) A.用能量为10.21 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 B.用能量为11.0 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C.用能量为14.0 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子电离 D.大量处于基态的氢原子吸收能量为12.10 eV的光子后,能辐射3种不同频率的光,答案,解析,-18-,考点一,考点二,易错提醒跃迁中两个易混问题 1.一个氢原子和一群氢原子 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1)。 (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数可用下面两种方法求解: 用数学中的组合知识求解: 。 利用能
9、级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。 2.直接跃迁与间接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时,有时可能是直接跃迁,有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不同的。直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和。,-19-,考点一,考点二,思维训练 (多选)右图是氢原子的能级图,一群氢原子处于n=3能级,下列说法正确的是 ( ) A.这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波 B.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2 eV C.从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光波长最长 D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁,答案,解析,