玻尔的原子模型知识点精解.doc

玻尔的原子模型知识点精解1卢瑟福的原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾(1)原子的稳定性按照经典电磁理论，即电子绕核旋转的过程中要向外辐射电磁波。因此能量要减少，电子的轨道半径也要减小，最后，电子要落在原子核上，这与原子是稳定的这个事实相矛盾。(2)原子光谱是连续光谱还是明线光谱由于电子转动过程半径减小，辐射电磁波的频率应是不断变化，并且是连续的。因此原子发光的光谱应是连续光谱，这与原子光谱不是连续光谱而是线状谱线相矛盾。2玻尔假设的内容玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的轨道量子化模型。这种模型的内容是三条假设：即能级假设、跃迁假设、轨道假设。(1)能级假设原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。能级假设是针对原子的稳定性提出的，它承认核式模型，又假定原子处在一系列不连续的稳定状态中。处于稳定状态中的电子虽然绕核做加速运动，但不辐射能量。这就是用辩证的观点去分析原子结构的典型事例，从宏观上的“连续”和“稳定”过渡到微观上的“不连续”和“不稳定”。(2)跃迁假设原子从一种定态(设能量为E初)跃迁到另一种定态(设能量为E终)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hv=E初-E终。跃迁假设是表明原子的发光机制，它是针对原子发光的线状光谱提出的，运用普朗克量子理论，说明原子从一个定态跃迁到另一个定态时辐射或吸收一定频率的光子。从而解释了原子发光的机理。原子的跃迁条件：hv=E初-E终只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条件的限制。这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收。所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。(3)轨道假设原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。这里电子的“可能轨道”跟化学中讲到的“电子壳层”(电子层和电子亚层)之间的区别要分清。轨道假设是说明原子的不同能量状态与对应的电子的不同轨道，从而认识到由于原子的能量状态不连续，因此电子的轨道也是不连续的。3玻尔假设的表达式(1)能级假设(2)跃迁假设hv=E初-E终(3)轨道假设rn=n2r1，r1=0.5310-10m，n=1，2，【说明】En是第n条轨道所对应的定态的能量值(能级)，它等于电子绕核运动的动能Ek和电势能Ep的代数和。因为在选无穷远处电势能为零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大小总大于同一定态的动能值。所以各定态能量值均为负值。在表达式中特别要对n进行理解。n为正整数，即表示电子所在的可能轨道半径和在该轨道上运动时的能量。n叫量子数，n的意义就是量子化的概念。4能级(1)能级原子在各个定态时的能量值称为原子的能级。(2)氢原子的能级图(如图1-1所示)【说明】这是玻尔理论在氢原子上获得成功的具体内容。须注意：要理解能量量子化的意义及能量负值的含义，掌握电子从高轨道向低轨道跃迁时要向外辐射光子；电子从低轨道向高轨道跃迁时要吸收光子。无论吸收能量或辐射能量，这个能量都不是任意的，而是等于原子发生跃迁时的两个能级间的能量差。能级图中在能级间画了电子跃迁的示意箭头。氢原子只有一个核外电子，这个电子在某时刻只能在某个可能轨道上，或者在某个时间内，由某轨道跃迁到另一轨道可能的情况只有一种。可是，通常的容器中盛有的氢气，总是千千万万个原子在一起，这些原子的核外电子跃迁时，就会有各种情况出现了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情况。(3)基态在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态。(4)激发态给物体加热或有光照射物体时，物体中的某些原子能够从相互碰撞或从入射光子中吸收一定的能量，从基态跃迁到较高能级，这时电子在离核较远的轨道上运动，这些定态叫做激发态。(5)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为5玻尔理论的成功和局限(1)玻尔理论的最大成功是它能解释氢光谱的所有谱线。成功原因在于它引入了量子观念。(2)局限性在于不能解释比较复