《原子结构模型》PPT课件.ppt

物质结构理论是现代化学的重要组成部分 也是医学 生命科学 材料科学 环境科学 能源科学 信息科学的重要基础 它揭示了物质构成的奥秘 物质结构与性质的关系 有助于人们理解物质变化的本质 预测物质的性质 为分子设计提供科学依据 本教材分为三章 原子结构 微粒间的相互作用和物质的聚集状态与物质性质 第一章原子结构 第一节原子结构模型 第二节原子结构与元素周期表 第三节原子结构与元素性质 不同时期的原子结构模型 1 公元前400多年前 希腊哲学家德谟克利特等人认为 把构成物质的最小单位叫原子 1 1原子结构模型 2道尔顿实心球模型 1808年英国自然科学家约翰 道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型 提出了原子学说 哲学 自然科学 道尔顿的理论主要有以下三点 原子都是不能再分的粒子 同种元素的原子的各种性质和质量都相同 原子是微小的实心球体 按照道尔顿的理论 原子是既不能创造 也不能毁灭 又不能再分割的最最基本的物质粒子 那么 放电管中的 射线 是什么呢 汤姆逊用实验回答说 是电子 并且在各种元素的原子中都有电子 这样看来 原子就不是不可再分的了 也就是说 原子不是最最基本的物质粒子了 3 1903年汤姆逊在发现电子的基础上提出了原子的 葡萄干布丁模型 汤姆逊认为 电子是平均的分布在整个原子上的 就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中 它们的负电荷与那些正电荷相互抵消 在受到激发时 电子会离开原子 产生阴极射线 汤姆生的学生卢瑟福完成的 粒子轰击金箔实验 散射实验 否认了葡萄干布丁模型的正确性 葡萄干布丁模型 卢瑟福原子模型 根据 粒子散射实验原子的 核式模型 体积很小相对质量为4的带正电粒子 现象 1 大部分 粒子穿过薄的金箔2 极少数 粒子好象打在坚硬的东西上 完全反弹回来 3 少数 粒子穿过薄的金箔时 发生了偏转 科学探究 卢瑟福通过实验推断出 1 原子大部分是空的 2 中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子 原子核 3 原子的全部正电荷在原子核内 且几乎全部质量均集中在原子核内部 带负电的电子在核空间进行绕核运动 波尔原子模型 原子结构的量子力学模型 电子云模型 小结 人类对原子结构的认识历史 德谟克利特 朴素原子观 道尔顿 原子学说 汤姆生 葡萄干布丁 模型 卢瑟福 核式原子结构模型 玻尔 原子轨道模型 现代量子力学模型 一 氢原子光谱和波尔的原子结构模型 联想 质疑 对于 光 这种物质 如阳光 火光 灯光等 你们是熟悉的 但是 你知道有些光是由原子在一定的条件下产生的吗 原子发光的基本特点是什么 怎样用原子结构知识来解释原子的发光现象 1 氢原子光谱 狭义的光 波长400 700nm之间的电磁波 广义的光 即电磁波 包括可见光 红外光 紫外光 X射线等 知识支持 P3连续光谱 continuousspectrum 若由光谱仪获得的光谱是由各种波长的光所组成 且相近的波长差别极小而不能分辨 则所得光谱为连续光谱 如阳光等 知识支持 教材P3连续光谱 continuousspectrum 线状光谱 原子光谱 linespectrum 若由光谱仪获得的光谱是由各种波长的光所组成 且相近的波长差别极小而不能分辨 则所得光谱为连续光谱 如阳光等 若由光谱仪获得的光谱是由具有特定波长的 彼此分立的谱线所组成的 则所得光谱为线状光谱 如氢原子光谱等 教材P3图1 1 2 氢原子的线状光谱 太阳光的连续光谱 质疑 根据卢瑟福的原子结构模型和经典的电磁学观点 围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量 其光谱应是连续光谱而不应是线状光谱 那么 氢原子的光谱为什么是线性光谱而不是连续光谱呢 2 在卢瑟福的原子结构模型的基础上提出玻尔 Bohr 的原子结构模型 玻尔理论的三个假设 玻尔原子结构模型的基本观点 P3 1 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动 并且不辐射能量 2 不同轨道上运动的电子具有不同能量 而且能量是量子化的 即能量是 一份一份 的 不能连续变化而只能取某些不连续的数值 轨道能量依n值 1 2 3 的增大而升高 n称为量子数 对氢原子而言 电子处在n 1的轨道是能量最低 称为基态 能量高于基态的状态 称为激发态 3 只有当电子从一个轨道 能量为Ei 跃迁到另一个轨道 能量为Ej 时 才会辐射或吸收能量 如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来 就形成了光谱 跃迁 教辅P1 2 电子处于能量最低的状态 称为基态 电子能量处于高于基态的状态 称为激发态 小结 1 玻尔原子结构模型要点 1 电子在具有能量轨道上运动 不辐射能量 2 电子的能量是量子化的 3 电子发生跃迁时 才会不连续的辐射或吸收能量 拓宽应用1 依据玻尔原子结构模型基本观点解释氢原子光谱是怎样产生的 为什么会有多条谱线 参照课本P3 4页 追根寻源 电子从一个轨道跃迁到另一轨道时 就要吸收或放出能量 两个定态的能量差为 E 如能量以光辐射的形式表现出来 就形成了光谱 E E2 E1 h c 为什么氢光谱是线状光谱 n 4n 3n 2n 1 吸收能量 释放能量 氢原子从一个电子层跃迁到另一个电子层时 吸收或释放一定的能量 就会吸收或释放一定波长的光 所以得到线状光谱 身边的化学 阅读教材P4了解 霓虹灯为什么能够发出五颜六色的光 电子在发生跃迁时辐射或吸收能量是量子化的 对霓虹灯而言 灯管中装载的气体不同 在高电压的激发下发出的光的颜色就不同 玻尔理论的局限 A 多电子原子光谱B 氢原子的精细光谱 小结 1 氢原子光谱 连续光谱 线状光谱 2 玻尔 Bohr 的原子结构模型 玻尔理论的三个假设 3 解释 应用 追根寻源 身边的化学等 原子结构 二 原子核外电子运动状态的描述 宏观 微观运动的不同 宏观物体的运动特征 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度 可以描画它们的运动轨迹 微观物体的运动特征 核外电子质量小 运动空间小 运动速率大 无确定的轨道 无法描述其运动轨迹 无法计算电子在某一刻所在的位置 只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少 核外电子运动的特征 电子的运动特征 特征1 速度极快 特征2 运动空间极小 特征3 无固定运动轨迹 测不准 三 极 一 无 电子云 原子核外电子运动描述方法 2 只可用统计图示的方法描绘电子在核外空间出现的概率 1 核外电子以极高的速度 在极小的空间里做永不停止的运动 不遵循宏观物体的运动规律 不能测出在某一时刻的位置 速度 即不能描画出它的运动轨迹 该统计图示即电子云 好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围 人们形象的称为电子云 小黑点的疏密表示电子在核外空间一定范围内出现的机会大小 核外电子运动状态的描述 电子云 描述核外电子运动特征的图象 电子云中的小黑点 并不是表示原子核外的一个电子 而是表示电子在此空间出现的机率 电子云密度大的地方说明电子出现的机会多 而电子云密度小的地方说明电子出现的机会少 电子云 P8 S能级的原子轨道 电子云轮廓图 原子轨道 S能级的原子轨道是球形对称的 P能级的原子轨道是纺锤形的 每个P能级有3个原子轨道 它们相互垂直 分别以Px Py PZ表示 P能级的原子轨道 P能级的原子轨道 P能级的3个原子轨道Px Py PZ合在一起的情形 d能级的原子轨道有5个 d能级的原子轨道 原子轨道与火车运行的轨道有何不同 原子轨道是指一定能级上的电子 在核外空间运动的一个空间区域 火车的轨道则是火车运行的一个固定路线 问题讨论 思考 既然电子的运动没有固定轨迹 那么我们就是否没有方法来描述电子的运动呢 电子云 只是形象地描述了电子在离核距离不同的空间 电子出现的几率大小不同而已 比较粗略 思考 如果一个原子含有多个电子 那么这些电子又如何绕核运动呢 电子在核外的运动状态应如何描述 教辅P2 3 知识点二 三 1 S P d能级分别有多少个轨道 每个轨道上最多能容纳几个电子 其自旋方向怎样 2 举例说明洪特规则 科学研究 阅读课文P12 讨论下列问题 Spdf能级分别有2 3 5 7个轨道 每个轨道最多能容纳的电子数为2个 且自旋方向相反 这就是泡利原理当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是首先单独占一个轨道 即分占不同的轨道 而且自旋方向相同 课堂练习 用轨道表示式表示出铁原子的核外电子排布 洪特规则 泡利原理