原子核外电子的运动特征

1、情境一：水和溶液任务一：水的分子结构知识点：原子核外电子的运动特征课程：化学及生物物料的识用一、原子的组成 物质 分子或原子（0）原子核 核外电子（-）1/1837质子质子 （+） 1.007中子 （0）1.008质子数决定元素的种类 原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数原子质量主要集中在原子核上 原子的相对质量（质量数A）=质子数(Z)+中子数 (N) 一、原子的组成 特 点： 电子在原子核外极其小的空间（直径约10-10m）作高速运动。物质在发生化学反应时，原子核并不发生变化，而只涉及核外电子运动状态的改变。 运动特殊性-波粒二象性 量子力学，才能比较正确的描述微观粒子的运动。 光子

2、电子中子质子 质量和体积都极其微小；运动速度等于或接近光速 微观粒子 二、原子核外电子运动特征二、原子核外电子运动特征 Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点： 1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)； 2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。 1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程：E = hv, 式中的h叫普朗克常量(Planck constant), 其值为6.62610-34 Js。 普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv

3、等)一份一份地吸收或释出光能, 而不可能是0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv等任何非整数倍。即所谓的能量量子化概念。 普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念, 但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程(即吸收或释出)。Plank 公式二、原子核外电子运动特征二、原子核外电子运动特征 爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子(photons), 一束光线就是一束光子流. 频率一定的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多少, 而与每个光子的能量无关。 爱因斯坦对光电效应的成功解释最终使光的微粒性为人们所接受。光电效应 1905年, 爱

4、因斯坦(Einstein A)成功地将能量量子化概念扩展到光本身,解释了光电效应(photoelectric effect) 。德布罗依1924 年说： 德布罗依关系式德布罗依关系式 一个伟大思想的诞生一个伟大思想的诞生sJ10626.6/34hphmvh著名的德布罗依关系式 “ 过去，对光过分强调波性而忽视它的粒性；现在对电子是否存在另一种倾向，即过分强调它的粒性而忽视它的波性。” 微粒波动性的直接证据 光的衍射和绕射灯光源二、原子核外电子运动特征h 为Planck 常量二、原子核外电子运动特征 1927年，Davissson 和 Germer 应用 Ni 晶体进行电子衍射实验，证实电子具有

5、波动性。(a)(b)电子通过Al箔(a)和石墨(b)的衍射图 微粒波动性的近代证据 电子的波粒二象性 二、原子核外电子运动特征1. 量子化特征 氢原子光谱实验示意图氢原子的特征线状光谱第一，不连续的线状光谱； 第二，在可见光区有四条比较明显的谱线，其间的距离越来越小，表现出一定的规律性。 特征二、原子核外电子运动特征二、原子核外电子运动特征爱因斯坦的光子学说 普朗克的量子化学说 氢原子的光谱实验 卢瑟福的有核模型Bohr在的基础上，建立了Bohr理论波粒二象性二、原子核外电子运动特征玻尔理论 基本要点是1913年提出了原子模型的假设 原子核外电子只能在稳定轨道运动，既不吸收能量也不放出能量。1

6、2轨道离核越远，能级越高；反之，轨道离核越近，能级越低。3电子在不同的轨道间跃迁，辐射能量，以光谱形式表现出来。发射光谱的能量等于两个轨道间的能量差。 原子只能处于上述条件所限定的几个能态。 指除基态以外的其余定态. 各激发态的能量随 n 值增大而增高。电子只有从外部吸收足够能量时才能到达激发态。定态(stationary states)： 所有这些允许能态之统称。电子只能在有确定半径和能量的定态轨道上运动, 且不辐射能量。基态(ground state): n 值为 1 的定态。通常电子保持在能量最低的这一基态。基态是能量最低即最稳定的状态。激发态(excited states):关于轨道能量量子化的概念二、原子核外电子运动特征贡 献： 成功地解释了氢原子及类氢离子（He+、Li2+）光 谱的形成原因。不 足： 不能解释多电子体系原子中电子的运动状态；不能解释氢原子及类氢离子的精细结构； 对于氢原子波长和能量的计算误差高达5%。玻尔理论 二、原子核外电子运动特征