4.4 玻尔原子模型 课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
第四章　原子结构
玻尔原子模型
2
能用玻尔理论解释氢原子模型。
1
知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。掌握能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。
重点
3
了解玻尔理论的不足之处和原因。
重难点
玻尔原子模型
核外电子绕核运动
辐射电磁波
电子轨道半径连续变小
原子
不稳定
辐射电磁波频率连续变化，连续光谱
事实上：原子是稳定的
辐射电磁波频率只是某些确定值
（变化的电磁场）
经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的分立性
②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射
+
rn
v
n=1
n=2
n=3
-
①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值
针对原子核式结构模型提出
假说1：轨道量子化
玻尔原子理论的基本假设
当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量。
①能级：各轨道上量子化的能量
②定态：原子中这些具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态(离核最近)
激发态：其他的能量状态
n=1
n=2
n=3
E3
E1
E2
基
激
激
针对原子的稳定性提出
假说2：定态（能量量子化）
　量子数
能级图
轨道与能级相对应
E４
1
2
3
4
5
E１
E３
E２
E５
E∞
+
hv=En-Em
原子在始、末两个能级Em和En( Em>En )间跃迁时发射(或吸收)光子的频率可以由前后能级的能量差决定：
假说3. 频率条件（跃迁）
原子系统的变化只能是从一个稳定态，完全跃迁到另一个稳定态。
低能级（Em）
电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加
高能级（En）
电子辐射光子，原子能量减少
(n>m)
针对原子光谱是线状谱提出
E４
1
2
3
4
5
E１
E３
E２
E５
E∞
1.卢瑟福原子核式结构模型的局限:
卢瑟福原子模型不能解释原子的 和原子光谱的 :
稳定性
不连续性
2.玻尔原子模型
(1)轨道定态
原子核外的电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动;电子在这些轨道上运动时,原子具有一定能量,其数值也是分立的,电子的轨道和原子的能量都是 。电子虽然做圆周运动,但不向外辐射能量,处于_______状态,电子处于分立轨道的这些状态称为定态。
量子化的
稳定的
(2)频率条件
当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,原子会_____光子。反之,当 光子时,电子会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道。辐射(或吸收)的光子的能量hν由两个定态的能量差决定,即该光子的能量应满足频率条件: (m>n)。
辐射
吸收
hν=Em-En
氢原子的能级结构
1.能级:在玻尔的原子模型中,原子只能处于一系列 的能量状态。在每个状态中,原子的能量值都是 ,各个确定的能量值称为能级。
不连续
确定的
2.氢原子能级结构示意图
氢原子在不同能级上的能量值
为:_________________
En=(n=1,2,3…)
3.基态和激发态:在正常状态下,原子处于最低能级,电子受核的作用力最大而处于离核 的轨道,这时原子的状态称为 。电子 能量后,原子从低能级跃迁到高能级,这时原子的状态称为 。当电子从高能级轨道跃迁到低能级轨道时原子会 能量;当电子从低能级轨道跃迁到高能级轨道时,原子要 能量。
最近
基态
吸收
激发态
辐射
吸收
4.(1)电子绕核做圆周运动时,不向外辐射能量。
(2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关,只由跃迁前后的两个能级差决定。
(3)电子轨道半径为:_________________。
rn=n2r1(n=1,2,3…)
+
rn
v
n=1
n=2
n=3
-
原子的能量与电子的轨道半径相对应,当轨道半径增大,原子的能量越大,同时电子的电势能和动能是增大还是减小？
(1)电子轨道半径增大，需要克服电场力做功，电势能增大。
+
rn
v
n=1
n=2
n=3
-
解释氢原子光谱　
玻尔理论的局限
1.解释氢原子光谱
由玻尔理论可知,激发到高能级Em的电子跃迁到低能级En,辐射出的光子的能量为hν= =________,即ν=____________,其中ν为辐射光子的频率,h为普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s。
Em-En
-
()
氢原子的能级图
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
n
E/eV
∞
基态
激发态
赖曼系
波尔理论解释氢原子的谱系线
巴耳末系
→轨道跃迁光子能量分立
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
帕邢系
布喇开系
普丰德系
能级分立
→谱线分立
ν=()
m=6
m=5
m=4
m=3
2.玻尔理论的局限
(1)成功之处
玻尔理论冲破了经典物理中能量连续变化的束缚,解
释了原子结构和氢原子光谱的关系。引入了普朗克
的 概念,认为电子轨道和能量都是________的。
(2)局限性
没有跳出经典力学的范围,认为电子是经典粒子,运动有 轨道。因此,玻尔理论是一种半经典的量子论,是向描述微观粒子规律的量子力学过渡阶段中的一个理论。
量子化
量子化
确定的
波尔
(3)电子云
电子是微观粒子,其运动与宏观物体运动不同,没有确定的方向和 。它们在原子核周围各处出现的概率是不同的。人们将这些概率用点的方式表现出来,若某一空间范围内电子出现的概率大,则这里的点就 ;若某一空间范围内电子出现的概率小,则这里的点就 。这种用点的疏密表示电子出现的概率分布的图形,称为 。
轨迹
密集
稀疏
电子云
氢原子
n=1
氢原子
n=2
能级跃迁的几种情况的对比
①由低能级到高能级
②吸收能量
a.光照射 hν＝E末－E初.
自发跃迁与受激跃迁的比较
①由高能级到低能级
②释放能量，放出光子(发光)：hν＝E初－E末.
(1)自发跃迁：
(2)受激跃迁：
b.实物粒子碰撞
1.使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1能级时能量不足，则可激发到n能级的问题。
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如：自由电子)的能量而被激发。
2.一个氢原子跃迁的可能情况
例如:一个氢原子最初处于n=4激发态,它向低能级跃迁时,有4种可能情况,如图,情形Ⅰ中只有一种频率的光子,其他情形为:情形Ⅱ中两种,情形Ⅲ中两种,情形Ⅳ中三种。
注意　上述四种情形中只能出现一种,不可能两种或多种情形同时存在。
3. 跃迁与电离的问题
电离：指电子获得能量后脱离原子核的束缚成为自由电子的现象。
电离能是氢原子从某一状态跃迁到n＝∞时所需吸收的能量，其数值等于氢原子处于各定态时的能级值的绝对值。
a.光照射
情况1：E＜13.6ev的光子，入射光子能量必须等于两个能级差才能被吸收
b.实物粒子碰撞
情况2：E≥13.6ev的光子（电离）
入射粒子能量大于两个能级差即可吸收
吸收光子发生跃迁和电离的区别
氢原子光谱和玻尔的原子模型
一、玻尔
原子模型
二、氢原子的能级结构
三、解释氢原子光谱　
玻尔理论的局限
成功之处
经典理论的困难：既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立线状谱．
氢原子在不同能级上的能量值En=(n=1,2,3…)
1．轨道量子化
2．定态
3．频率条件
电子在不同轨道上的半径rn=n2r1(n=1,2,3…)
电子轨道半径越大，电势能越大，动能越小
1.解释氢原子能级图
2.解释巴耳末公式
3.电子云
局限性
1.自发跃迁与受激跃迁的比较
2.光子与实物粒子的比较
3.电离
四、能级跃迁的几种情况的对比