【精选】18.4玻尔的原子模型.ppt

第四节 玻尔的原子模型 第十八章 原子结构 电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定． + + 经典理论认为 事实 由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱 经典理论认为 事实 原子光谱是不连续的,是线状谱 针对原子核式结构模型提出 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。 且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射，也就是说，电子的轨道也是量子化的 电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态．玻尔指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在这些状态中原子是稳定的。 针对原子的稳定性提出 能级：量子化的能量值。 定态：原子中具有确定能量的稳定状态 　量子数 基态：能量最低的状态（离核最近） ——基态 激发态：其他的状态 激发态 能级图 1 2 3 轨道与能级相对应 Ｅ４ １ ２ ３ ４ ５ Ｅ１ Ｅ３ Ｅ２ Ｅ５ E∞ 高能级 跃迁 低能级 辐射光子 Em En 吸收光子 针对原子光谱是线状谱提出 电子在始、末两个能级Em和En（ EmEn ）间跃迁时会发射（或吸收）光子的频率，发射（或吸收）光子的频率由前后能级的能量差决定。即hν＝Ｅm-Ｅn其中ν为对应光子的频率。 Ｅ４ １ ２ ３ ４ ５ Ｅ１ Ｅ３ Ｅ２ Ｅ５ E∞ n 跃迁情形 n 玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量． 氢原子能级 二、玻尔理论对氢光谱的解释 (r1=0.053nm) 说明1： （1）氢原子各定态的能量值，为电子绕核运动的动能Ek和电势能Ep的代数和(即E=Ek+Ep) 例如：E1=-13.6eV 实际上，其中Ek1=13.6eV，Ep1=-27.2eV。 （2）这里的电势能Ep＜0，原因是规定了无限远处的电势能为零。这样越是里面轨道电势能越少，负得越多。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,因此，不能根据氢原子的能级公式 得出氢原子各定态能量与n2成反比的错误结论。 （4）跃迁时伴随着电子动能、原子电势能与原子能量的变化 当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大． (3)量子数n=1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大. 说明2： 1 从高能级向低能级跃迁时要释放能量。以光子形式辐射出去----- 发射光子（原子发光现象） 2 从低能级向高能级跃迁要吸收能量 对于能量小于13.6ev的光子（要么全被吸收，要么不吸收） 对于能量大于或等于13.6ev的光子（电离） （1） 若吸收光子 （2）若吸收实物粒子能量 只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁, 就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁,多余能量仍为实物粒子动能。 但如果氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一。 对于量子数为n的一群氢原子，向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为N= 说明3 处于激发态的原子由于不稳定，会自发的向低能级跃迁，并产生不同频率的谱线。 说明4. 跃迁与电离的问题 原子跃迁时．不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大． －－－－－－－－－ １ ２ ３ ４ ５ -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 n E/eV ∞ 赖曼系（紫外线） 巴耳末系（可见光） 帕邢系（红外线） 布喇开系 逢德系 N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6 轨道与能级相对应 成功解释了氢光谱的所有谱线。 二、玻尔理论对氢光谱的解释 氢原子能级跃迁与光谱图 巴耳末系 -13.6 eV -3.40 eV -1.51 eV -0.85 eV -0.54 eV 0 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=? 问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？ 巴尔末公式： 二、玻尔理论对氢光谱的解释 二、玻尔理论对氢光谱的解释 问题2：气体导电发