§184波尔的原子模型.docVIP

PAGE  PAGE 4 §18.4 波尔的原子模型 教学目标 1．知道波尔原子理论的基本假设的主要内容。 2．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。 3．能用波尔原子理论简单解释氢原子模型。 4．了解波尔模型的不足之处及原因。 重难点分析 重点：波尔理论的基本假设，能级、跃迁、氢原子能级图和有关计算。 难点：用波尔理论解释氢原子光谱 教学过程 一、波尔原子理论的基本假设 1．轨道量子化与定态 （1）轨道量子化 ①原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动。 ②电子的轨道是量子化的。 氢原子中电子轨道的最小半径是nm，不可能再小了；电子还可能在半径是nm、nm……的轨道上运行，但是轨道半径不可能是介于这些数值中间的某个值！ 轨道量子化： （其中nm；1，2，3，…） ③电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。 （2）能量量子化 当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态。原子在不同的状态中具有不同的能量，因此，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫做能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态。 原子的能量电子的动能原子的电势能 对氢原子： ，则： （，） （，） （，） 其中JJeV （1，2，3，…） 能量量子化： （其中eV，1，2，3，…） 2．频率条件 当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为，＞）时，会放出能量为的光子（是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 频率条件（辐射条件）： （＞） 高能级 发射光子 吸收光子 低能级 电子跃迁： 反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定。 二、波尔理论对氢光谱的解释 1．氢原子的能级图 （其中eV，1，2，3，…） 基态 激发态 量子数 能级 2．波尔理论解释巴耳末公式 波尔的频率条件告诉我们，原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，辐射的光子的能量为 （＞）。按照波尔理论，巴耳末公式 ，，，…中的正整数和2，正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数和2。因此，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为，，，…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。 3．波尔理论解释气体导电时发光的机理 通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态。处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。这就是气体导电时发光的机理。 4．波尔理论解释原子的发射光谱的分立特征 原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 5．波尔理论解释不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因 由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射（或吸收）的光子频率也不相同。这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因。 三、波尔模型的局限性 1．成功之处 波尔的原子理论第一次将量子概念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。 2．局限性 保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。实际上，原子中电子的坐标没有确定的值。因此，我们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多少，而不能把电子的运动看做一个具有确定坐标的质点的轨道运动。 3．电子云 当电子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个物位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地把它称做电子云。 例1．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中（ D ） A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能级减小 B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能级增大 C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能级减小 D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能级增大 解析：电子从低能级向高能级跃迁要吸收光子；，，；，，；，，。 练习： 1．对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ） A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设 B．对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐