福州大学：《大学基础化学》课程教学课件（PPT讲稿）第三章 原子结构（原子核外电子运动状态）

第三章原子结构 §3-1原子核外电子运动状态 电子围绕原子核高速运转， 从最简单的原子氢光谱开始研究

第三章 原子结构 §3-1 原子核外电子运动状态 电子围绕原子核高速运转， 从最简单的原子氢光谱开始研究

1.氢原子光谱 (1)实验事实：当极少量的高纯氢 气在高真空玻璃管中，加入高电压 使之放电，管中发出光束，使这种 光经过分光作用。在可见光区得到 四条颜色不用的谱线，如下图所示 这种光谱叫做不连续光谱或线状光 谱。所有的原子光谱都是线性光谱

1.氢原子光谱 • （1）实验事实：当极少量的高纯氢 气在高真空玻璃管中，加入高电压 使之放电，管中发出光束，使这种 光经过分光作用。在可见光区得到 四条颜色不用的谱线，如下图所示， 这种光谱叫做不连续光谱或线状光 谱。所有的原子光谱都是线性光谱

红 青蓝紫紫 Ha HB Hy 入=656.3 486.1 434.1410.2 nm(10-9m V=4.57 6.17 6.917.31 (×1014)s-1

1.氢原子光谱 ·(2)实验总结：1885年，瑞士一位中学物 理教师J.J.Balmar(巴尔多)指出，上述谱线的频 率符合下列公式： 11、 v=3.289X1015(2月s ·由此公式可算出： -当n=3时，是Ha的频率 -当n=4时，是HB的频率 -当n=5时，是HY的频率 -当n=6时，是H8的频率

1.氢原子光谱 • （2）实验总结： 1885年，瑞士一位中学物 理教师J.J.Balmar(巴尔多)指出，上述谱线的频 率符合下列公式： ν=3.289╳1015( )s-1 • 由此公式可算出： –当n＝3时，是Hα的频率 –当n＝4时，是Hβ的频率 –当n＝5时，是Hγ的频率 –当n＝6时，是Hδ的频率 2 2 1 2 1 n −

2.Bohr理论： ·1913年，丹麦物理学家N.Bohr首次 认识到氢原子光谱与结构之间的内 在联系，并提出了氢原子结构模型。 并用经典的牛顿力学推导了结论

2.Bohr理论： • 1913年，丹麦物理学家N.Bohr首次 认识到氢原子光谱与结构之间的内 在联系，并提出了氢原子结构模型。 并用经典的牛顿 力学推导了结论

2.Bohr理论： (1)Bohr的原子结构理论的三点假设： -原子核外的电子只能在有确定的半径和能量的轨道上运动。 电子在这些轨道上运动时并不辐射能量。 在正常情况下，原子中的电子尽可能处在离核最近的轨道上。 这时原子的能量最低，即原子处于基态。当原子受到辐射， 加热或通电时获得能量后电子可能跃迁到离核较远的轨道上 去。即电子被激发到高能量的轨道上，这时原子处于激发态。 -处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上， 同时释放出光能。 光的频率V= E2一E1 -式中：E 离核较近的轨道的能量 E2 离核较远的轨道的能量

(1)Bohr的原子结构理论的三点假设 : –原子核外的电子只能在有确定的半径和能量的轨道上运动。 电子在这些轨道上运动时并不辐射能量。 –在正常情况下，原子中的电子尽可能处在离核最近的轨道上。 这时原子的能量最低，即原子处于基态。当原子受到辐射， 加热或通电时获得能量后电子可能跃迁到离核较远的轨道上 去。即电子被激发到高能量的轨道上，这时原子处于激发态。 –处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上， 同时释放出光能。 光的频率ν＝ –式中：E1————离核较近的轨道的能量 E2————离核较远的轨道的能量 2.Bohr理论： h E2 − E1

·轨道 ·基态、激发态 。引入量子数一n,1、2、3

• 轨道 • 基态、激发态 • 引入量子数－ n ， 1 、 2 、3

2.Bohr理论： Bohr在其三点假设的基础上，运用牛顿力学定律 推算出下列关香戎： r=aon E=一 n2 1 KJ.mol-1 v=3.29×1015( n2-n2）s-1 (n1<n2) 式中：r一氢原子轨道的半径，ao=0.053纳米 (玻尔半径) E—氢原子轨道的能量 v一氢原子中电子由高能态跃迁到低能 态时辐射光的平率一正整数（自然数，量 子数)

Bohr在其三点假设的基础上，运用牛顿力学定律 推算出下列关系式： r=a0n 2 E=－ KJ.mol－1 ν=3.29╳1015( )s- 1 (n1<n2) 式中：r——氢原子轨道的半径，a0＝0.053纳米 （玻尔半径） E——氢原子轨道的能量 ν——氢原子中电子由高能态跃迁到低能 态时辐射光的平率 n——正整数（自然数，量 子数）。 2.Bohr理论： 2 1312 n 2 2 2 1 1 1 n n −

2.Bohr理论： 1 1 ·根据v=3.29X1015( 2 2 )s1 在可见光区： n 当n1=2,n2=3 为Ha谱线的频率 n2=4 为HB谱线的频率 n2=5 为Y谱线的频率 n2=6 为Hδ谱线的频率 在红外光区： 当n1=3,n2=4,5,6,7有一组谱线 在紫外光区： 当n1=3,n2=2,3,4,5也有一组谱线

• 根据ν＝3.29╳1015( )s- 1 在可见光区： 当n1 ＝2, n2 ＝3 为Hα谱线的频率 n2 ＝4 为Hβ谱线的频率 n2 ＝5 为Hγ谱线的频率 n2 ＝6 为Hδ谱线的频率 在红外光区： 当n1 ＝3,n2 ＝4，5，6，7有一组谱线 在紫外光区： 当n1 ＝3, n2 ＝2，3，4，5也有一组谱线 2.Bohr理论： 2 2 2 1 n 1 n 1 −

2.Bohr理论： (3)玻尔理论的贡献和局域性： -贡献： ·成功的解释了氢原子光谱。 ·提出了主量子数n和能级的重要概念，为 近代原子结构的发展作出一定的贡献。 -局限性： ·不能说明多电子原子光谱和氢原子光谱的 精细结构； ·不能说明化学键的本质

（3）玻尔理论的贡献和局域性： – 贡献： • 成功的解释了氢原子光谱。 • 提出了主量子数n和能级的重要概念，为 近代原子结构的发展作出一定的贡献。 – 局限性： • 不能说明多电子原子光谱和氢原子光谱的 精细结构； • 不能说明化学键的本质。 2.Bohr理论：