选修三——原子结构模型_化学教育

同学们开学了，寒假作业写完了吗？哇哈哈哈~绚丽壮观的焰火增加了节日欢乐的气氛，都市夜空色彩夺目的美景会给你留下不可磨灭的记忆。渐渐长大的你是否想过，这给你带来惊异和欢乐的美景是如何产生的？是什么产生了这不同颜色的光？这一节内容的学习，将会帮助我们揭开其中的秘密。一、原子结构模型发展史:1、1803年提出原子是一个“实心球体”建立原子学说的是英国化学家道尔顿，1903年汤姆逊发现了电子并提出原子结构的“葡萄干布丁”模型；2、1911年英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型，1913年丹麦物理学家玻尔提出核外电子分层排布的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的量子力学模型已成为现代化学的理论基础。

道尔顿实心球模型

1808年英国自然科学家约翰·道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点：　①原子都是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。

但是，按照道尔顿的理论，原子是既不能创造，也不能毁灭，又不能再分割的最最基本的物质粒子。那么，阴极射线放电管中的“射线”是什么呢？汤姆逊用实验回答说：是电子，并且在各种元素的原子中都有电子。这样看来，原子就不是不可再分的了！也就是说，原子不是最最基本的物质粒子了！

汤姆逊葡萄干布丁模型

1904年汤姆逊在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆逊认为：　①电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消；②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。　汤姆逊的学生卢瑟福完成的α粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。

卢瑟福α粒子散射实验

现象：1、大部分α粒子穿过薄的金箔2、极少数α粒子好象打在坚硬的东西上，完全反弹回来。3、少数α粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。卢瑟福通过实验推断出：1、原子大部分是空的。2、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核。3、电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。

卢瑟福核式模型

1911年以经典电磁学为理论基础，提出了卢瑟福行星模型主要内容有：　①原子的大部分体积是空的； ②在原子的中心有一个很小的原子核； ③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。

根据卢瑟福的原子结构模型和经典的电磁学观点，围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量，其光谱应是连续光谱而不应是线状光谱。那么，氢原子的光谱为什么是线状光谱而不是连续光谱呢？

波尔的轨道模型

1913年为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子结构模型的基本观点是：　①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，不辐射能量；②在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），轨道能量值依n（1，2，3，...）的增大而升高。而不同的轨道则分别被命名为K（n=1)、L(n=2)、 M(n=3)、 N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)；③当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。

二、玻尔的原子结构模型1、玻尔在卢瑟福原子核式模型的基础上提出了电子分层排布的原子结构模型。2、玻尔原子结构模型基本观点：（1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量（2）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量[E]，而且能量是量子化的，即能量是“一份一份”的,不能连续变化而只能取某些不连续的数值。轨道能量依n值的增大而升高，n称为量子数（3）只有当电子从一个轨道(能量为Ei)跃迁到另一个轨道(能量为Ej)时，才会辐射或吸收能量。3、玻尔原子结构模型要点：（1）电子在具有能量轨道上运动，不辐射能量；（2）电子的能量是量子化的。（3）电子发生跃迁时，才会不连续的辐射或吸收能量。4、电子处于能量最低的状态，称为基态。电子能量处于高于基态的状态，称为激发态。【小结】1、电子发生跃迁时，电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，且能量是量子化的，以光的形式表现出来，形成线状光谱。2、氢原子的电子从激发态跃迁到不同的电子层会辐射出不同的能量，从而形成多条谱线。

【巩固练习】1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中包含有下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的观点来看，你认为这三个论点中不确切的是 ?A．只有③?? B．只有①③? C．只有②③? D．①②③2．人们对原子结构的认识，同其他科学事实一样经历了一个不断探索，不断深化的过程，下列关于原子结构模型的演变过程中，正确的是A．汤姆逊原子模型→道尔顿原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型B．汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型→道尔顿原子模型C．道尔顿原子模型→卢瑟福原子模型→汤姆逊原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型D．道尔顿原子模型→汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型3．光谱技术是人们在研究物质的结构、性质，尤其是微观粒子的结构的过程中广泛使用的一种技术。原子的吸收光谱或发射光谱是线状的而不是连续的，其根本原因在于? （?? ）A．原子中电子能量的高低不同B．外界条件的影响C．仪器设备的工作原理D．原子轨道的能量是量子化的4．在实验室中可以用光谱仪得到氢原子光谱，实验证明该光谱为线状光谱，该光谱的发现在原子结构的认识过程中，有极为重要的意义，根据它产生了? A．卢瑟福核式原子模型B．汤姆逊“葡萄干布丁”模型C．玻尔核外电子分层排布模型D．原子结构的量子力学模型