卢瑟福的原子结构和玻尔模型
原子结构的玻尔理论
1、经典物理的困难
（1）、原子的稳定性 （2）、原子的离散线谱
由经典的力学和电磁理论得不到稳定结构的原子912年，年仅27岁的丹麦物理学家玻尔（Bohr） 来到卢瑟福实验室对原子结构的谱线进行研究， 为解释氢原子的辐射光谱，于1913年提出原子 结构的半经典理论（ 玻尔理论），其假设有三 点：
n 2
13.6
巴耳末系 赖曼系
n 1
4、对玻尔理论的评价
成功地解释了原子的稳定性、大小及氢原子光谱的规律性。 定态假设：定态具有稳定性和确定的能量值依然保留在近代量子 论中。 为人们认识微观世界和建立近代量子理论打下了基础。
玻尔理论无法克服的困难：
(1) 只能解释氢原子及碱金属原子的光谱，而不能解释含有两个 电子或两个电子以上价电子的原子的光谱。
(2) 只能给出氢原子光谱线的频率，而不能计算谱线的强度及这 种跃迁的几率，更不能指出哪些跃迁能观察到以及哪些跃迁观察 不到。 (3)只能讨论束缚态而不能讨论散射态。
（1）、定态假设
获得1922年诺贝 尔物理学奖
3、氢原子光谱解释
1215.68 1025.83 972.54
6562.79 4861.33 4340.47 4101.74
18.75 40.50
E n (eV )
0
0.85 1.51
3.39
氢原子光谱中的不同谱线
连续区
4
n 3
布喇开系
帕邢系
4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型课件ppt—高二下学期物理人教版选择性必修第三册6
轨道图
能级图
量子数：按能级由低到高为1、2、3…n(n为 整数) 如：氢原子各能级可表示为
激发态
其他的状态
—— 基态 能量最低的状 态 （ 离核最近 ）
跃迁假设（频率条件) 跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。 电子从低能级向高能级跃迁
电子从基态向激发态跃迁，电 子克服库仑引力做功， 增大电势能，原子的能量增加 ，要吸收能量
巴耳末公式中的n应该是电子 从量子数分别为n=3,4,5…… 的能级向量子数为2的能级跃 迁时发出的光谱线
巴 耳 末 系
氢原子能级跃迁与光谱图
玻尔理论与巴耳末公式
请同学们用这几个公式推出巴耳末公式
结果与实验值符合的很好
玻尔理论与巴耳末公式
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
n=2n=1 n=3 n=4
n=5
n=6
玻尔理论与巴耳末公式
波尔的原子结构假说
玻尔
轨道量子化
玻尔原子 理论的基 能量量子化 本假设
跃迁假说
轨道量子化
1、轨道量子化：针对原子核式结构模型提出
分立轨道
围绕原子核运动的电子轨道 半径只能是某些分立的数值 ，即电子的轨道是量子化的 。电子在这些轨道上绕核的转动 是稳定的，不产生电磁辐射 。
能量量子化（定态）
原子的能量：原子的能量值是核外电子绕原子核运动时的动能 与原子所具有的电势能的总和。原子的不同能量状态
由不连续的亮线组成的光谱叫线状谱。由波长连续分布的光组成的 连在一起的光带叫连续谱。 原子的发射光谱时线状光谱。不同原子的发射光谱不相同
问题与练习
根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱 线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
原子结构模型的演变
金属Na、Mg分别与非金属单质O2、 Cl2发生反应，生成氧化物和氯化物， 填写下面表格，写出其化学式。
化学式：NaCl Na2O MgO MgCl2
元素
化合价
原子最外 得失电子 层电子数 数
Na
ห้องสมุดไป่ตู้+1
1
失1e-
Mg
（3）某粒子具有还原性，且这种粒子失去2 个电子以后变成原子，这个粒子的符号是 ___S_2_- _
第三单元
人类对原子结构的认识
目标要求： 1.了解原子结构模型发展的五个阶段。 2.掌握原子结构示意图。 3.掌握电子排布规律。 4.了解元素化合价与电子得失关系。
一．原子结构模型的演变
原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结 构的形象描摹。一种模型代表了人类对原子结构 认识的一个阶段。人类认识原子的历史是漫长的， 也是无止境的。
下面介绍的几种原子结构模型，简明而又形 象地表示出了人类对原子结构认识逐步深化的演 变过程。
1.道尔顿原子模型(1803年)
①物质都是由原子构成的; ②原子是微小的不可分割的实心球体； ③同种元素的各种原子的性质和质量都相同 理论依据：元素化合时具有确定的质量比
道尔顿的“原子实心球体模型”
2.汤姆生原子模型(1904年) 原子是一个平均分布着正电荷的球体，其 中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而 形成了中性原子。
①电子只能在一些特定的轨道上运行； ②电子在特定轨道上运行时，不发射也不
吸收能量； ③当电子从一个具有较高能量的轨道跃迁
到具有低能量的轨道时，就要发射出能 量，反之吸收能量。
5.电子云模型(1927年—1935年)
原子内部结构模型发展史
原子内部结构模型发展史一、经典原子模型从古希腊时期起，人们对物质的组成和性质就有了一定的认识。
然而，直到19世纪末，原子的内部结构才开始引起科学家们的关注。
经典原子模型最早由英国物理学家道尔顿提出，他认为原子是不可分割的、质量均匀的实体，并且原子间的化学反应只涉及原子的重新组合。
这一模型的出现为后续的研究奠定了基础。
二、汤姆孙模型在20世纪初，英国物理学家汤姆孙通过实验证据发现了电子，并提出了汤姆孙模型。
他认为原子是一个由正电荷均匀分布的球体，而电子则嵌入在球体内。
这一模型首次揭示了原子内部存在着带电粒子，并为后续的原子结构研究提供了重要线索。
三、卢瑟福模型1911年，新西兰物理学家卢瑟福进行了著名的金箔散射实验，他射入了高能α粒子到金箔中，观察到了一些粒子被反射、偏转甚至穿透的现象。
基于实验结果，卢瑟福提出了卢瑟福模型，他认为原子是由一个非常小而带正电的核心和围绕核心运动的电子构成。
这一模型首次提出了原子中存在着带电的核，并且核与电子之间存在着静电力。
四、玻尔模型1913年，丹麦物理学家玻尔提出了玻尔模型，他在卢瑟福模型的基础上进一步发展了原子结构理论。
玻尔模型认为电子绕核运动的轨道是量子化的，即只能取特定的能量值。
这一模型成功解释了氢原子光谱线的能级分布规律，并开创了量子力学的先河。
五、量子力学模型随着量子力学的发展，原子结构的研究进入了全新的阶段。
量子力学模型认为原子内部的粒子，如电子和质子，具有波粒二象性，即既表现出粒子性又表现出波动性。
这一模型通过数学方法描述了原子内部粒子的行为，并成功解释了原子的稳定性和化学性质。
六、现代原子模型现代原子模型是基于量子力学模型的进一步发展，它进一步细化了原子内部结构的认识。
现代原子模型认为原子由质子和中子组成的核心，以及围绕核心运动的电子构成。
质子和中子集中在核心，而电子则分布在核外的不同能级轨道上。
这一模型通过量子力学的计算方法，准确描述了原子内部粒子的运动和相互作用。
1.1原子结构分析
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薛
1.1.3 原子轨道和量子数
定
原子结构的波动力学模型（1926年）
鄂
波函数ψ：
薛定鄂（E. Schrödinger ）方程
R (r)——径向部分，其解与n有关 n = 1，2，3…
1. 波函数和量子数 求解方程直接得
Y（θ,φ）——角度部分， 其解与l，m有关
l = 0，1，2，…n－1 n 个数值
微粒性
E = hν
波动性
p = m v = h /λ 2. 德布罗依的预言——实物微粒的波粒二象性（1924年）
λ= h / mv —— 德布罗依关系式
例1-1 λ电子= 0.122 nm λ子弹= 6.63×10-35 cm （10g，v = 1 km·s-1）
电子衍射实验 （1927年）证实了德布罗依关系式，把实物微 粒产生的德布罗依波称为“物质波”，其物理意义是“几率 波”
m = 0，±1 ，±2
9 种组合
n= 4 l = 0，1，2，3 m = 0，±1 ，±2 ，±3 16 种组合
原子轨道是指n、l、m三个量子数都有一定值时的一个波函数。
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s和2px原子轨道角度分布示意图
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原 子 轨 道 的 角 度 分 布 图
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（2）当 n 相同时，l 越大，E越大
（3）当 n、l 都不同时，有时出现
能级交错。如E4s ＜ E3d 2、核外电子分布和周期系
（1） 核外电子分布的三个原理
● 洪特规则
如 6C 1s2 2s22p2 特例 24Cr 不是4s23d4， 而是 4s13d5
● 最低能量原理
121波尔定律
1. 1.玻尔的原子模型丹麦物理学家玻尔于1913年提出的关于原子结构的初步理论。
卢瑟福模型与经典电动力学相矛盾，因为绕原子核运动的电子有加速度，它会自动辐射能量，使电子的能量愈来愈小，这样会使电子逐渐接近原子核，最后与核相撞，其次按经典电动力学理论，电子放出辐射时其频率等于电子围绕核运动的频率，由于电子能量逐渐减少，故辐射的频率也逐渐改变，所以原子发射的光谱应是连续谱，但事实上，原子是十分稳定的，并且原子光谱是不连续的线光谱，这说明由宏观现象总结的经典理论不能应用于原子内的微观过程，玻尔将普朗克的量子论推广到原子内，玻尔假设：①原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些不稳定的状态各有一定的能量E1、E2……。
绕原子核作圆周运动(经典轨道)的电子只能处于一些分立的轨道上，它只在轨道上绕核转动而不产生电磁辐射，一切能量的改变，是由于吸收或放出福射或因碰撞的结果，只能从一个稳定态过渡到另一个稳定态的跃迁来产生，不能任意连续改变。
②当一个电子从一个定态轨道跃迁到另一定态轨道时，会以电磁波的形式放出(或吸收)能量hν，其值由下式决定hν=E n＇－E n式中h是普朗克常数，ν是电磁波的频率，E n＇和E n是两个定态轨道的能级。
③原子的不同能量状态和电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，原子各定态的能量是不连续的，只有满足下列条件的轨道才是可能的轨道，即轨道半径r与电子动量p的乘积等于h/2π的整数倍：pr=nh/2π(n=1，2，3……)式中n是正整数，叫做量子数。
2. 2.原子半径我们可以作一个简单的估算，1摩尔的原子数目是阿伏伽法罗常数NA，由上式可计算各元素的原子半径，几种元素的原子半径见表1。
表1：几种原子的半径3. 3.原子定态、基态、激发态原子和原子核等微观粒子体系所可能具有的各种稳定状态叫定态。
稳定状态是指微观粒子体系在没有外界作用时的状态和能量不随时间而变的状态。
处于定态的微观粒子具有确定的能量。
卢瑟福原子模型1
揭开原子核内部结构的一种科学方法：
用高能量的粒子撞击、打碎核的方法进行研究。
原子电中性的原因：原子核所带的正电荷与核 外电子所带的负电荷电量大小相等、电性相反。
想一想：氧原子中有8个电子，那么原子核 所带的正电荷数为 8 个。
三、揭开原子核的秘密：
1、揭开原子核内部结构的一种科学方法：
用高能量的粒子撞击核的方法进行研究。
2、原子核的结构： 质子
原子核
中子
如：一种氧原子的原子核就由 8个质子和8个中子构成的
1.道尔顿原子模型 （1803年） 2.汤姆生原子模型 （1897年） 实心球模型 西瓜模型 （枣糕模型）
3.卢瑟福原子模型 （1911年）
4.玻尔原子模型 （1913年） 5.现代原子模型 （1927年）
核式结构模型
分层模型 电子云模型
英国化学家道尔顿 （J.Dalton , 1766~1844)
经测定：质子带正电（一个质子带一个单位的正电荷）
中子不带电
2、原子核的结构： 质子 （每个质子带一个单位的正电荷） 原子核
（+）
中子
思考：氧原子核内有8个质子，则氧原子核带几个单 位的正电荷呢？ 8个单位的正电荷（+8） 核电荷数：原子核所带的电荷数
核电荷数=质子数
几个重要概念： 1. 核电荷数：原子核所带的电荷数。 2. 质子数：原子核内质子所带的正电荷数。 3. 中子数：原子核内中子的数目。 4. 核外电子数：原子核外电子所带的负电荷数。
思考：
原子种类 氢原子
在一个原子中哪些项目的数目总是相等的？
核电荷数 1 质子数 1 中子数 0 核外电子数 1
氦原子
碳原子 氮原子 铝原子
2
《搭建原子结构模型》 知识清单
《搭建原子结构模型》知识清单一、原子结构的基本概念原子是化学变化中的最小粒子，但它并不是一个简单的实心球体，而是由位于中心的原子核和核外电子构成。
原子核由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电。
质子数决定了原子的种类，也就是说，不同元素的原子质子数不同。
核外电子带负电荷，围绕着原子核高速运动。
电子的运动状态和分布规律是我们搭建原子结构模型的重要依据。
二、原子结构模型的发展历程1、道尔顿原子模型道尔顿认为原子是不可分割的实心球体，这是最早的原子模型，但这个模型过于简单，无法解释很多原子现象。
2、汤姆生原子模型汤姆生发现了电子，并提出了“葡萄干布丁”模型，认为原子像一个均匀分布正电荷的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在其中。
3、卢瑟福原子模型卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，认为原子的中心有一个带正电的原子核，电子在核外绕核运动。
4、玻尔原子模型玻尔在卢瑟福模型的基础上，引入了量子化的概念，提出了电子在特定的轨道上运动，并且轨道能量是量子化的。
5、现代原子模型随着量子力学的发展，现代原子模型更加复杂和精确，认为电子的运动状态不能用经典力学来描述，而是呈现出概率分布的特点。
三、搭建原子结构模型的材料和工具1、材料通常可以使用塑料球、泡沫球或乒乓球来代表原子核和电子；也可以使用黏土、橡皮泥来塑造原子核和电子的形状。
2、工具需要准备剪刀、胶水、彩笔、细铁丝或牙签等工具。
剪刀用于裁剪材料，胶水用于粘贴，彩笔用于给原子核和电子上色以区分，细铁丝或牙签用于连接原子核和电子。
四、搭建不同原子结构模型的步骤1、氢原子模型氢原子是最简单的原子，只有一个质子和一个电子。
首先，选择一个较小的球代表原子核（质子），用彩笔将其涂成红色以表示带正电。
然后，选择一个更小的球代表电子，用彩笔将其涂成蓝色以表示带负电。
用一根细铁丝或牙签将电子球与原子核球连接起来，表示电子围绕原子核运动。
2、氦原子模型氦原子有两个质子和两个中子组成的原子核，以及两个核外电子。
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卢瑟福的原子结构和玻尔模型
卢瑟福的原子结构和玻尔模型是两种关于原子内部结构的理论，对于我们理解原子的组成和性质起到了重要作用。
本文将分别介绍卢瑟福的原子结构和玻尔模型，并探讨它们的意义和应用。
卢瑟福的原子结构
卢瑟福的原子结构理论是由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福于1911年提出的。
他的实验基于阿尔法粒子的散射，通过观察散射角度的变化来研究原子结构。
卢瑟福的实验结果表明，原子具有一个非常小而且带正电荷的核心，周围环绕着负电子云。
这一理论被称为“卢瑟福模型”。
卢瑟福实验的关键在于发现了阿尔法粒子的散射现象。
他将放射性物质放置在一个金箔薄片上，当阿尔法粒子经过金箔时，大部分粒子会直线通过，但也有一小部分粒子会被散射。
通过观察散射角度的变化，卢瑟福得出结论：原子核是非常小而且带正电荷的，而电子则分布在核外围形成电子云。
卢瑟福的原子结构理论对于我们理解原子内部的组成和性质具有重要意义。
它揭示了原子核和电子之间的相互作用，解释了原子的稳定性和化学性质。
此外，卢瑟福的实验结果还为后来的量子力学理论奠定了基础。
玻尔模型
玻尔模型是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的，它是对卢瑟福模型的进一步发展和完善。
玻尔模型基于卢瑟福的原子结构理论，提出了电子在原子内部的能级和轨道运动的概念。
根据玻尔模型，电子绕核心旋转在特定的轨道上，每个轨道对应一个特定的能级。
电子在较远离核心的轨道上具有较高的能量，而在较靠近核心的轨道上具有较低的能量。
当电子吸收或释放能量时，它们会在不同的能级之间跃迁，这解释了原子光谱中的谱线现象。
玻尔模型的核心思想是量子化，即电子只能处于特定的能级上，而不能处于中间的能级。
这一概念为后来的量子力学奠定了基础，并在解释原子光谱、化学键形成等方面发挥了重要作用。
卢瑟福的原子结构和玻尔模型的意义和应用
卢瑟福的原子结构和玻尔模型为我们理解原子的内部结构和性质提供了重要的理论基础。
它们不仅帮助我们解释了原子的基本组成，还揭示了原子的稳定性、化学性质和光谱现象等重要特性。
在化学领域，卢瑟福的原子结构和玻尔模型对于理解化学键的形成和反应机理具有重要意义。
根据玻尔模型，电子在不同的能级上跃迁可以释放或吸收能量，这解释了化学反应中能量的转化和释放过程。
在物理学领域，卢瑟福的原子结构和玻尔模型为量子力学的发展奠定了基础。
它们对于解释原子光谱中的谱线现象以及电子在原子中的运动轨道和能级分布等方面发挥了重要作用。
此外，玻尔模型还为后来的量子力学理论提供了启示，为我们理解微观世界的行为规律做出了重要贡献。
总结
卢瑟福的原子结构和玻尔模型是两种关于原子内部结构的重要理论。
卢瑟福的实验结果揭示了原子核和电子之间的相互作用关系，而玻尔模型进一步发展了卢瑟福的理论，提出了电子的能级和轨道运动的概念。
这些理论为我们理解原子的组成、稳定性和化学性质提供了重要的基础，并为量子力学的发展奠定了基础。
通过研究和应用卢瑟福的原子结构和玻尔模型，我们能够更好地理解微观世界的奥秘。