上海高一化學(xué)11-從葡萄干面包原子模型到原子結(jié)構(gòu)的行星模型(最全版)

1、第一章第一章 打開(kāi)原子世界的大門(mén)打開(kāi)原子世界的大門(mén) 1.1 1.1 從葡萄干面包原子模型到從葡萄干面包原子模型到 原子結(jié)構(gòu)的行星模型原子結(jié)構(gòu)的行星模型對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的幾個(gè)重要?dú)v史階段1.古典原古典原子論子論2.道爾頓近道爾頓近代原子論代原子論3.湯姆孫葡萄干面湯姆孫葡萄干面包原子模型包原子模型5.玻爾以來(lái)的玻爾以來(lái)的電子云模型電子云模型4.盧瑟福行星模型盧瑟福行星模型 古典原子論惠施惠施物質(zhì)是無(wú)限可分的。一尺之棰，日取其半，萬(wàn)世不竭！墨墨子子物質(zhì)是有限可分的，分割是有條件的。非半不斫，則不動(dòng)，說(shuō)在端！德謨克利特德謨克利特（古希臘）（古希臘）認(rèn)為物質(zhì)由極小的稱為“原子” 的微粒構(gòu)成，物質(zhì)只能分割

2、到原子為止。他提出古典原子論。道爾頓的近代原子論道爾頓的近代原子論1.化學(xué)元素均是由不可再分的微粒構(gòu)成，這種微粒稱為原子；2.原子在一切化學(xué)變化化學(xué)變化中均保持其不可再分性；3.同一元素的原子在質(zhì)量和性質(zhì)上都相同，不同種元素在質(zhì)量和性質(zhì)上都不同；4.不同種元素化合時(shí)，這些元素的原子按簡(jiǎn)單整數(shù)比結(jié)合成化合物?！敖瘜W(xué)之父近代化學(xué)之父”英國(guó)英國(guó)問(wèn)題1：道爾頓以上理論都是對(duì)的嗎？為什么？問(wèn)題2：既然道爾頓理論不都對(duì)，那原子還可分嗎？湯姆孫的原子模型葡萄干面包模型 Joseph John Thomson 約瑟夫約瑟夫約翰約翰湯姆孫湯姆孫（英國(guó)）（英國(guó)）1.1897年湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子發(fā)

3、現(xiàn)了電子。2.電子的發(fā)現(xiàn)，使人類認(rèn)識(shí)了第一個(gè)基本粒子，這在物理學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義，它說(shuō)明了原子是可再分原子是可再分的。3.湯姆孫原子模型：原子的正電荷均勻分布在整個(gè)原子的球體內(nèi)，電子則均勻地分布在這些正電荷之間，就像葡萄干面包一樣（葡萄干面葡萄干面包模型包模型）。4.1906年，湯姆孫由于在氣體導(dǎo)電方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究而榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：還有什么實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)明原子是可再分原子是可再分的呢？威廉威廉康拉德康拉德倫琴倫琴德國(guó)德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家從從X射線到元素放射性的發(fā)現(xiàn)射線到元素放射性的發(fā)現(xiàn)安東尼安東尼亨利亨利貝克勒爾貝克勒爾 法國(guó)法國(guó)物理學(xué)家物理學(xué)家18

4、95年發(fā)現(xiàn)X X射線射線，1901年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。發(fā)現(xiàn)鈾鹽和純鈾能產(chǎn)輻射，確認(rèn)了天然放射性天然放射性的存在，1903年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。和電子的發(fā)現(xiàn)一樣，元素的放射性現(xiàn)象說(shuō)明原子是可再分的。原子是可再分的。那么，元素放出的放射線到底是什么？放射性射線的組成放射性射線的組成發(fā)現(xiàn)鈾能產(chǎn)生輻射和輻射和輻射，輻射，斷定斷定粒子為粒子為He2+。 射線（氦核射線（氦核He2+） 射線（射線（波長(zhǎng)波長(zhǎng)短、穿透力短、穿透力強(qiáng)的電磁波）強(qiáng)的電磁波） 射線（電子流）射線（電子流）(+)(-) 歐內(nèi)斯特歐內(nèi)斯特盧瑟福盧瑟福 （英國(guó)）（英國(guó)） 1908年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)盧瑟福的盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)

5、粒子散射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：絕大多數(shù)的絕大多數(shù)的粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)；粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)；極少數(shù)極少數(shù)粒子出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)甚至被粒子出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)甚至被反彈反彈回來(lái)?；貋?lái)。結(jié)論：結(jié)論：原子中存在原子中存在很小很小的的帶正電荷帶正電荷的核；的核；小核小核集中了原子幾乎全部的質(zhì)量。集中了原子幾乎全部的質(zhì)量。原子是原子是中空中空的；的；金原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在較小的原子核里，帶金原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在較小的原子核里，帶正電的金原子核對(duì)正電的金原子核對(duì)粒子具有較大粒子具有較大斥力斥力，從而使少數(shù)，從而使少數(shù)粒子發(fā)生大角粒子發(fā)生大角

6、度的偏轉(zhuǎn)。度的偏轉(zhuǎn)。葡萄干面包模型葡萄干面包模型如何解釋這個(gè)現(xiàn)象呢？如何解釋這個(gè)現(xiàn)象呢？如果原子結(jié)構(gòu)是葡萄干面包模型，粒子應(yīng)該直穿原子，而不會(huì)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)甚至反彈。而在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)少數(shù)粒子發(fā)生了粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)。大角度的偏轉(zhuǎn)。盧瑟福的原子行星模型盧瑟福的原子行星模型1.1911年盧瑟福通過(guò)對(duì)電荷、質(zhì)量、偏轉(zhuǎn)角度的計(jì)算，提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型行星模型。2.原子是由帶正電帶正電的質(zhì)量很集中的很小很小的原子核原子核和核外運(yùn)動(dòng)著的帶負(fù)電帶負(fù)電的電子電子組成的，就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣的體系。行星模型行星模型1.1.古典原子論古典原子論人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的幾個(gè)探索歷程：人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的幾個(gè)

7、探索歷程：德謨克利特德謨克利特2.近代原子論近代原子論道爾頓道爾頓3.葡萄干面包原子模型葡萄干面包原子模型湯姆孫湯姆孫4.4.原子結(jié)構(gòu)的行星模型原子結(jié)構(gòu)的行星模型 盧瑟福盧瑟福小小 結(jié)結(jié) 科學(xué)的發(fā)展總是曲折和艱辛的，人類在探究科學(xué)規(guī)律的過(guò)程中，經(jīng)歷了無(wú)數(shù)的挑戰(zhàn)和坎坷。正是因?yàn)橛辛丝茖W(xué)家們孜孜不倦的追孜孜不倦的追求和持之以恒的探索求和持之以恒的探索，人類才能一步步走近事理的真相，最終打開(kāi)真理的大門(mén)！墨墨子子惠施惠施德謨克利特德謨克利特湯姆孫湯姆孫倫琴倫琴貝克勒爾貝克勒爾 盧瑟福盧瑟福 科學(xué)研究一般需經(jīng)歷以下過(guò)程：科學(xué)研究一般需經(jīng)歷以下過(guò)程： 提出問(wèn)題提出問(wèn)題在人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，科學(xué)家采用

8、了哪在人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，科學(xué)家采用了哪些研究方法？些研究方法？（1）模型法：模型法： 猜想或假設(shè)猜想或假設(shè) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果 得出結(jié)論得出結(jié)論（2）實(shí)驗(yàn)法：）實(shí)驗(yàn)法：如葡萄干面包模型、行星模型。如葡萄干面包模型、行星模型。如湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子、盧瑟福的如湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子、盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)。粒子散射實(shí)驗(yàn)。按照經(jīng)典物理學(xué)（麥克斯韋電磁理論，作按照經(jīng)典物理學(xué)（麥克斯韋電磁理論，作加速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子會(huì)輻射電磁波）的觀加速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子會(huì)輻射電磁波）的觀點(diǎn)去推斷，在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子都帶有電點(diǎn)去推斷，在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子都帶有電荷，運(yùn)動(dòng)中要輻射電磁波，電子損

9、失了能荷，運(yùn)動(dòng)中要輻射電磁波，電子損失了能量，它的軌道半徑要逐漸縮小，最終落在量，它的軌道半徑要逐漸縮小，最終落在原子核上。由于電子軌道的變化是連續(xù)的，原子核上。由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射的電磁波的頻率也是連續(xù)的。輻射的電磁波的頻率也是連續(xù)的。 但事實(shí)上原子是穩(wěn)定的，但事實(shí)上原子是穩(wěn)定的，輻射的電磁波也只是某輻射的電磁波也只是某些確定的值。經(jīng)典物理些確定的值。經(jīng)典物理學(xué)的規(guī)律就不再適用于學(xué)的規(guī)律就不再適用于微觀粒子了。微觀粒子了。尼爾斯尼爾斯亨利克亨利克大衛(wèi)大衛(wèi)玻爾玻爾Niels Henrik David Bohr 丹麥物理學(xué)家丹麥物理學(xué)家 1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)：年玻爾

10、提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)：p原子能量的量子化假設(shè)：原子只能處于一系列原子能量的量子化假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中的原子是穩(wěn)不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中的原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。原子的全部正電荷且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在量。原子的全部正電荷且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核空間進(jìn)行繞核運(yùn)動(dòng)。原子核內(nèi)，帶負(fù)電的電子在核空間進(jìn)行繞核運(yùn)動(dòng)。p原子能級(jí)的躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到原子能級(jí)的躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，原子輻射一定頻率的光子，光子另一個(gè)定態(tài)時(shí)，原子輻射一定頻

11、率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定。的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定。 p原子中電子運(yùn)動(dòng)軌道量子化假設(shè)：原子的不同原子中電子運(yùn)動(dòng)軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道。由于原子能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道。由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子運(yùn)動(dòng)的軌道也的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子運(yùn)動(dòng)的軌道也可能是不連續(xù)的，即電子不能在任意半徑的軌道可能是不連續(xù)的，即電子不能在任意半徑的軌道上運(yùn)動(dòng)上運(yùn)動(dòng) 玻爾理論的局限性：玻爾理論的局限性：這個(gè)理論本身仍是以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)這個(gè)理論本身仍是以經(jīng)典理論為基礎(chǔ),且其理論又與經(jīng)典理論相且其理論又與經(jīng)典理論相抵觸抵觸.它只能解釋氫原子

12、以及類氫原子（如鋰離子等）的光譜它只能解釋氫原子以及類氫原子（如鋰離子等）的光譜,在解決在解決其他原子的光譜時(shí)就遇到了困難其他原子的光譜時(shí)就遇到了困難,如把理論用于其它原子時(shí)如把理論用于其它原子時(shí),理論結(jié)果理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)不符與實(shí)驗(yàn)不符,且不能求出譜線的強(qiáng)度及相鄰譜線之間的寬度且不能求出譜線的強(qiáng)度及相鄰譜線之間的寬度.這些缺陷這些缺陷主要是由于把微觀粒子主要是由于把微觀粒子(電子電子,原子等原子等)看作是經(jīng)典力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)看作是經(jīng)典力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn),從而從而把經(jīng)典力學(xué)規(guī)律強(qiáng)加于微觀粒子上把經(jīng)典力學(xué)規(guī)律強(qiáng)加于微觀粒子上(如軌道概念如軌道概念)而導(dǎo)致的。而導(dǎo)致的?！安柪碚摬柪碚摗钡奶岢?，打破了經(jīng)典物理

13、學(xué)一統(tǒng)天下的局面，開(kāi)的提出，打破了經(jīng)典物理學(xué)一統(tǒng)天下的局面，開(kāi)創(chuàng)了揭示微觀世界基本特征的前景，為創(chuàng)了揭示微觀世界基本特征的前景，為量子理論量子理論體系奠定了基礎(chǔ)，體系奠定了基礎(chǔ)，這是一種了不起的創(chuàng)舉，不愧為愛(ài)因斯坦的評(píng)價(jià)玻爾的電子殼這是一種了不起的創(chuàng)舉，不愧為愛(ài)因斯坦的評(píng)價(jià)玻爾的電子殼層模型是思想領(lǐng)域中最高的音樂(lè)神韻。層模型是思想領(lǐng)域中最高的音樂(lè)神韻。 玻爾理論的優(yōu)點(diǎn)玻爾理論的優(yōu)點(diǎn): 成功解釋了氫原子光譜不連續(xù)的特點(diǎn)。成功解釋了氫原子光譜不連續(xù)的特點(diǎn)。 埃爾溫埃爾溫薛定諤薛定諤 Erwin Schrdinger 奧地利物理學(xué)家?jiàn)W地利物理學(xué)家由于由于“玻爾理論玻爾理論”的局限性，的局限性，192

14、6年奧地利年奧地利物理學(xué)家薛定諤在德布羅伊關(guān)系式的基礎(chǔ)上，物理學(xué)家薛定諤在德布羅伊關(guān)系式的基礎(chǔ)上，對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)做了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，提出了對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)做了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，提出了二階偏微分的的著名的薛定諤方程式。這個(gè)二階偏微分的的著名的薛定諤方程式。這個(gè)方程式的解，如果用三維坐標(biāo)以圖形表示的方程式的解，如果用三維坐標(biāo)以圖形表示的話，就是電子云。電子云是電子在原子核外話，就是電子云。電子云是電子在原子核外空間概率密度分布的形象描述，電子在原子空間概率密度分布的形象描述，電子在原子核外空間的某區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，好像帶負(fù)電荷的核外空間的某區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，好像帶負(fù)電荷的云籠罩在原子核的周圍，人們形象地稱它為云籠罩在

15、原子核的周圍，人們形象地稱它為“電子云電子云”。 電子云模型電子云模型l我們不能預(yù)言它在某一時(shí)刻究竟出現(xiàn)在核外空間的哪個(gè)地我們不能預(yù)言它在某一時(shí)刻究竟出現(xiàn)在核外空間的哪個(gè)地方，只能知道它在某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)有多少。為此，就以單位方，只能知道它在某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)有多少。為此，就以單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)幾率，即幾率密度大小，用小黑點(diǎn)的疏密來(lái)體積內(nèi)電子出現(xiàn)幾率，即幾率密度大小，用小黑點(diǎn)的疏密來(lái)表示。小黑點(diǎn)密處表示電子出現(xiàn)的幾率密度大，小黑點(diǎn)疏處表示。小黑點(diǎn)密處表示電子出現(xiàn)的幾率密度大，小黑點(diǎn)疏處幾率密度小，看上去好像一片帶負(fù)電的云狀物籠罩在原子核幾率密度小，看上去好像一片帶負(fù)電的云狀物籠罩在原子核周圍。周圍。

16、l電子云圖上的一個(gè)小黑點(diǎn)，電子云圖上的一個(gè)小黑點(diǎn)， 并不表示一個(gè)電子，而是表示并不表示一個(gè)電子，而是表示電子在某一時(shí)刻曾在此處出現(xiàn)一次。電子在某一時(shí)刻曾在此處出現(xiàn)一次。l小黑點(diǎn)的小黑點(diǎn)的疏密疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率概率的大小。的大小。 氫原子氫原子電子云電子云圖圖 科學(xué)家科學(xué)家 理論內(nèi)容理論內(nèi)容德謨克利特德謨克利特道爾頓道爾頓湯姆孫湯姆孫盧瑟福盧瑟福玻爾玻爾古典原子論古典原子論近代原子論近代原子論葡萄干面包模型葡萄干面包模型原子結(jié)構(gòu)的行星模型原子結(jié)構(gòu)的行星模型量子化的氫原子模型量子化的氫原子模型填一填填一填古典原子論古典原子論道爾頓原子學(xué)說(shuō)道

17、爾頓原子學(xué)說(shuō)盧瑟福原子結(jié)盧瑟福原子結(jié)構(gòu)行星模型構(gòu)行星模型湯姆孫葡萄干面包模型湯姆孫葡萄干面包模型大量實(shí)驗(yàn)大量實(shí)驗(yàn)觀察推測(cè)觀察推測(cè)電子和電子和X射射線的發(fā)現(xiàn)線的發(fā)現(xiàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)玻爾原子模型玻爾原子模型（量子化學(xué)）（量子化學(xué)） 作業(yè)：作業(yè)：1.新課標(biāo)新課標(biāo)走進(jìn)新課程走進(jìn)新課程第一章第一節(jié)第一章第一節(jié)2. 預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)1.2并完成并完成練習(xí)冊(cè)練習(xí)冊(cè)1.23.一課一練一課一練第一章第一節(jié)第一章第一節(jié)瑪麗亞瑪麗亞斯克沃多夫斯卡斯克沃多夫斯卡-居里居里 Maria Sklodowska-Curie波蘭裔法國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家波蘭裔法國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家 發(fā)現(xiàn)鐳和釙（發(fā)現(xiàn)鐳和釙（p）兩種天然放射性）兩種天然放射性元素，元素，1903年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，1911年獲得諾貝爾