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高中一~高中二年级 (15-17岁)

原子模型的演变

Atomic Models

每当有新的实验结果出现,原子模型就会更新。 汤姆孙发现电子提出葡萄干模型,卢瑟福用α散射发现原子核,玻尔用量子化轨道解释线状光谱。 在玻尔模型里,电子能量由主量子数n量子化,能级之间跃迁时会发出特定波长的光。 在这一页,你可以沿时间线看模型演变,并改变主量子数来观察能级与跃迁。

原子模型为何变化?
💡 核心:新实验 → 新模型
①汤姆孙:发现电子 → 葡萄干模型(正电荷中含电子)
②卢瑟福:α粒子散射 → 核模型(发现原子核)
③玻尔:线状光谱 → 轨道模型(量子化)
④现代:电子波动性 → 原子轨道模型(概率分布)
玻尔模型 — 能级
2
氢原子能级
En = -13.6n2 [eV]
n越大能量越高(接近0)
电子跃迁时的光能
ΔE = E - E = hν
h:普朗克常数、ν:频率
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①n=1:基态 → E = -13.6 eV(最稳定)
②n=2:第一激发态 → E = -3.4 eV
③n越大间距越小
④n→∞时 E→0(电离)
线状光谱与电子跃迁
光子能量
E = hν = hcλ
h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s
💡 电子跃迁与光
①电子从高n落到低n时发光
②能级差越大频率越高(波长越短)
③氢的线光谱 = 跃迁能的证据
④跃迁至基态(n=1):紫外线(莱曼系)
⑤跃迁至n=2:可见光(巴尔末系)
动手算一算
例题 1
在卢瑟福的α粒子散射实验中,大多数粒子直线通过,但少数以大角度被弹回。由此可知原子的结构是?
1
解读大多数粒子直接穿过这一事实。
多数直行 → 原子内部大多为空
2
解读少数粒子以大角度弹回这一事实。
少数大角度散射 → 存在又小又重的(+)原子核
发现原子核(中心又小又重的+电荷)
只有质量与正电荷集中在极小的核心,才能解释大角度散射。
例题 2
玻尔模型不同于汤姆孙·卢瑟福模型,能够解释的现象是?
1
假设电子并非处处存在,而只存在于特定位置。
电子只存在于特定的能级(轨道)
2
把光看作电子在能级间跃迁时的放出与吸收。
能级跃迁放出/吸收特定频率的光 → 线状光谱
氢原子的线状光谱
只有能级被量子化,才会出现不连续的线状光谱。
总结
玻尔能级
En = -13.6n2 [eV]
氢原子电子能量
跃迁能
ΔE = 13.6(1nf2 - 1ni2) [eV]
ni → nf 跃迁的能量变化
2021 评价院模考化学Ⅰ类题改编
最早解释氢原子不连续线状光谱的原子模型是?
道尔顿模型
汤姆孙模型
卢瑟福模型
玻尔模型
现代原子轨道模型
④ 玻尔模型
1
汤姆孙·卢瑟福模型无法解释线状光谱。
2
玻尔将电子能级量子化,从而解释了线状光谱。
玻尔:能级量子化 → 解释不连续线状光谱
🎯 考试重点
①顺序:汤姆孙→卢瑟福→玻尔→现代
②玻尔局限:只能解释氢
③E_n = -13.6/n² 必须背
④线光谱 = 不连续能级的证据
⑤n=1基态最稳定(能量最低)
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