核外电子运动状态 核外电子坛动状态 得用肉围 2= 2-4 核外电子运动状态 巴尔费的经数方程引发了一股研究各种元素的光 v=t=Rd 上式中的常最，后入称为重鱼常，其值为 10m 类然原于是指H、L山户等原于核外只有一个电 子的离子。 当n 到的是可见 核外电子运动状态 核外电子运动状态 外电子在轨道上运行时具有一定的 的不食 定事定态叫 复子能够定存在所必 、发 卢瑟福，正. 核外电子运动状态 核外电子运动状态 、跃迁则 动道的 电子意电 电子吸收光子就会联迁到鲍量较高的激发态， 反过来，嫩发态的电子会放出光子，返同盖态或能 =1,2,3,4,5, 量牧低的澈发态：光子的能量为联前后两个能级 这一要点称为于化条件，这是我尔为了解释 他受到2  （从上到下）氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱 然而，直到本世纪初，人们只知道物质在高温或电 激励下会发光，却不知道发光机理；人们知道每种元素 有特定的光谱，却不知道为什么不同元素有不同光谱。 核外电子运动状态 核外电子运动状态 氢光谱是所有元素的光谱中最简单的光谱。在可见 光区，它的光谱只由几根分立的线状谱线组成,其波长 和代号如下所示： 谱线 H α H β H γ H δ H e …  编号(n) １ ２ ３ ４ ５ …  波长/nm 656.279  486.133  434.048  410.175  397.009 …  不难发现，从红到紫,谱线的波长间隔越来越小。 ｎ>5的谱线密得用肉眼几乎难以区分。1883年，瑞士 的巴尔麦（J.J.Balmer 1825­1898）发现，谱线波长(λ) 与编号(n)之间存在如下经验方程： l = ¥ - 3646 00 4 2 2 . n n 核外电子运动状态 后来，里德堡(J.R.Rydberg 1854­1919)把巴尔麦 的经验方程改写成如下的形式： ˜ ¯ ˆ Á Ë Ê = = • -2 21 2 1 n R  c cl n 上式中的常数Ｒ • 后人称为里德堡常数，其数值为 1.09677×10 7m­1。 氢的红外光谱和紫外光谱的谱线也符合里德堡方 程，只需将1/2 2改为1/n1 2 ,n1=1,2,3,4;而把后一个n改写 成n2=n1+1,n 1+2,…即可。当ｎ1=2时,所得到的是可见光 谱的谱线,称为巴尔麦系,当n 1=3,得到氢的红外光谱,称 为帕逊系,当n 1=1,得到的是氢的紫外光谱,称为来曼系。 核外电子运动状态 巴尔麦的经验方程引发了一股研究各种元素的光 谱的热潮，但人们发现，只有氢光谱(以及类氢原子 光谱)有这种简单的数学关系。 类氢原子是指He + 、Li 2+ 等原子核外只有一个电 子的离子。 里德堡把巴尔麦的方程作了改写大大促进了揭示 隐藏在这一规律后面的本质,这是科学史上形式与内 容的关系的一个典型例子。寻找表达客观规律的恰当 形式是一种重要的科学思维方法。 核外电子运动状态 二、玻尔理论 1913年,年轻的丹麦物理学家玻尔在总结当时最 新的物理学发现（普朗克黑体辐射和量子概念、爱因 斯坦光子论、卢瑟福原子带核模型等）的基础上建立 了氢原子核外电子运动模型,解释了氢原子光谱，后 人称为玻尔理论。玻尔理论的要点如下： 1、行星模型 假定氢原子核外电子是处在一定的线性轨道上绕 核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样。 这是一种“类比”的科学思维方法。因此，玻尔的 氢原子模型形象地称为行星模型。后来的新量子论根 据新的实验基础完全抛弃了玻尔行星模型的“外壳”， 而玻尔行星模型的合理“内核”却被保留了，并被赋予 新的内容。 核外电子运动状态 2、定态假设 假定氢原子的核外电子在轨道上运行时具有一定的、 不变的能量,不会释放能量,这种状态被称为定态。 能量最低的定态叫做基态；能量高于基态的定态叫 做激发态。 据经典力学，电子在原子核的正电场里运行，应不 断地释放能量，最后掉入原子核。如果这样，原子就会 毁灭，客观世界就不复存在。 因此，定态假设为解释原子能够稳定存在所必需。 玻尔从核外电子的能量的角度提出的定态、基态、激发 态的概念至今仍然是说明核外电子运动状态的基础。 核外电子运动状态 3、量子化条件 玻尔假定，氢原子核外电子的轨道不是连续 的，而是分立的，在轨道上运行的电子具有一定的 角动量（L=mvr，其中m电子质量，v电子线速度，r 电子线性轨道的半径），只能按下式取值： L n h = n = 2 1 2 3 4 5 p ,  ,  ,  ,  ,L 这一要点称为量子化条件。这是玻尔为了解释 氢原子光谱提出它的模型所作的突破性假设。 如果氢原子核外电子不具有这样的量子化条 件，就不可能有一定的能量。量子化条件是违背经 典力学的，是他受到普朗克量子论和爱因斯坦光子 论的启发提出来的。上式中的正整数n称为量子数。 核外电子运动状态 4、跃迁规则 电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态， 反过来，激发态的电子会放出光子，返回基态或能 量较低的激发态；光子的能量为跃迁前后两个能级 的能量之差，这就是跃迁规则，可以用下式来计算 任一能级的能量及从一个能级跃迁到另一个能级时 放出光子的能量： J  2 179  10  2 18 n  .  E - - ¥ = ˜ ¯ ˆ Á Ë Ê D = ¥ - - 2 2 2 1 18 1 1 2179 10 n n E