正常状态下，原子中的电子尽可能在离核最近、能 量最低的轨道上运动(基态)。
基态
吸收能量(跃迁) 激发态(电子处于能 放出能量 量较高的状态)
处于激发态的电子不稳定，要跳回到能量较低的轨
道，以光的形式放出能量(即光谱谱线对应的能量)。
En(2)- En(1) = hν
h — Planck常数 ν — 光的频率
征频率的X射线，其频率由原子序数所决定。
7.1.2 原子结构模型和氢原子发射光谱
经典理论在原子结构问题上遇到了不可克服的困难。
经典理论不能建立一个稳定的原子模型； 加速电子所产生的辐射，其频率是连续分布的，这
与原子光谱是分立的谱线的事实不符； 不能解释光谱的规律性。
连续光谱
带状光谱
Hδ Hγ
➢ 1803年，英国人道尔顿（J.Dalton）创 立了现代“原子学说”。他主张用原 子的化分与化合来说明各种化学现象 和各种化学定律之间的内在联系，这 就抓住了化学的核心和最本质的问题。 道尔顿
(1766-1844)
➢ 道尔顿学说的核心是指明原子质量是元素的最本 质的特征，他不自觉地运用了量变到质变的规律 ，提出了重视测定原子量的历史任务，导致元素 周期律的发现，开创了化学科学的全面、系统发 展的新时期。但道尔顿不能区分原子和分子，把 “原子”这个词既用单质，也用于化合物。
➢ 希腊的泰勒斯（Thales，公元前624-547）：“万物 之源是水” ；
➢ 亚里斯多德（希腊，ristotle，公元前384-322）：万 物的组成都源自以热、冷、干、湿按不同比例组合 起来的四种“元素”：火、气、水、土，这就是 “元素论”的萌芽；
➢ 十八世纪后期，天平的普遍应用导致定量守恒定律、 定比定律和倍比定律的发现。
电子所处轨迹不是任意的，是不连续的。
mrv n h
2
电子在不同的原子轨道间跃迁时，才能发生能 量的辐射或吸收 。
氢原子轨道能级
成功地解释了氢原子和类氢离子(如He+、Li2+)的 光谱的产生和不连续生，推动了原子结构的发展；
严重的局限性。只能解释单电子原子(或离子) 光谱的一般现象，不能解释多电子原子光谱 ， 也不能说明氢原子光谱的精细结构；
Hβ
410.2 434.0 486.1
7.31 6.91 6.07
ν= c/λ, c 为光速
Hα
656.3 λ/nm
4.57 ( x1014 ) ν /s-1
氢原子发射光谱的经验公式（巴尔末式）：
v
3.289
1015
(
1 22
1 n2
)s1
n = 3, 4, 5, 6
n = 3 红（Hα）
n = 5 蓝（Hγ ）
h — Planck常数 ν —光的频率
ν = En３ - En２
-2.42×10-19 J- (-5.45×10-19 J)
=
h
6.626×10-34 J·s
= 4.57×1014 s-1
c(光速) λ3→2 = ν3→2
3×108 m·s-1 =
4.57×1014 s-1
= 656.5 nm
(3)．量子化条件
➢ 1811年，意大利物理学家阿佛加德罗 (A.Avogadro)提出分子概念并加以补充 ，发展成为“原子-分子论”。
阿佛加德罗
(1776-1856)
近代的原子结构理论是建立在电子的发现和放射性的 各种事实的基础上的。
1859年发现阴极射线。 1897年汤姆逊（J.J.Thomson）证明阴极射线是带
波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能描 述原子内电子运动规律的量子力学原子模型。
1922年由于对原子结构理论的重大贡献，玻尔获得诺贝 尔物理奖。
7.2 原子结构的近代概念
20世纪初，发现光具有波粒二象性，既具有微粒的性质， 也具有波动的性质；
第七章 原子结构和元素 周期性
7.1 原子结构理论的发展
宇宙是由什么东西构成的？
➢ 希腊哲学家谟克里特（Democritus，公元前460-370） 认为，宇宙万物皆由极微小的、硬的、不可穿透的、 不可分割的粒子组成。他称这些粒子为原子 （Atomos）, 希腊文的意思是“不可分割的” ；
➢ 战国末年《尚书》记载：“五行（金、木、水、火、 土）学说”；
n→∞ 时 ， 电 子 所 处 的 轨道能量定为零。
n
En/J
1
-2.17910-18
2
-5.4510-19
3
-2.4210-19
4
-1.3610-19
5
-8.7210-20
6
-6.0510-20
n越小, 离核越近, 轨道能量 越低, 势能值越负。
如 氢原子光谱中的Hα线
En3 – En2 = hν
✓ 爱因斯坦提出： E＝h vE : Fra bibliotek子能量 ν: 频率
h : 普朗克常数
6.625×10－34 J·s
✓ 1913年，玻尔在Plank量子力学的基础上，提出了玻尔 理论 。
玻尔氢原子模型的要点：
(1)．行星模型 假定氢原子核外的电子是处在一定的线性轨道上 绕核运行的。
(2)．定态假设 氢原子中的电子在原子核周围有确定半径和能量 的圆形轨道中运动。电子在这些轨道上运动既不 放出能量也不吸收能量。
负电的粒子（电子），并提出“浸入模型”。
1911年卢瑟福（E.Rutherford）利用α 粒子散射实验确认了原子核的存在， 建立了原子结构的“行星模型”。
摩斯莱（H.Moseley，1887-1915），英国
卢瑟福
物理学家，曾研究了50多个元素的X射线光谱研究。
发现：每种元素被阴极射线轰击时，能发射出具有特
• 其频率具有一定的规律。
物质受到高能量激发后，会以光谱的形式发射出能量， 经分光后所得的按波长顺序排列的若干条不连续的谱 线称为原子发射光谱。 不同元素的原子发射光谱不同。
✓ 1900年，普朗克（Plank）提出“量子论”：任何一辐 射物体（原子）不能连续吸收或发射能量，而是以一 不连续的量一份一份地吸收或者发射辐射能。每一份 不连续的量称为量子。
n = 4 青（Hβ ） n = 6 紫（Hδ ）
里德堡公式：v
3.289
1015
(
1 n12
1 n2 2
)s1
n1 < n2 ，均为正整数
紫外光区 可见光区
红外光区（有远近之分）
400nm Hδ Hγ Hβ Hα 700nm
赖曼系 巴尔曼系
派兴系
原氢子原子发发射射光光谱谱特特征征：: • 不连续光谱，即线状光谱；