原子结构与元素周期律

将分别给出这几条谱线的波长。可见区的这几条谱线被命
名为 Balmer 线系。
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1913 年瑞典物理学家 Rydberg 找出了能概括谱线的 波数之间普遍联系的经验公式
11 σ= RH ( - )
n12 n22
（6－2）
式（6－2）称为 Rydberg 公式，式中σ为波数（指 1 cm的
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6－1－3 玻尔理论
1900 年，德国科学家 Planck 提出了著名的量子论。 Planck 认为在微观领域能量是不连续的，物质吸收或放 出的能量总是一个最小的能量单位的整倍数。这个最小的 能量单位称为能量子。
1905 年瑞士科学家 Einstein 在解释光电效应时，提 出了光子论。Einstein 认为能量以光的形式传播时，其最 小单位称为光量子，也叫光子。光子能量的大小与光的频
• Βιβλιοθήκη Baidu学反应只是改变了原子的结合方式，是使反应前
的物质变成了反应后的物质可编。辑ppt
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Dalton 的原子论解释了一些化学现象，极大地推动 了化学的发展，特别是他提出了原子量的概念，为化学进 入定量阶段奠定了基础。
但是这一理论不能解释同位素的发现，没有说明原子 与分子的区别，不能阐明原子的结构与组成。
1896 年法国物理学家 A. H. Becquerel 对几十种荧光
物质进行实验，意外地发现了铀的化合物放射出一种新型
射线。法国化学家 M. S. Curie以铀的放射性为基础进行
研究，陆续发现了放射性元素镭、钋等，发现了放射过程
中的α 粒子、β 粒子和γ 射线。
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1911 年，Rutherford 根据α粒子散射的实验，提出了 新的原子模型，称为原子行星模型或核型原子模型。该模 型认为原子中有一个极小的核，称为原子核，它几乎集中 了原子的全部质量，带有若干个正电荷。而数量和核电荷 相等的电子在原子核外绕核运动，就像行星绕太阳旋转一 样，是一个相对永恒的体系。
图 6－1 氢原子光谱实验示意图
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氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱线， 通常用 H，H，H，H 来表示，见图 6－2。
图 6－2 氢原子的线状光谱
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1883 年瑞士物理学家 Balmer 提出了下式
n2 =B
n2 -4
（6－1）
作为 H，H，H，H 四条谱线的波长通式。式中 为波 长，B 为常数，当 n 分别等于3，4，5，6 时，式（6－1）
第 6章 原子结构与元素周期律
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6－1 近代原子结构理论的确立 6－1－1 原子结构模型
古希腊哲学家 Democritus 在公元前 5 世纪指出，每 一种物质是由一种原子构成的；原子是物质最小的、不可 再分的、永存不变的微粒。 原子 atom 一词源于希腊语， 原义是“不可再分的部分”。
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直到 18 世纪末和 19 世纪初，随着质量守恒定律、当 量定律、倍比定律等的发现，人们对原子的概念有了新的 认识。1805 年，英国化学家 J. Dalton 提出了化学原子论。 其主要观点为:
• 每一种元素有一种原子；
• 同种元素的原子质量相同，不同种元素的原子质量 不相同； • 物质的最小单位是原子，原子不能再分；一种原子 不会转变成为另一种原子；
e∕m = 1.7588×108 Cg-1。
1909年美国科学家 R. A. Millikan 通过他的有名的油 滴实验，测出了一个电子的电量为 1.602×10-19 C，通过 电子的荷质比得到电子的质量 m = 9.11×10-28 g。
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放射性的发现是 19 世纪末自然科学的另一重大发现。 1895 年德国的物理学家 W. C. Rongen 首先发现了 X－射 线。这种射线最初是由真空放电管中高能量的阴极射线撞 击玻璃管壁而产生的，用高速电子流轰击阳极靶也可产生 X射线。X-射线能穿过一定厚度的物质，能使荧光物质发 光，感光材料感光，空气电离等。
长度相当于多少个波长），RH 称为里德堡常数，其值为 1.097105 cm-1，n1 和 n2 为正整数，且 n2 n1。后来在紫 外区发现的 Lyman 线系，在近红外区发现的 Paschen 线
系和在远红外区发现的 Bracket 线系等谱线的波数也都很
好地符合 Rydberg 公式。
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1932 年英国物理学家 J. Chadwick 进一步发现穿透性 很强但不带电荷的粒子流，即中子。后来在雾室中证明， 中子也是原子核的组成粒子之一。由此，才真正形成了经 典的原子模型。
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6－1－2 氢原子光谱
用如图 6－1 所示的实验装置，可以得到氢的线状光 谱，这是最简单的一种原子光谱。
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任何原子被激发时，都可以给出原子光谱，而且每种 原子都有自己的特征光谱。这使人们意识到原子光谱与原 子结构之间势必存在着一定的关系。当人们试图利用 Rutherford 的有核原子模型从理论上解释氢原子光谱时， 这一原子模型受到了强烈的挑战。
1913 年，丹麦物理学家 Bohr 提出了新的原子结构理 论，解释了当时的氢原子线状光谱，既说明了谱线产生的 原因，也说明了谱线的波数所表现出的规律性。
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19 世纪末和 20 世纪初，在电子、质子、放射性等一 批重大发现的基础上，建立了现代原子结构模型。
虽然人类很早就从自然现象中了解了电的性质，但对 电的本质认识是从 18 世纪末叶对真空放电技术的研究开 始的。
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1879 年，英国物理学家 W.Crookes 发现了阴极射线。 随后，在 1897 年英国物理学家 J. J. Thomson 进行了测定 阴极射线荷质比的低压气体放电实验，证实阴极射线就是 带负电荷的电子流，并得到电子的荷质比
英国物理学家 G. J. Mosley 在 1913 年证实了原子核 的正电荷数等于核外电子数，也等于该原子在元素周期表 中的原子序数。
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虽然早在 1886 年德国科学家 E. Goldstein 在高压放 电实验中发现了带正电粒子的射线，直到 1920 年人们才 将带正电荷的氢原子核称为质子。