Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo - Trường THPT nội trú tỉnh Hà Giang

Häc sinh líp 11A2 chµo mõng 
®Õn dù giê häc ! 
c¸c thÇy c« gi¸o 
Häc sinh líp 12c chµo mõng 
TRƯỜNG PTDT NỘI TRÚ TỈNH HÀ GIANG 
1. Nội dung của thuyết lượng tử ánh sáng: 
Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là phôtôn. 
Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, các phôtôn đều giống nhau, mỗi phôtôn mang năng lượng bằng  = hf. 
Trong chân không, phôtôn bay với tốc độ c = 3.10 8 m/s dọc theo các tia sáng. 
Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một phôtôn. Phôtôn chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động không có phôtôn đứng yên 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 2. Quang phổ vạch phát xạ của hidro trong vùng ánh sáng nhìn thấy gồm các vạch có màu: 
a. Đỏ, lục, lam, tím 
b. Vàng, lam, chàm, tím 
c. Đỏ, lam, chàm, tím 
d. Lục, lam, chàm, tím 
Đáp án: C ( đỏ , lam , chàm , tím ) 
Một trong những 
thành công lớn của thuyết lượng tử ánh sáng là giải thích được hiện tượng tạo thành quang phổ vạch, ví dụ như đối với quang phổ của hidro 
Bài 33 MẪU NGUYÊN TỬ BO 
I. MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ 
II. CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ 
1. Tiên đề về các trạng thái dừng 
2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử 
III. QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO 
NỘI DUNG BÀI 
I. Mô hình hành tinh nguyên tử 
 Trình bày mẫu hành tinh nguyên tử của Rơdơpho ? 
M ô hình nguyên tử của R ơdơph o : 
- P roton và neutron tạo nên hạt nhân nguyên tử, e chuyển động xung quanh và k hối lượng của e rất nhỏ so với khối lượng của hạt nhân nguyên tử. 
- Các e chỉ tồn tại và chuyển động trên 1 quỹ đạo xác định 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 
 * không giải thích được tính bền vững của nguyên tử, tại sao e lại có thể ổn định trong nguyên tử mà không bị rơi vào hạt nhân 
* không giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử đặc biệt là của Hidro. 
Mẫu này gặp khó khăn gì? 
 Mẫu nguyên tử Bo (Bohr) đề xướng vào năm 1913. 
Electron 
 e - chuyển động trên nhiều quỹ đạo khác nhau phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của nguyên tử 
Hạt nhân 
Theo BO nguyên tử tồn 
 tại trong những trạng 
thái nào? Qu ỹ đạo 
chuyển động của 
elêctron có đặc điểm 
gì? Khi nào thì 
nguyên tử bức xạ 
 hay hấp thụ 
ánh sáng? 
II. CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ : 
	 1. Tiên đề về các trạng thái dừng: 
	 * Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng th ì nguyên tử không bức xạ (không phát ra ánh sáng) 
	* Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng. 
HẠT NHÂN 
Ở trạng thái dừng (trạng thái có năng lượng xác định), nguyên tử không phát ra bức xạ (không phát ra ánh sáng) 
Electron chuyển động trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định 
 Dựa vào tiên đề thứ nhất của Bo, ta có thể kết luận gì về tính bền vững của nguyên tử ??? 
 Giải thích tính bền vững của nguyên tử: nguyên tử chỉ tồn tại trong các trạng thái dừng 
( trạng thái bền vững) khi đó elêctron chuyển động trên quỹ đạo có bán kính xác định nên không bị rơi vào hạt nhân 
HẠT NHÂN 
r 0 
4r 0 
9r 0 
Bán kính thứ nhất 
Bán kính thứ hai 
Bán kính thứ ba 
 X ét với nguyên tử hidro các bán kính tăng theo quy luật nào ? 
Bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỉ lệ thuận với bình phương của các số nguyên liên tiếp 
  Nguyên tử hidro: 
r 1 = 1 2 .r 0 = r 0 
(trong đó r 0 = 5,3.10 – 11 m là bán kính Bo) 
r 2 = 2 2 .r 0 = 4.r 0 ; r 3 = 3 2 .r 0 = 9.r 0 
r 4 = 4 2 .r 0 = 16.r 0 ; r 5 = 5 2 .r 0 = 25.r 0 
Bán kính: r 0 4r 0 9r 0 16r 0 25r 0 36r 0 
Tên quỹ đạo: K L M N 0 P 
 Năng lượng của nguyên tử gồm các dạng năng lượng nào? 
	* Động năng chuyển động của electron 
	* Thế năng tương tác tĩnh điện giữa electron và hạt nhân 
HẠT NHÂN 
Bình thường, nguyên tử ở trong trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất. 
 Electron chuyển động trên quỹ đạo có bán kính nhỏ nhất. 
Trạng thái n à y gọi là trạng thái cơ bản 
Quỹ Đạo K 
II. CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ : 
	 1. Tiên đề về các trạng thái dừng: 
 
HẠT NHÂN 
 = hf 
Quỹ đạo L 
Quỹ đạo K 
Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử sẽ chuyển lên các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn , elêctron chuyển động trên quỹ đạo có bán kính lớn hơn, các trạng thái này gọi là các trạng thái kích thích. 
 
HẠT NHÂN 
Trạng thái kích thích có năng lượng càng cao thì bán kính quỹ đạo electron càng lớn 
tr ạng thái đó càng kém bền vững 
 
Thời gian nguyên tử ở trạng thái kích thích d à i hay ngắn ? 
HẠT NHÂN 
 = hf 
Quỹ đạo L 
Quỹ đạo K 
Sau đó nó chuyển dần về các trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn, electron chuyển về các quỹ đạo có bán kính nhỏ hơn v à phát ra bức xạ 
Thời gian sống trung bình của nguyên tử ở các trạng thái kích thích rất ngắn (10 – 8 s) 
Cuối cùng nguyên tử trở về trạng thái cơ bản, electron trở về quỹ đạo có bán kính nhỏ nhất 
 
2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : 
* Bức xạ: Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng cao (E n ) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E m ) 
 thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n – E m . 
 = E n - E m 
E n 
E m 
 = hf nm = E n – E m 
 
2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử : 
Hấp thụ: Ngược lại nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng thấp E m mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng  đúng bằng hiệu E n – E m thì nó sẽ chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao hơn( E n ) 
Nếu phôtôn có năng lượng cao hơn hiệu E n – E m thì nguyên tử có hấp thụ được không? 
 = E n - E m 
E m 
E n 
 Nếu một chất hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào thì nó cũng có thể phát ra ánh sáng có bước sóng ấy. 
 
Quang phổ vạch phát xạ: khi electron chuyển từ mức năng lượng cao E cao về mức năng lượng thấp E thap thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng hf = E cao – E thap, tức là có bước sóng xác định hay màu sắc xác định 
- Quang phổ hấp thụ: khi nguyên tử đang ở mức năng lượng thấp E thap hấp thụ được năng lượng của một phôtôn hf = E cao – E thap trong chùm sáng trắng thì nó sẽ chuyển lên mức năng lượng cao E cao làm chùm sáng trắng bị mất đi một sóng ánh sáng đơn sắc nên trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối đúng vị trí của vạch màu trong quang phổ phát xạ 
III. QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO :   
 Tại sao quang phổ phát 
xạ của hidro lại là quang 
phổ vạch? Tại sao các 
vạch đó lại có màu 
đỏ , lam , chàm , tím ? 
 
Quang phổ vạch phát xạ của hidro trong vùng ánh sáng nhìn thấy 
L 
M 
N 
O 
P 
- Vạch đỏ : Ứng với sự 
chuyển quỹ đạo của 
electron từ M về L 
- Vạch lam : Ứng với sự 
chuyển quỹ đạo của 
electron từ N về L 
- Vạch chàm : Ứng với sự 
 chuyển quỹ đạo của 
electron từ O về L 
- Vạch tím : Ứng với sự 
 chuyển quỹ đạo của 
electron từ P về L 
QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIĐRÔ 
M 
L 
N 
O 
P 
Câu 1 : Trạng thái dừng là 
trạng thái electron không chuyển động quanh hạt nhân 
trạng thái ổn định của hệ thống nguyên tử. 
trạng thái đứng yên của nguyên tử 
trạng thái hạt nhân không dao động 
CỦNG CỐ 
C âu 2: Chọn câu sai trong tiên đề về các trạng thái dừng 
a. Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. 
b. Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng 
c. Trong các trạng thái dừng, electron chuyển động trên các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định. 
d. Trong trạng thái dừng, electron dừng lại không chuyển động 
Câu 3: Chọn câu sai trong tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng 
a. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng cao E n sang trạng thái dừng có năng lượng thấp E m thì nó phát ra phôton có năng lượng đúng bằng E n – E m 
b. Khi nguyên tử đang ở trạng thái có năng lượng thấp E m hấp thu được một phôton có năng lượng đúng bằng hiệu E n – E m thì nó chuyển lên trạng thái năng lượng E n 
c. Khi nguyên tử phát xạ hoặc hấp thụ năng lượng, nó phải thay đổi trạng thái dừng 
d. Tiên đề 2 của Bo giải thích được sự phát xạ quang phổ liên tục của nguyên tử 
Câu 4: Xét 3 mức năng lượng E K , E L và E M của nguyên tử hidrô. Một phôtôn có năng lượng bằng E M – E K bay đến gặp nguyên tử này. Nguyên tử sẽ hấp thụ phôtôn và chuyển trạng thái như thế nào? 
a. Không hấp thụ 
b. Hấp thụ nhưng không 
chuyển trạng thái 
c. Hấp thụ rồi chuyển 
thẳng lên M 
d. Hấp thụ rồi chuyển từ K lên L rồi lên M 
E K 
E L 
E M 
 Chúc các thầy cô và các em nhiều sức khoẻ, nhiều niềm vui!