化學(xué)選修3原子結(jié)構(gòu)課件

1、第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu) 1公元前公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德德 謨克利特謨克利特等人認(rèn)為等人認(rèn)為 ：萬物是由：萬物是由 大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，大量的不可分割的微粒構(gòu)成的， 即原子。即原子。 219世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家道爾頓道爾頓提出近提出近 代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可 分割的實(shí)心球體。分割的實(shí)心球體。 1、一切物質(zhì)都是由不可見的、不可分割、一切物質(zhì)都是由不可見的、不可分割 的原子組成，原子不可自生自滅的原子組成，原子不可自生自滅 2、同種類的原子在質(zhì)量、形狀和性質(zhì)上完、

2、同種類的原子在質(zhì)量、形狀和性質(zhì)上完 全相同，不同種類的原子則不同全相同，不同種類的原子則不同 3、每一種物質(zhì)都是由它自己的原子構(gòu)成。、每一種物質(zhì)都是由它自己的原子構(gòu)成。 單質(zhì)是由簡(jiǎn)單原子組成，化合物是由復(fù)雜單質(zhì)是由簡(jiǎn)單原子組成，化合物是由復(fù)雜 原子組成。復(fù)雜原子的質(zhì)量等于組成它的原子組成。復(fù)雜原子的質(zhì)量等于組成它的 簡(jiǎn)單原子的質(zhì)量總和。簡(jiǎn)單原子的質(zhì)量總和。 3 318971897年英國(guó)科學(xué)家年英國(guó)科學(xué)家湯姆生湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。發(fā)現(xiàn)了電子。 原子是一個(gè)平均分配著正電荷的粒子，其原子是一個(gè)平均分配著正電荷的粒子，其 中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而 形成中性

3、原子形成中性原子 41911年，英國(guó)物理學(xué)家年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福盧瑟福 電子繞核旋轉(zhuǎn)的原子結(jié)構(gòu)模型電子繞核旋轉(zhuǎn)的原子結(jié)構(gòu)模型 51913年，丹麥科學(xué)家年，丹麥科學(xué)家玻爾玻爾核外電核外電 子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型 620世紀(jì)世紀(jì)20年代中期，奧地利物理學(xué)家年代中期，奧地利物理學(xué)家 薛定諤薛定諤等人以等人以量子力學(xué)量子力學(xué)為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)電子云電子云 模型模型 近近 代代 原原 子子 論論 發(fā)發(fā) 現(xiàn)現(xiàn) 電電 子子 帶核原子結(jié)構(gòu)模型帶核原子結(jié)構(gòu)模型 軌道原子結(jié)構(gòu)模型軌道原子結(jié)構(gòu)模型 1.德謨克利特的古代原子學(xué)說德謨克利特的古代原子學(xué)說 2.道爾頓的近代原子學(xué)說（模型）道爾頓的近

4、代原子學(xué)說（模型） 3.湯姆生原子模型湯姆生原子模型 4.盧瑟福原子模型盧瑟福原子模型 5.玻爾原玻爾原 子模型子模型 6.電子云模型電子云模型 原子結(jié)構(gòu)的衍變過程原子結(jié)構(gòu)的衍變過程 12 原子原子 原子核原子核 核外電子核外電子 質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 核電荷數(shù)核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)核外電子數(shù) 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)中子數(shù) 按原子核外電子能量的差異，可以將核外按原子核外電子能量的差異，可以將核外 電子分為不同的能層即電子層。電子分為不同的能層即電子層。 二、能層與能級(jí)二、能層與能級(jí) 1.能層：（能層：（即電子層）即電子層） 能層能層 12345n 符號(hào)符號(hào) KLM

5、NO 212222232 242252 2n2 （1）先排能量低的電子層，再排能量高的）先排能量低的電子層，再排能量高的 電電 子層，由里往外。子層，由里往外。 （2）每一層最多容納電子數(shù)：）每一層最多容納電子數(shù)：2n2個(gè)。個(gè)。 （3）最外層電子數(shù)不超過）最外層電子數(shù)不超過8個(gè)個(gè) （K層為最外層時(shí)不超過層為最外層時(shí)不超過2個(gè)）。個(gè)）。 （4）次外層電子數(shù)不超過）次外層電子數(shù)不超過18個(gè)，個(gè)， 倒數(shù)第三層不超過倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。個(gè)。 核外電子的排布規(guī)律核外電子的排布規(guī)律: 規(guī)定：任一能層的能級(jí)總是從規(guī)定：任一能層的能級(jí)總是從 s 能級(jí)開始，能級(jí)開始， 依次稱依次稱p、d、f、g能級(jí)能級(jí) 在

6、多電子原子中，同一能層的電子的能量也可能在多電子原子中，同一能層的電子的能量也可能 不同，可以將它們分為不同的能級(jí)（既亞層）不同，可以將它們分為不同的能級(jí)（既亞層） 2、能級(jí)、能級(jí):（既電子亞層）（既電子亞層） 能層能層 K L M N O 能級(jí)能級(jí) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 最多最多 電子電子 數(shù)數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 1、原子核外電子的每一個(gè)能層最多可容納的電、原子核外電子的每一個(gè)能層最多可容納的電 子數(shù)與能層的序數(shù)子數(shù)與能層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？間存在什么關(guān)系？ 2、不同能層分別有多少個(gè)能級(jí)，與能層的序數(shù)、不同能層分

7、別有多少個(gè)能級(jí)，與能層的序數(shù) 間存在什么關(guān)系？間存在什么關(guān)系？ （所含能級(jí)個(gè)數(shù)能層序數(shù)（所含能級(jí)個(gè)數(shù)能層序數(shù) n） （2n2 ） s 122 p 326 d 5210 f 7214 g 9218 不同能層中的不同能層中的s s、p p、d d、f f、g g能級(jí)能級(jí)最多最多能能 容納的電子數(shù)是相同的，各為：容納的電子數(shù)是相同的，各為： 3、英文字母相同的不同能級(jí)中所、英文字母相同的不同能級(jí)中所 能容納的最多電子數(shù)是否相同？能容納的最多電子數(shù)是否相同？ 三、構(gòu)造原理三、構(gòu)造原理 原子核外電子排布必須遵循原子核外電子排布必須遵循 一定的能級(jí)順序進(jìn)行填充一定的能級(jí)順序進(jìn)行填充 構(gòu)造原理構(gòu)造原理 存在

8、著能級(jí)交錯(cuò)存在著能級(jí)交錯(cuò) 1s-2s-2p-3s-3p-4s-1s-2s-2p-3s-3p-4s- -3d-4p-5s-4d-3d-4p-5s-4d- 核外電子排布的核外電子排布的 構(gòu)造原理圖構(gòu)造原理圖 練習(xí)：練習(xí)： 試書寫試書寫N、Cl、K、26Fe原子原子 的的 核外電子排布式核外電子排布式 原子的電子排布遵循構(gòu)造原理使原子的電子排布遵循構(gòu)造原理使整整 個(gè)原子的能量個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，處于最低狀態(tài)， 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱能量最低原理能量最低原理 電子排布式可以簡(jiǎn)化，如可以把鈉的電子排布式可以簡(jiǎn)化，如可以把鈉的 電子排布式寫成電子排布式寫成【Ne】3s1。試問：。試問： 上式方括號(hào)中的符號(hào)的意義是

9、什么？上式方括號(hào)中的符號(hào)的意義是什么？ 你能仿照鈉原子的簡(jiǎn)化電子排布式寫你能仿照鈉原子的簡(jiǎn)化電子排布式寫 出出O、Si、Fe的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？ 道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了很大的作用。道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了很大的作用。 他的學(xué)說中主要有下列三個(gè)論點(diǎn)：原子是他的學(xué)說中主要有下列三個(gè)論點(diǎn)：原子是 不能再分的微粒；同種元素的原子的各種不能再分的微粒；同種元素的原子的各種 性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實(shí)心球性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實(shí)心球 體。從現(xiàn)代原子體。從現(xiàn)代原子分子學(xué)說的觀點(diǎn)看，你分子學(xué)說的觀點(diǎn)看，你 認(rèn)為不正確的是（認(rèn)為不正確的是（ ） A A 只有只有 B B 只有

10、只有 C C 只有只有 D D D 在同一個(gè)原子中，離核越近、在同一個(gè)原子中，離核越近、n n越小越小 的電子層能量的電子層能量 。在同一能層中，各。在同一能層中，各 能級(jí)的能量按能級(jí)的能量按s s、p p、d d、f f的次序的次序 理論研究證明，多電子原子中，同一理論研究證明，多電子原子中，同一 能層的電子，能量也可能不同，還可以把能層的電子，能量也可能不同，還可以把 它們分成能級(jí)，第三能層有它們分成能級(jí)，第三能層有3 3個(gè)能級(jí)分別個(gè)能級(jí)分別 為為 。 越低越低 增大增大 。 3S 3P 3d 4.4.下列各原子的電子排布正確的是下列各原子的電子排布正確的是 A. Be 1s22s12p1

11、 B. C 1s22s22p2 C. He 1s12s1 D. Cl 1s22s22p63s23p5 BD 5.5.書寫下列原子的電子排布式書寫下列原子的電子排布式 S Fe Sc V Se Ga Br 6下列各原子或離子的電子排下列各原子或離子的電子排 布式錯(cuò)誤的是（布式錯(cuò)誤的是（ ） A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2 D 27 四、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜四、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜 1 1基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子 處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子處于最低能量的原子叫做基

12、態(tài)原子 當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子 會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋 放不同的能量放不同的能量 表現(xiàn)為光的形式表現(xiàn)為光的形式 可利用原子光譜上的特征譜線來可利用原子光譜上的特征譜線來 鑒定元素，稱為鑒定元素，稱為光譜分析光譜分析 用光譜儀攝取用光譜儀攝取 得到各種元素的電得到各種元素的電 子的吸收光譜或發(fā)子的吸收光譜或發(fā) 射光譜射光譜 1、判斷下列表達(dá)是正確還是錯(cuò)誤、判斷下列表達(dá)是正確還是錯(cuò)誤 1）1s22p1屬于基態(tài)；屬于基態(tài)； 2） 1s22s2 2p

13、63p1屬于基態(tài)；屬于基態(tài)； 3）1s22s2 2p63d1屬于激發(fā)態(tài)；屬于激發(fā)態(tài)； 答案：答案： (1) (2) (3) 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 五、電子云與原子軌道五、電子云與原子軌道 思考思考: : 宏觀物體與微觀物體（電子）宏觀物體與微觀物體（電子） 的運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別的運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別? ? 可以準(zhǔn)確地測(cè)出它們?cè)谀骋粫r(shí)刻所處可以準(zhǔn)確地測(cè)出它們?cè)谀骋粫r(shí)刻所處 的位置及運(yùn)行的速度；的位置及運(yùn)行的速度； 可以描畫它們的運(yùn)動(dòng)軌跡?？梢悦璁嬎鼈兊倪\(yùn)動(dòng)軌跡。 1.電子的質(zhì)量很小，只有電子的質(zhì)量很小，只有9.1110-31千千 克；克； 2.核外電子的運(yùn)動(dòng)范圍很?。ㄏ鄬?duì)于宏核外電子的運(yùn)動(dòng)范圍很?。ㄏ鄬?duì)于宏

14、觀物體而言）；觀物體而言）； 3.電子的運(yùn)動(dòng)速度很大；電子的運(yùn)動(dòng)速度很大；測(cè)不準(zhǔn)測(cè)不準(zhǔn) 圖中圖中 表示原子核，一個(gè)小黑點(diǎn)代表表示原子核，一個(gè)小黑點(diǎn)代表 電子在這里出現(xiàn)過一次電子在這里出現(xiàn)過一次 小黑點(diǎn)的疏密表示電子在小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間單核外空間單 位體積內(nèi)位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。出現(xiàn)的概率的大小。 1s1s電子在電子在 原子核外原子核外 出現(xiàn)的概出現(xiàn)的概 率分布圖率分布圖 1 1、電子云、電子云 處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空 間的概率密度分布的形象化描述。間的概率密度分布的形象化描述。 (1) s電子電子云形狀電子電子云形狀 是以原

15、子核為中心的是以原子核為中心的 球體，只有一個(gè)伸展方向球體，只有一個(gè)伸展方向 1 1、電子云、電子云 (2)p(2)p電子云的形狀是啞鈴形，其伸展方電子云的形狀是啞鈴形，其伸展方 向是互向垂直的三個(gè)方向（向是互向垂直的三個(gè)方向（P Px x、P Py y、P Pz z）。）。 P電子云半徑同樣隨著電子云半徑同樣隨著n增大而增大增大而增大 電子在原子核外的一個(gè)運(yùn)動(dòng)空間狀態(tài)電子在原子核外的一個(gè)運(yùn)動(dòng)空間狀態(tài) 原子軌道原子軌道 閱讀課本閱讀課本1111頁(yè)表頁(yè)表1-21-2 sp f d 40 s x z px x z py x y pz x z dxy x y dyz y z dxz x z dx2-

16、y2 x y dz2 x z 41 六、六、核外電子排布規(guī)則核外電子排布規(guī)則: : 1.1.能量最低原理能量最低原理 2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理 每個(gè)原子軌道里最多只能容納每個(gè)原子軌道里最多只能容納 2 2 個(gè)個(gè) 自旋方向自旋方向 相反相反 的電子。的電子。 3.3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則 4.4.補(bǔ)充規(guī)則補(bǔ)充規(guī)則 相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài) 全充滿（全充滿（p6，d10，f14） 全空時(shí)（全空時(shí)（p0，d0，f0） 半充滿（半充滿（p3，d5，f7） 電子排布在同一能級(jí)時(shí)，總優(yōu)先單獨(dú)占電子排布在同一能級(jí)時(shí)，總優(yōu)先單獨(dú)占 據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。 44 軌

17、道表示式軌道表示式( (電子排布圖電子排布圖) ) 寫出鎂原子的電子排布式、電子排布圖寫出鎂原子的電子排布式、電子排布圖 1s22s22p63s2 電子排布圖電子排布圖 電子排布式電子排布式 軌道表示式：軌道表示式：用每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，用每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道， 每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子的式子。每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子的式子。 如：氖原子的軌道表示式如：氖原子的軌道表示式 45 下列電子排布圖中哪個(gè)是硼的？下列電子排布圖中哪個(gè)是硼的？ A B A下列電子排布圖中哪個(gè)是碳的？下列電子排布圖中哪個(gè)是碳的？ Cu 當(dāng)同一能級(jí)的電子排布為全充滿、半充滿狀態(tài)時(shí)具當(dāng)同一能級(jí)的電子排布為全充滿、半充滿狀態(tài)

18、時(shí)具 有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。 CBA A Cr 注意注意 47 能層能層原子軌道原子軌道 類型類型 原子軌道原子軌道 數(shù)目數(shù)目 可容納電可容納電 子數(shù)子數(shù) 1 1 2 2 3 3 4 4 n n 1s 2s，2p 4s,4p,4d,4f 3s,3p,3d 1 4 9 16 n2 2 8 18 32 2n2 小結(jié)：小結(jié)： 1、各原子軌道的能量高低比較、各原子軌道的能量高低比較 （1）nsnpndnf（2）1s2s3s4s （3）同一能層同一能級(jí)的各原子軌道能量相等：）同一能層同一能級(jí)的各原子軌道能量相等： 2Px2Py2Pz 2、電子云和原子軌道電子云和原子軌道

19、 （1 1）能量最低原理）能量最低原理 （2 2）泡利不相容原理）泡利不相容原理 （3 3）洪特規(guī)則）洪特規(guī)則 3、核外電子排布規(guī)則核外電子排布規(guī)則: : 4、核外電子排布圖核外電子排布圖 49 練習(xí)練習(xí) 1 1、下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的、下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的 是（是（ ） A A原子核外的電子象云霧一樣籠罩在原子核原子核外的電子象云霧一樣籠罩在原子核 周圍，故稱電子云周圍，故稱電子云 B Bs s能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的 電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng) C Cp p能級(jí)的原子軌道呈紡錘形，隨著能層的增能級(jí)的原子軌道呈紡錘形，隨著能層的增 加，加，p p能級(jí)原子軌道也在增多能級(jí)原子軌道也在增多 D D與與s s電子原子軌道相同，電子原子軌道相同，p p電子原子軌道的平電子原子軌道的平 均半徑隨能層的增大而增大均半徑隨能層的增大而增大