第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)(四課時(shí))

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸

宇宙中最豐富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？氫元素宇宙中最豐富的元素占88.6%（氦1／8），另外還有90多種元素，宇宙年齡距近約140億年，地球年齡已有46億年。閱讀教材P4：思考與交流？現(xiàn)代大爆炸宇宙學(xué)理論認(rèn)為：我們所在的宇宙誕生于一次大爆炸。大爆炸后約2小時(shí)，誕生了大量的氫、少量的氦及極少量的鋰。其后，經(jīng)過(guò)或長(zhǎng)或短的發(fā)展過(guò)程，氫、氦等發(fā)生原子核的熔合反應(yīng)，分期分批地合成其他元素?，F(xiàn)代大爆炸宇宙學(xué)理論一、開(kāi)天辟地——原子的誕生

1、原子的誕生

宇宙大爆炸2小時(shí)：大量氫原子、少量氦原子極少量鋰原子140億年后的今天：

氫原子占88.6%氦原子為氫原子數(shù)1/8

其他原子總數(shù)不到1%99.7%2、宇宙的組成3、地球的組成元素

絕大多數(shù)為金屬元素包括稀有氣體在內(nèi)的非金屬僅22種地殼中含量在前五位：

O、Si、Al、Fe、Ca你知道嗎？下列科學(xué)家在物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面，提出了怎樣的觀點(diǎn)？或有怎樣的重要發(fā)現(xiàn)？（課后查閱資料）1、德膜克利特2、道爾頓3、門捷列夫4、居里5、湯姆生6、盧瑟福7、波爾8、查德威克9、德布羅衣10、薛定諤近代原子論發(fā)現(xiàn)電子帶核原子結(jié)構(gòu)模型軌道原子結(jié)構(gòu)模型電子云模型技術(shù)人員在掃描隧道顯微鏡觀察硅表面的原子結(jié)構(gòu)1993年，中國(guó)科學(xué)院科學(xué)家通過(guò)移動(dòng)單個(gè)硅原子所寫的世界上最小的“中國(guó)”二字原子核外電子的排布遵循哪些規(guī)律？（1）每一個(gè)電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2個(gè)；（2）最外層電子數(shù)最多不超過(guò)8個(gè)，若K層為最外層，電子數(shù)最多不超過(guò)2個(gè)；（3）次外層電子數(shù)最多不超過(guò)18個(gè)；倒數(shù)第三層電子數(shù)最多不超過(guò)32個(gè)?；仡檹?fù)習(xí)：二、能層與能級(jí)1、能層

電子層能層名稱能層符號(hào)一二三四五六七KLMNOPQ從K至Q，能層離核越遠(yuǎn)，能層能量越高2、能級(jí)在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級(jí)。就好比能層是樓層，能級(jí)是樓梯的階級(jí)。

能級(jí)名稱：s、p、d、f、g、h……能級(jí)符號(hào)的順序是：ns、np、nd、nf……其中n代表能層序數(shù)能層:一二三四……KLMN……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能級(jí)：能級(jí)的表示方法：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)（n）之間存在什么關(guān)系？問(wèn)題1：教材P5：學(xué)與問(wèn)？每層最多容納電子的數(shù)量：2n2不同的能層分別有多少個(gè)能級(jí)，與能層的序數(shù)（n）之間存在什么關(guān)系？問(wèn)題2：教材P5：學(xué)與問(wèn)？最多容納電子的數(shù)量

s:2p:6d:10f:14各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)分別是多少？能層序數(shù)=能級(jí)個(gè)數(shù)分別是1、3、5、7的2倍英文字母相同的不同能級(jí)中，所容納的最多電子數(shù)是否相同？問(wèn)題3:教材P5：學(xué)與問(wèn)？相同能層KLMN能級(jí)

能級(jí)電子數(shù)能層電子數(shù)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f222266610101422n2818322n22n22n2練一練：填空問(wèn)題探究：1s22s22p63s23p63d1

+19289？知道了原子核外電子的能層和能級(jí)可容納的最多電子數(shù)，是否就可以得出各種原子的電子排布規(guī)律呢？K三、構(gòu)造原理與電子排布式1.構(gòu)造原理：隨原子核電荷數(shù)遞增，絕大多數(shù)原子核外電子是按右圖所示的能級(jí)順序填充的，填滿一個(gè)能級(jí)再填一個(gè)新能級(jí)，這種規(guī)律稱為構(gòu)造原理。小結(jié)：構(gòu)造原理中排布順序的實(shí)質(zhì)(1)相同能層的不同能級(jí)的能量高低順序：(2)英文字母相同的不同能級(jí)的能量高低順序：(3)不同層不同能級(jí)可由下面的公式得出:-----各能級(jí)的能量高低順序

ns＜np＜nd＜nf1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p;3d＜4dns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np

(n為能層序數(shù))2、電子排布式：鈉Na鋁Al1s22s22p63s11s22s22p63s23p1

用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角表明該能級(jí)上的排布的電子數(shù)。能層序數(shù)該能級(jí)上排布的電子數(shù)能級(jí)符號(hào)①電子排布式②簡(jiǎn)化電子排布式

Na的簡(jiǎn)化電子排布：[Ne]3s1上式方括號(hào)里的符號(hào)的意義是：該元素前一個(gè)周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu)原子實(shí)例1：寫出Zn的電子排布式Zn為30號(hào)元素，電子共30個(gè)依據(jù)構(gòu)造原理：1s22s22p63s23p6

4s2

3d10書寫時(shí)：1s22s22p63s23p6

3d104s2

例2：Zn：1s22s22p63s23p63d104s2ArZn：[Ar]3d104s2簡(jiǎn)化Zn的簡(jiǎn)化電子排布式注意：最高能級(jí)組電子數(shù)為價(jià)電子數(shù)小結(jié):價(jià)層電子：主族、0族元素最外層副族、Ⅷ族最外層和次外層1、寫出溴和氪的電子排布式:Br:1s22s22p63s23p63d10

4s24P5Kr:1s22s22p63s23p63d10

4s24P6思考與交流P72、寫出第8號(hào)元素氧、第14號(hào)元素硅和第26號(hào)元素鐵的簡(jiǎn)化電子排布式？O：Si：Fe：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s2【練習(xí)】試書寫Cl、K、26Fe原子的核外電子排布式。

Cl:K:26Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p6

4s11s22s22p63s23p63d64s2注意：在書寫電子排布式時(shí)，能層低的能級(jí)要寫在左邊，不能按照填充順序?qū)憽?wèn)題解釋：

1s22s22p63s23p63d1

+19289正確書寫方法：

1s22s22p63s23p64s1

？由于出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)挑戰(zhàn)題第五能層中所能容納的最多電子數(shù)是多少？說(shuō)出你推導(dǎo)的兩種方法。第一，依據(jù)每一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)為2n2個(gè)，當(dāng)n=5，2n2=50第二，第五能層中有5個(gè)能級(jí)—5s、5p、5d、5f、5g，最多電子數(shù)分別是2、6、10、14、18，所能容納的最多電子數(shù)為50

寫出KCaScCoGaBrNa+Fe2+的電子排布式和簡(jiǎn)化電子排布式。

練一練：?jiǎn)栴}探究？閱讀：課本P7-81、什么是能量最低原理？2、什么是基態(tài)原子、激發(fā)態(tài)原子？它們?nèi)绾无D(zhuǎn)化？3、什么是光譜？光譜分析？四.能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1.能量最低原理:

原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。

2.基態(tài)原子:

電子放出能量↓電子吸收能量3.激發(fā)態(tài)原子:

基態(tài)原子的電子吸收能量后電子會(huì)躍遷到較高的能級(jí),變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。

(不穩(wěn)定)↓處于最低能量的原子

(穩(wěn)定)1s22s22p63s2

1s22s22p63s13p1

吸收能量釋放能量4.原子光譜:

不同元素的原子的核外電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同頻率的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。例:基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子

光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一鋰、氦、汞的發(fā)射光譜

鋰、氦、汞的吸收光譜

特征:暗背景,亮線,

線狀不連續(xù)特征:亮背景,暗線,

線狀不連續(xù)發(fā)射光譜吸收光譜練習(xí)：下圖是鋰、氦、汞的吸收光譜和發(fā)射光譜。其中圖_______是原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)時(shí)的吸收光譜，圖_______是原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)時(shí)的發(fā)射光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請(qǐng)?jiān)谙聢D中用線段將同種元素的吸收光譜和發(fā)射光譜連接。①③⑤②④⑥基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用

焰色反應(yīng)

焰色反應(yīng)就是某些金屬原子的電子在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激躍遷到激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約10－８s）便躍遷到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能量以一定波長(zhǎng)（顏色）的光釋放出來(lái)。由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到了各種色彩。你知道焰火呈現(xiàn)五顏六色的原因嗎？

5、光譜分析：

在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素，稱為光譜分析。鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜思考：宏觀物體的運(yùn)動(dòng)特征？1、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；2、可以描畫它們的運(yùn)動(dòng)軌跡。五、電子云與原子軌道⑴核外電子質(zhì)量小(只有9.11×10-31kg)，運(yùn)動(dòng)空間?。ㄏ鄬?duì)于宏觀物體而言），運(yùn)動(dòng)速率大(近光速)。核外電子運(yùn)動(dòng)的特征：⑵無(wú)確定的軌道，無(wú)法描述其運(yùn)動(dòng)軌跡。⑶無(wú)法計(jì)算電子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空間某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少(概率)。測(cè)不準(zhǔn)原理(海森堡)1、電子云—核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述

電子在原子核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，可以想象為一團(tuán)帶負(fù)電的云霧籠罩在原子核周圍，所以，人們形象地把它叫做“電子云”

電子云只是形象地表示電子出現(xiàn)在各點(diǎn)的概率高低,而實(shí)際上并不存在。

小黑點(diǎn)不表示電子，只表示電子在這里出現(xiàn)過(guò)一次。小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少。電子輪廓圖的制作2、原子軌道—常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來(lái)，人們把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。原子軌道與火車運(yùn)行的軌道有何不同?

原子軌道是指一定能級(jí)上的電子,在核外空間運(yùn)動(dòng)的一個(gè)空間區(qū)域。火車的軌道則是火車運(yùn)行的一個(gè)固定路線。問(wèn)題討論？原子軌道圖P能級(jí)的原子軌道圖

P能級(jí)的原子軌道是啞鈴形的,每個(gè)P能級(jí)有3個(gè)原子軌道,它們相互垂直,分別Px,Py,PZ表示。P電子原子軌道的平均半徑隨n增大而增大。在同一能層中Px,Py,PZ的能量相同。P能級(jí)的原子軌道

P能級(jí)的3個(gè)原子軌道Px,Py,PZ合在一起的情形.

五、電子云與原子軌道2.原子軌道d能級(jí)的原子軌道圖五、電子云與原子軌道2.原子軌道f能級(jí)的原子軌道圖小結(jié)：原子軌道的特點(diǎn)1.s原子軌道是球形的，p原子軌道是啞鈴形的2.能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大；3.不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，只是半徑不同；相同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，半徑相同，能量相同，方向不同4.s能級(jí)只有一個(gè)原子軌道；p能級(jí)有3個(gè)原子軌道，互相垂直，可分別以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz軌道的能量相等?？偨Y(jié)：各能級(jí)包含的原子軌道數(shù)：（1）ns能級(jí)各有1個(gè)原子軌道；（2）np能級(jí)各有3個(gè)原子軌道；

（3）nd能級(jí)各有5個(gè)原子軌道；（4）nf能級(jí)各有7個(gè)原子軌道；1.每個(gè)原子軌道上最多能容納____個(gè)電子，且自旋方向_______2.當(dāng)電子排在同一能級(jí)時(shí)有什么規(guī)律？當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是___________________，而且自旋方向______——洪特規(guī)則2不同——泡利原理首先單獨(dú)占一個(gè)軌道相同NC由下圖總結(jié)：每個(gè)原子軌道里最多只能容納幾個(gè)電子？方向如何？當(dāng)電子排布在同一能級(jí)時(shí)，又什么規(guī)律？1、泡利原理：2、洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占一個(gè)軌道（即分占不同的軌道），而且自旋狀態(tài)相同。一個(gè)原子軌道最多容納2個(gè)電子，而且自旋方向相反。六、泡利原理和洪特規(guī)則3、洪特規(guī)則的特例：

相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿（p6，d10，f14）全空時(shí)（p0，d0，f0）半充滿（p3，d5，f7）1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124號(hào)鉻：29號(hào)銅：例：寫出Cr和Cu的電子排布式3、電子排布圖

和電子排布式一樣，都是用來(lái)表示核外電子排布情況的。而且，更加直觀。表示方法：用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子。如11Na的電子排布圖為↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3s例：鐵原子的電子排布圖↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特規(guī)則泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s以下是表示鐵原子的3種不同化學(xué)用語(yǔ)：

結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式電子排布圖（軌道表示式）鐵原子1s22s22p63s23p63d64s2

請(qǐng)你通過(guò)比較、歸納，分別說(shuō)出3種不同化學(xué)用語(yǔ)所能反映的粒子結(jié)構(gòu)信息。結(jié)構(gòu)示意圖：能直觀地反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各能層上的電子數(shù)。電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、能級(jí)和各能級(jí)上的電子數(shù)。電子排布圖：能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況，自旋方向。

小結(jié)：一、原子核外電子排布遵循的原理和規(guī)則二、原子核外電子排布的表示式能量最低原則泡利不相容原理洪特規(guī)則電子排布式電子排布圖結(jié)構(gòu)示意圖例：氧原子結(jié)構(gòu)的表示方法：原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式O原子：1s22s22p4電子排布圖1s22s22p4O原子+826鞏固練習(xí)1、某元素原子序數(shù)為24，試問(wèn)：(1)該元素電子排