原子結構與性質

原子結構與性質第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日原子是怎樣誕生的？閱讀課本P4第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日宇宙大爆炸

1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時，誕生了大量的H、少量的He及極少量的Li，然后經(jīng)過長或短的發(fā)展過程，以上元素發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批的合成了其它元素。第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

1、有誰知道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？2、你認為[科學史話]中普魯特的推理是符合邏輯的嗎？1、氫元素是宇宙中最豐富的元素占88.6%（氦約為原子數(shù)的1／8），另外還有90多種

元素，宇宙年齡距今約140億年，

地球年齡已有46億年。思考與交流回答2、不符合，科學假設不同于思辨性推測第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日看課本第一章彩圖你能了解人們認識原子模型的發(fā)展史嗎？第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日1.古希臘原子論2.道爾頓原子模型(1803年)3.湯姆生原子模型(1904年)4.盧瑟福原子模型(1911年)5.玻爾原子模型(1913年)6.電子云模型(1926年)不同時期的原子結構模型:第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日1.古希臘原子論古希臘哲學家原子是最小的、不可分割的物質粒子。原子之間存在著虛空，無數(shù)原子從古以來就存在于虛空之中，既不能創(chuàng)生，也不能毀滅，它們在無限的虛空中運動著構成萬物。（Democritus，德謨克利特，約公元前460年—前370年）原子第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日2.道爾頓原子模型(1803年)原子在一切化學變化中不可再分，并保持自己的獨特性質；同一元素所有原子的質量、性質都完全相同。不同元素的原子質量和性質各不相同；不同元素化合時，原子以簡單整數(shù)比結合。（化學原子論）第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日3.湯姆生原子模型(1904年)原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。這個模型中電子與正電荷的分布是處于想象的，因為沒有實驗證明。（西瓜模型）第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日4.盧瑟福原子模型(1911年)原子中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子的全部質量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉，就象行星環(huán)繞太陽運轉一樣。(“行星系式”原子模型)(核式模型)第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日據(jù)經(jīng)典力學，電子在原子核的正電場里運行，應不斷地釋放能量，最后掉入原子核。如果這樣，原子就會毀滅，客觀世界就不復存在。盧瑟福原子模型第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日5.玻爾原子模型(1913年)電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速的圓周運動。(電子分層排布模型)第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日玻爾理論的要點11、行星模型

假定氫原子核外電子是處在一定的線性軌道上繞核運行的，如太陽系的行星繞太陽運行一樣。這是一種“類比”的科學思維方法。因此，玻爾的氫原子模型形象地稱為行星模型。后來的新量子論根據(jù)新的實驗基礎完全拋棄了玻爾行星模型的“外殼”，而玻爾行星模型的合理“內(nèi)核”卻被保留了，并被賦予新的內(nèi)容。玻爾理論第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

2、定態(tài)假設

假定氫原子的核外電子在軌道上運行時具有一定的、不變的能量,不會釋放能量,這種狀態(tài)被稱為定態(tài)。能量最低的定態(tài)叫做基態(tài)；能量高于基態(tài)的定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。因此，定態(tài)假設為解釋原子能夠穩(wěn)定存在所必需。玻爾從核外電子的能量的角度提出的定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念至今仍然是說明核外電子運動狀態(tài)的基礎。玻爾理論的要點2玻爾理論第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日3、量子化條件

玻爾假定，氫原子核外電子的軌道不是連續(xù)的，而是分立的，在軌道上運行的電子具有一定的角動量（L=mvr，其中m電子質量，v電子線速度，r電子線性軌道的半徑），只能按下式取值：這一要點稱為量子化條件。這是玻爾為了解釋氫原子光譜提出它的模型所作的突破性假設。上式中的正整數(shù)n

稱為量子數(shù)。玻爾理論的要點3玻爾理論第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日4、躍遷規(guī)則

電子吸收光子就會躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)；反過來，激發(fā)態(tài)的電子會放出光子，返回基態(tài)或能量較低的激發(fā)態(tài)；

光子的能量為躍遷前后兩個能級的能量之差，這就是躍遷規(guī)則，可以用下式來計算任一能級的能量及從一個能級躍遷到另一個能級時放出光子的能量：玻爾理論的要點4玻爾理論第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日玻爾理論的不足與合理新量子力學證明了電子在核外的所謂“行星軌道”是根本不存在的。用玻爾的方法計算比氫原子稍復雜的氦原子的光譜便有非常大的誤差。玻爾理論合理的是：核外電子處于定態(tài)時有確定的能量；原子光譜源自核外電子的能量變化。這一真理為后來的量子力學所繼承。玻爾理論第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.電子云模型(1926年)第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日核外電子運動狀態(tài)的描述1926年，奧地利科學家薛定諤提出了在量子力學處理氫原子核外電子的理論模型中，最基本的方程叫做薛定諤方程。薛定諤方程是一個二階偏微分方程，它的自變量是核外電子的坐標（直角坐標x，y，z或者極坐標r，q，f）波粒二象性第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日復習回憶：原子結構原子：是化學變化中最小的粒子?；瘜W反應的實質：是原子的重新組合。第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日一、原子結構原子原子核核外電子(-)質子(+)中子(不帶電）粒子間的數(shù)量關系原子內(nèi)部，質子所帶正電和電子所帶負電電量相等，電性相反。原子整體不顯電性。回憶：構成原子的粒子有哪些？它們怎樣構成原子的？zxA第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日核電荷數(shù)（z）=核內(nèi)質子數(shù)=核外電子數(shù)質量數(shù)（A）=質子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）離子所帶電荷數(shù)=質子數(shù)–核外電子數(shù)思考：當質子數(shù)（核電荷數(shù)）>核外電子數(shù)時，該粒子是陽離子，帶正電荷。陰離子，帶負電荷。當質子數(shù)（核電荷數(shù)）<核外電子數(shù)時，該粒子是zxA第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日學與問核外電子是怎樣排布的？第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日觀察1-18號元素的原子結構示意圖，討論為什么原子核外的電子分層運動？第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日核外電子排布的一般規(guī)律

(1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)。(2)原子核外各電子層最多容納2n2個電子。(3)原于最外層電子數(shù)目不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個電子)。(4)次外層電子數(shù)目不能超過18個(K層為次外層時不能超過2個)，倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過32個。說明：以上規(guī)律是互相聯(lián)系的，不能孤立地理解。第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日1、下列說法正確的是（

）A、某微粒核外電子排布為2、8、8結構，則該微粒一定是氬原子B、最外層達穩(wěn)定結構的微粒只能是稀有氣體的原子C、F-、Na+、Mg2+、Al3+是與Ne原子具有相同電子層結構的離子D、NH4+與H3O+具有相同的質子數(shù)和電子數(shù)課堂練習CD第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日最多電子數(shù)能層符號一二四六七2LNOPQ83250……理論研究K…………三五M18二、能層（電子層）與能級1、定義離核距離能量高低(近)(遠)(低)(高)第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日理論研究多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，就好比能層是樓層，能級是樓梯的階梯。第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日最多電子數(shù)能級22626101s2s2p4s4p4d4f理論研究3s3p3d2610145s5p26…………能層KNOLM……能級第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日K層：1個“軌道”——1s軌道；L層：4個“軌道”——1個2s軌道、3個2p軌道M層：9個“軌道”——1個3s軌道、3個3p軌道、5個3d軌道；N層：16個“軌道”——1個4s軌道、3個4p軌道、5個4d軌道、7個4f軌道；……，第n能層共有n2

個“軌道”。核外電子運動狀態(tài)的描述軌道第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、能層與能級1.各能層所包含的能級類型及各能層、能級最多容納的電子數(shù)能層(n)一二三四五六七符號KLMNOPQ能級(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f······軌道數(shù)最多容納的電子數(shù)12123612365101236510714n22818322n2歸納總結第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日規(guī)律1、在每一能層中，能級符號的順序是

ns、np、nd、nf……（n代表能層）2、能級數(shù)等于該能層序數(shù)。3、s、p、d、f……各能級的軌道數(shù)依次為1、3、

5、7……。4、每一軌道最多可容納2個電子5、每一能層最多可容納2n2個電子第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.電子能量的高低⑴同一能層中：⑵不同能層中：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜······E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)＜······E(2p)＜E(3p)＜E(4p)＜E(5p)＜······第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日1、以下能級符號正確的是（

）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若n=3，以下能級符號錯誤的是（

）A．np

B．nf

C．nd

D．ns課堂練習ADB3、下列各電子能層中，不包含d能級的是（）A、N能層B、M能層C、L能層D、K能層CD第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日探究一1、知道了原子核外電子的能層和能級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？2、鉀原子的電子排布為什么不是2、8、9，而是2、8、8、1？閱讀課本P6第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日電子填充的先后順序（構造原理）

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s

4f5d6p7s5f6d7p

……三、構造原理1、構造原理隨原子核電荷數(shù)遞增，原子核外電子的排布遵循如左圖的排布順序，這個排布順序被稱為構造原理。第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日電子填入軌道次序圖1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p

能量相近的能級劃為一組,稱為能級組第一能級組第二能級組第三能級組第四能級組第五能級組第六能級組第七能級組通式：

ns······(n-2)f、(n-1)d、np第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2.電子排布式Na：1s22s22p63s1能層序數(shù)該能級上排布的電子數(shù)能級符號KLMFe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能層次序書寫，按構造原理充入電子。第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日課堂練習寫出下列元素基態(tài)原子的電子排布式：C

O

Si

P

26Fe21Sc、25Mn27Co、36Kr第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日3.簡化電子排布式如：Na：1s22s22p63s1[Ne]3s1表示鈉的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同簡化為試寫出8號、14號、26號元素的簡化排布式第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日并不是所有基態(tài)原子核外電子都符合構造原理。24Cr：1s22s22p63s23p63d54s129Cu：1s22s22p63s23p63d104s1思考與交流

從元素周期表中查出銅、銀、金的外圍電子層排布。它們是否符合構造原理？洪特規(guī)則的特例：在等價軌道的全充滿（p6，d10，f14）、半充滿（p3，d5，f7）、全空時(p0,d0,f0)的狀態(tài)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日2.泡利不相容原理──每個原子軌道最多只能容納兩個電子，且自旋方向必須相反。3.洪特規(guī)則-----電子在同一能級的軌道上排布時，基態(tài)原子總是盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同。He原子的核外電子排布N原子的核外電子排布↑↓↑↓↑↓↑↑↑1.能量最低原理──電子在原子軌道上的排布，要盡可能使電子的能量最低。核外電子排布規(guī)則4.洪特規(guī)則特例：半充滿、全充滿、全空更穩(wěn)定第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日4.電子排布圖（軌道表示式）如：N：1s22s22p3↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↑↑↑1s2s2p第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日

寫出下列原子的核外電子排布圖和電子排布式：

N、P、Ca、Cr、Cu、Fe課堂練習第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日鞏固練習1、1～36號元素的原子核外電子排布式2、1～36號元素原子簡化核外電子排布式第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日例題解析例1若某基態(tài)原子的外圍電子排布為4d15s2，則下列說法正確的是（

）A．該元素基態(tài)原子中共有3個電子B．該元素原子核外有5個電子層C．該元素原子最外層共有3個電子D．該元素原子M能層共有8個電子B第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日例2下列有關認識正確的是（

）A．各能級的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7B．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束C．各能層含有的能級數(shù)為n-1D．各能層含有的電子數(shù)為2n2A第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日例3下列粒子中，電子排布式為1s22s22p63s23p6的有（

）A．Sc3+B．Mg2+C．Cl-D．Br-

例4下列化學用語，不能表示氯離子的是（

）A．Cl-D．1s22s22p63s23p6B．C．BAC例5構造原理揭示的電子排布能級順序，實質是各能級能量高低。若以E(nl)表示某能級的能量，以下各式中正確的是（

）A．E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s)C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)AB第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日學生閱讀見課本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化？3、什么是光譜？光譜分析？第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日四、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造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。2、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，當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。歸納總結第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日3、基態(tài)、激發(fā)態(tài)相互轉化與能量的關系基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子

①光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一；吸收能量釋放能量②在日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火等都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關。第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日4、光譜與光譜分析（1）光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或放出不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。（2）光譜分析：在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜明暗第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日科學史話基本內(nèi)容：①“光譜”的提出：牛頓，1672年②“七基色”：“紅、橙、黃、綠、青、藍、紫”③1859年，德國科學家本生(R.Bunsem)和基爾霍夫(G.Kirchhoff)發(fā)明了光譜儀，攝取了當時已知元素的光譜圖④1913年，丹麥科學家波爾建立了量子力學閱讀科學史話：P8~P9第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日氫原子的光譜第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日思考與交流請分析當H原子處于激發(fā)態(tài)電子排布式為2P1時，其可形成

條發(fā)射光譜。３第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日閱讀與交流1、什么是電子云？2、什么是原子軌道？第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日宏觀物體的運動特征：可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度；可以描畫它們的運動軌跡。微觀物體的運動特征：核外電子質量小，運動空間小，運動速率大。無確定的軌道，無法描述其運動軌跡。無法計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)的機會的多少。核外電子運動的特征第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日海森堡測不準原理微觀粒子不同于宏觀物體,它們的運動是無軌跡的，即在一確定的時間沒有一確定的位置。這一點可以用海森堡測不準原理來說明：海森堡測不準原理：對于一個物體的動量(mv)的測量的偏差(mv)和對該物體的位置(x)的測量偏差(x)的乘積處于普朗克常數(shù)的數(shù)量級,即：(x)·(mv)≥h/4＝5.273×10-35kg·m2·s-1第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日對于不能同時確定其位置與時間的事物，需要換一種描述方式，即用“概率”來描述。許多宏觀事物也需要用幾率才能描述。例如，一個技術穩(wěn)定的射箭選手，我們并不能肯定他射出的第幾根箭會射中靶心，但可以給出這根箭射中靶心的百分率，也就是概率。我們不可能得知他射出100根箭時每一根箭落在哪里，但是，若在他射完100根箭后，可以得到無須記錄射箭時序的幾率分布圖。描述核外電子不用軌跡，也無法確定它的軌跡，但可以用幾率，用電子出現(xiàn)在核外空間各點的概率分布圖來描述。海森堡測不準原理第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

為了形象化地表示出電子的概率密度

分布，可以將其看作帶負電荷的電子云。電子出現(xiàn)概率密度大的地方，電子云濃密

一些，電子出現(xiàn)概率密度小的地方，電子云

稀薄一些。因此，電子云的正確意義并不是電子真的

象云那樣分散，不再是一個粒子，而只是電

子行為統(tǒng)計結果的一種形象表示。

電子云圖象中每一個小黑點表示電子出現(xiàn)在核外空間中的一次概率，概率密度越大，電子云圖象中的小黑點越密。電子云第六十三頁，共七十一頁，2022年，8