1.1.1原子結(jié)構(gòu)和原子光譜 課件 高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第1課時(shí)

原子結(jié)構(gòu)和原子光譜第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)

選擇性必修二1.了解有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)模型的歷史發(fā)展過(guò)程，認(rèn)識(shí)核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)2.了解核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),知道原子核外電子的能層分布、能級(jí)分布及其能量的關(guān)系。原子核核外電子原子質(zhì)子(Z)中子(N)XAZ質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)決定元素的種類(lèi)決定原子的種類(lèi)最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì)核電荷數(shù)（z）=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)電子數(shù)=原子序數(shù)±電荷數(shù)【回顧】原子結(jié)構(gòu)1803年道爾頓1904年1911年1913年1926～1935年湯姆孫盧瑟福波爾薛定諤原子不可再分確認(rèn)電子實(shí)心球模型葡萄干面包模型行星模型分層模型現(xiàn)代電子云模型電子分層運(yùn)動(dòng)

提出電子沒(méi)有確定軌道確認(rèn)原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子預(yù)測(cè)中子【演變】人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子的歷史是漫長(zhǎng)的，也是無(wú)止境的。1936馬德隆原子光譜構(gòu)造原理1920年，丹麥科學(xué)家玻爾在氫原子模型基礎(chǔ)上，提出

，即從氫開(kāi)始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入原子核外“殼層”的順序，由此開(kāi)啟了用原子結(jié)構(gòu)解釋

的篇章。構(gòu)造原理元素周期律玻爾（N.Bohr，1885-1962）1869年，俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了__________________。元素周期律5年后，即1925年玻爾的“殼層”落實(shí)為“______”和“______”，厘清了核外電子的可能狀態(tài)，復(fù)雜的原子光譜得以詮釋。能層能級(jí)課程引入課程引入玻爾模型

電子只能在原子核外固定能量的“殼層”里運(yùn)動(dòng)。這里的“殼層”，就是現(xiàn)在的能層與能級(jí)

。一、能層與能級(jí)1．能層——電子層

(1)劃分依據(jù)：核外電子按能量不同分成能層(2)表示方法：由內(nèi)向外排序能層n一二三四五六七符號(hào)K

L

M

N

OPQ各能層最多電子數(shù)

22×1282×22

182×32322×42502×52722×62982×722n2不是真實(shí)存在的，只是為了研究方便假設(shè)的電子層能層(3)能量關(guān)系：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)能層越高,電子的能量越高。①能量規(guī)律②數(shù)量規(guī)律每層容納的電子數(shù)不超過(guò)2n2（n為能層序數(shù)）思考：同一能層中電子的能量是否就相同呢？（4）核外電子的排布規(guī)律：①先排能量低的電子層，由里往外再排能量高的電子層。

②每一層最多容納電子數(shù)不超過(guò)：2n2個(gè)。（n是能層序數(shù)）③最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)（K層為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè)）。④次外層電子數(shù)不超過(guò)18個(gè)，⑤倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)簡(jiǎn)稱(chēng)：“一低四不超”2．能級(jí)(1)含義：多電子原子同一能層電子的能量不同，將它們分為不同能級(jí)。(2)表示方法：分別用相應(yīng)能層的序數(shù)和字母s、p、d、f等表示。①任一能層的能級(jí)從s開(kāi)始，依次s、p、d、f……；②每一能級(jí)表示：能層數(shù)＋能級(jí)

如n能層的能級(jí)按能量由低到高的順序?yàn)镋(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……(3)能級(jí)數(shù)＝該能層序數(shù)；(4)s、p、d、f……能容納的最多電子數(shù)依次為1,3,5,7(軌道數(shù))…的2倍。電子層n能級(jí)數(shù)1s2s、p3s、p、d4s、p、d、fnnN層M層L層K層同一能層各能級(jí)能量越來(lái)越高能級(jí)能量越來(lái)越高能層能層是樓層能級(jí)是樓層的樓梯2、

能級(jí)能層KLMNO能級(jí)…最多容納電子…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p2262610261410262818322n2(3)能級(jí)表示方法及各能級(jí)最多容納的電子數(shù)②各能級(jí)可容

納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7……的二倍不同能層中符號(hào)相同的能級(jí)所容納的最多電子數(shù)

。相同S----2個(gè)電子p----6個(gè)電子d----10個(gè)電子f----14個(gè)電子例：Cl的核外電子排布1S22S22P63S23P5

能級(jí)又可以分成不同的軌道。能級(jí)類(lèi)型不同，軌道數(shù)目也不同。每個(gè)軌道最多只能容納2個(gè)電子。結(jié)論s能級(jí)只有1個(gè)軌道，故最多容納2個(gè)電子。（2×1=2）p能級(jí)有3個(gè)軌道，故最多容納6個(gè)電子。（2×3=6）d能級(jí)有5個(gè)軌道，故最多容納10個(gè)電子。（2×5=10）f能級(jí)有7個(gè)軌道，故最多容納14個(gè)電子。（2×7=10）3．能層、能級(jí)與容納的最多電子數(shù)能層(n)一二三四五六七…符號(hào)KLMNOPQ…能級(jí)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………容納的最多電子數(shù)22626102610142…………281832………2n2離核遠(yuǎn)近由近到遠(yuǎn)不同能層能量逐漸增大同一能層各能級(jí)的能量逐漸增大1.一個(gè)能層的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？能層序數(shù)(n)等于該能層所包含的能級(jí)數(shù)，如第三能層有三個(gè)能級(jí)：3s、3p、3d。一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)為2n2。能層與能級(jí)——課本P7思考與討論2.以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納多少個(gè)電子？3d、4d、5d能級(jí)所容納的最多電子數(shù)是否相同？最多容納的電子數(shù)為s能級(jí)：2，p能級(jí)：6，d能級(jí)：10，f能級(jí)：14；3d、4d、5d能級(jí)所容納的最多電子數(shù)相同。能層與能級(jí)——課本P7思考與討論能層與能級(jí)——課本P7思考與討論3.第五能層最多可容納多少個(gè)電子？它們分別容納在幾個(gè)能級(jí)中？各能級(jí)最多容納多少個(gè)電子？(注：高于f的能級(jí)不用符號(hào)表示。)第五能層最多容納50個(gè)電子；它們分別容納在5s、5p、5d、5f等5個(gè)能級(jí)中；各能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為2、6、10、14和18。各能級(jí)最多容納的電子數(shù)為：5s能級(jí)2×1=25p能級(jí)2×3=65d能級(jí)2×5=105f能級(jí)2×7=145g能級(jí)2×9=18總計(jì)50個(gè)電子（3）英文字母相同的不同能級(jí)中所能容納的最多

電子數(shù)

。（填“相同”或“不同”）（1）能級(jí)的個(gè)數(shù)

所在能層的能層序數(shù)（2）能級(jí)的字母代號(hào)是

，字母前的數(shù)字代表

，

每個(gè)能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為

。=s、p、d、f能層序數(shù)s-2、p-6、d-10、f-14相同

能層與能級(jí)的關(guān)系：能層與能級(jí)的有關(guān)規(guī)律小結(jié)（4）每一能層最多容納的電子數(shù)為

。（5）f能級(jí)從第

能層開(kāi)始，d能級(jí)從第

能層開(kāi)始2n243①先看能層，一般情況下，能層序數(shù)越大，能量越高；再看同一能層各能級(jí)的能量順序?yàn)椋篍(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f)…②不同能層中的同一能級(jí)，能層序數(shù)越大，能量越高。例如：E(3s)>E(2s)>E(1s)③不同原子的同一能層的同一能級(jí)的能量大小也不同。例如：Ar的1s能級(jí)的能量≠S的1s能級(jí)的能量能級(jí)能量大小的判斷方法方法技巧

判斷能級(jí)能量高低的方法(1)首先看能層,一般能層序數(shù)越大,能量越高。(2)再看能級(jí),同一能層中的各能級(jí),能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf。(3)還要注意能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,即高能層的s、p能級(jí)的能量可能會(huì)小于低能層的d、f能級(jí),如4s<3d,6p<5f等?！揪毩?xí)】1、按能量由低到高的順序排列，正確的一組是(

)A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4p

C2、下列能級(jí)中可容納電子數(shù)最多的是（）A.6s

B.4p C.3d

D.4f

D在日常生活中，我們看到的許多可見(jiàn)光，如焰火、霓虹燈光、激光……——都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。它們?yōu)槭裁茨馨l(fā)出五顏六色的光？熒光LED燈光激光霓虹燈光焰火二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜1．基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子(1)基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量，電子躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)相互之間轉(zhuǎn)化的能量變化原子

基態(tài)原子（穩(wěn)定）

激發(fā)態(tài)原子（不穩(wěn)定）處于最低能量處于較高能量吸收能量釋放能量E0E1E2E3En激發(fā)態(tài)能級(jí)基態(tài)能級(jí)吸收能量

電子躍遷釋放能量

電子躍遷光光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式，一般是能量相近的能級(jí)間發(fā)生電子躍遷。光的波長(zhǎng)可用兩個(gè)軌道的能量差計(jì)算。特別提醒：①電子的躍遷是物理變化（未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移），而原子得失電子時(shí)發(fā)生的是化學(xué)變化。②一般在能量相近的能級(jí)間發(fā)生電子躍遷。如1s22s22p2

表示基態(tài)碳原子，1s22s12p3為激發(fā)態(tài)碳原子（電子數(shù)不變）。③激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。(1)含義：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光?？捎霉庾V儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱(chēng)原子光譜。(2)成因及分類(lèi)光光是一種電磁波，不同波長(zhǎng)的光具有不同能量

E＝hυ

，

υ＝c/λ光譜復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)（如棱鏡）分光后，被色散開(kāi)的單色光按波長(zhǎng)（或頻率）大小而依次排列的圖案。(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜2．原子光譜鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜特征: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)射光譜與吸收光譜對(duì)比同種元素發(fā)射光譜中的彩色亮線與吸收光譜中的暗線處于相同位置。(1)電子吸收能量→從低能級(jí)躍遷至較高能級(jí)→吸收光譜。(2)電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)→釋放能量→發(fā)射光譜。3、原子光譜的應(yīng)用(1)發(fā)現(xiàn)新元素如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的藍(lán)光和紅光。1868年科學(xué)家們通過(guò)太陽(yáng)光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。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(chēng)為光譜分析。

一種元素有一種原子光譜，一種原子光譜對(duì)應(yīng)著一種元素(2)檢驗(yàn)元素：焰色試驗(yàn)中產(chǎn)生的焰色是電子躍遷的結(jié)果，焰色的產(chǎn)生與消失是物理變化，該過(guò)程中可能伴隨化學(xué)變化。焰色試驗(yàn)屬于發(fā)射光譜解釋鉀與鈉產(chǎn)生焰色及焰色不同的原因鉀和鈉的原子結(jié)構(gòu)不同，電子躍遷時(shí)能量的變化不同，則放出的光的波長(zhǎng)不同，所以產(chǎn)生焰色也就不同?！驹怼慨?dāng)堿金屬及化合物在火焰上灼燒時(shí)，原子中的電子吸收了能量，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，但是處于能量較高的的軌道上的電子是不穩(wěn)定的，很快躍遷回能量較低的軌道，這時(shí)就將多余的能量以光的形式釋放，而釋放的光的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，因而能使火焰呈現(xiàn)顏色。(3)焰火、激光、熒光、LED燈光充有氖氣的霓虹燈能發(fā)出紅光：通電后在電場(chǎng)作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級(jí)，且處在能量較高的能級(jí)上的電子會(huì)很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級(jí)上，該光的波長(zhǎng)恰好處于可見(jiàn)光區(qū)域中的紅色波段?！揪毩?xí)】1、電子由3p能級(jí)躍遷至4p能級(jí)時(shí)，可通過(guò)光譜儀直接攝?。ǎ〢.電子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像B.原子的吸收光譜C.電子體積大小的圖像D.原子的發(fā)射光譜B2、下列說(shuō)法正確的是（）A.自然界中的所有原子都處于基態(tài)B.同一原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)