《原子结构自制》PPT课件.ppt

第一节 原子结构,淮北市实验高级中学高三化学备课组,1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。,宇宙大爆炸,一、原子的诞生,1、公元前400多年前，希腊哲学家德谟克利特等人认为：,把构成物质的最小单位叫原子。,2、19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子 说，他认为：,原子是微小的不可分割的实心球体。,3、1903年，英国科学家汤姆生发现了电子，提出原子结构的“葡萄干布丁”模型。,4、卢瑟福原子模型,根据粒子散射实验原子的“核式模型”,5、玻尔核外电子分层排布的原子模型,6、原子结构的量子力学模型 （电子云模型）,核外电子是怎样排布的？,二、能层与能级,（1）能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 _ 最多电子数 _,每层所容纳的最多电子数是：_ (用n表示，n为能层的序数) 。,K L M N O P Q,2 8 18 32 50 72 ,2n2,二、能层与能级,能级：,多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同. 可以把同一能层的电子，按能量不同分成能级 (s、p、d、f）,1、能级符号如何表示？,2、不同的能层分别有多少个能级？都是从哪一种能级开始的？,3、英文字母相同的能级可容纳的电子数是否相同？各能级可容纳的最多电子数分别是多少？,1、在每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf（n代表能层）,2、任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数。,3、以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍。（2、6、10、14 ）,第n层就有n个能级,三、电子云和原子轨道,(1)电子运动的特点：_ _ _,质量极小,运动空间极小,极高速运动,统计,它在原子核外各处出现的概率,因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用_的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定_.,概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作_。(形象化的描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形),1 、电子云,电子云,说明:,(1)电子云图中的每一个点表示电子在此处出现一次,并不是表示一个电子.,(2)电子云图中单位体积内点越稠密,表示电子在单位体积内出现的概率越大:.单位体积内点越稀疏,表示电子在那里在单位体积内出现的概率越小.,常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为_。,原子轨道,2 、原子轨道,球,半径越大,S的原子轨道是_形的， S能级只有一个原子轨道；能层序数越大，原子轨道的_。,P的原子轨道是_形的，每个P能级有_个轨道，它们互相垂直，分别以_、_、_为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而_。,纺锤,3,Px,Py,Pz,增大,P能级的原子轨道,P能级的原子轨道是纺锤形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以P x,Py,PZ表示.,s原子轨道是球形对称，ns 能级各有1个轨道 （既只有一个伸展方向） p原子轨道是是纺锤形的，np能级各有3个轨道 （既有三个伸展方向） d原子轨道是花瓣形的，nd能级各有5个轨道 （既有五个伸展方向） f原子轨道形状复杂，nf能级各有7个轨道 （既有七个伸展方向）,说明：不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同;能层序数越大，原子轨道的半径越大.,(1)、原子轨道的形状和各种能级中原子轨道的数目：,总结：,1）相同能层上原子轨道能量高低： nsnpndnf 2）形状相同的原子轨道能量高低： 1s2s3s4s 3）能层和形状都相同的原子轨道能量相等： 如：2Px=2Py=2Pz 4）能层和形状都不相同的原子轨道： ns(n-2)f(n-1)dnp,(2)、原子轨道能量高低规律：,？疑问,原子的核外电子可以完全按能层次序排布， 填满一个能层再开始下一个能层吗？ 为什么钾原子的排布不是2、8、9， 而是2、8、8、1呢？,四、基态原子核外电子排布,1、构造原理,电子填充的先后顺序（构造原理）： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p ,注：各能级的能量高低顺序,根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素 原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。,（1）能层序数相同：ns np nd nf,（2）能级种类相同： ns （n-1)s ( n-2)s (n-3)s,（3）能层序数和能级种类均不同： ns (n-2)f (n-1)d np,基态：能量最低（最稳定的）的状态,激发态：能量高于基态（不稳定的）的状态,释放能量,基态、激发态相互转化与能量转化的关系,基态原子,激发态原子,吸收能量,根据构造原理，写出118号元素基态原子的电子排布式,练习,试根据构造原理写出24Cr 29Cu 47Ag 的电子排布式。,从元素周期表中查出它们的外围电子排布。对照,电子排布式用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。（同一能层的能级按s、p、d、f的顺序写在一起。）,思考与交流,不符合构造原理，原因：在同一能级上的电子排布为全充满、半充满或全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性,对于Cr原子而言，外围电子呈3d54s1排布时，3d 、4s轨道上的电子均为半满状态时，整个体系的能量最低。,洪特规则特例：对于同一能级，电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，具有较低的能量和较大的稳定性,电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体元素原子电子排布结构的部分写成“原子实”。以稀有气体的元素符号外加方括号表示。 钠Na的核外电子排布为：1s22s22p63s1，其中第1、2电子层与原子核组成原子实，也可写作Ne3s1。 Ne是指与氖 Ne（1s22s22p6）的结构相同。 钾K的电子排布为：1s22s22p63s23p64s1，也可写作Ar4s1。铜Cu为：1s22s22p63s23p63d104s1，也可写作Ar3d104s1。,练习：试写出8O、 14Si 、26Fe的简化电子排布式。,说明：在化学反应中，原子的外围电子发生变化而“原子实”不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去“原子实”，仅写出原子的外围电子排布式（外围电子又称价电子） 如：O 2S22P4 Si: 3S23P2 Fe: 3d64S2,简化电子排布式：,外围电子=价电子,稀有稀有元素符号+外围电子排布,外围电子排布=价电子层（排布）,说明：,思考：,1、每个原子轨道能容纳的最多电子数为多少？,2、每个原子轨道容纳的2个电子自旋方向是相同的吗？,一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利（不相容）原理。,当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。（当电子排布在能量相同的轨道上时，总是尽可能分占不同的轨道，而且自旋方向相同）,练习,写出118号元素基态原子的轨道表示式,轨道表示式：用方框表示原子轨道，用 或 表示各原子轨道上的电子的图式。,总结：,（2）泡利原理：一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反 （3）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同,（1）能量最低原理:原子的电子排布 使整个原子的能量处于最低状态。,洪特规则特例：在同一能级的电子排布全充满、半满状或全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性,2、核外电子排布的规律（原则）。,遵循构造原理,用轨道表示式表示出铁原子的核外电子排布,洪特规则,泡利原理,能量最低原理,1、下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）,A. Ca2+ 1s22s22p63s23p6,B. O2- 1s22s23p4,C. Cl- 1s22s22p63s23p6,D. Ar 1s22s22p63s23p6,B,B,2、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ） A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 Bs能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 Cp能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多 D与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大,分析：电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故选项A错误。原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故选项B错误。,D,3若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的 A该元素基态原子中共有3个电子 B该元素原子核外有5个电子层 C该元素原子最外层共有3个电子 D该元素原子M能层共有8个电子,4按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。 A的原子中只有一个能层且只含1 个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。 （1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）： ； （2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）： （3）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过_反应来实现； 检验某溶液中是否含有B的离子，通常所用的试剂是_和_。 （4）写出E的元素符号_，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是_。,（1）KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3等 （2）2H2O 2H2+O2 2K+2H2O=2KOH+H2 （3）焰色 AgNO3、稀HNO3 （4）Ar 对太阳光进行光谱分析,5、下图中，能正确表示基态硅原子的是（ ） A B C D,A,6.人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是（ ） A核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中一定含有“未成对电子” B核外电子数为偶数的基态原子,其原子轨道中一定不含“未成对电子” C核外电子数为偶数的基态原子,其原子轨道中可能含有“未成对电子” D核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中可能不含“未成对电子”,7当碳原子的核外电子排布由 转变为 时，下列说法正确的是（ ） A碳原子由基态变为激发态 B碳原子由激发态变为基态 C碳原子要从外界环境中吸收能量 D碳原子要向外界环境释放能量,AC,8 “各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（ ） A构造原理 B泡利原理 C洪特规则 D能量最低原理,B,9.电子排布在同一能级时，总是（ ） A优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同 B优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反 C自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方向相同 D自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方向相反,A,五、光谱与光谱分析:,1、光谱：利用光谱仪将物质吸收或发射的光的波长和强度分布记录下来得到的图谱。,如：1868年根据太阳光谱中有一条地球已知元素中所没有的鲜黄色的明线，发现了元素氦。,2、光谱的种类：连续光谱、线状光谱。,4、原子光谱的应用：发现元素，光谱分析（利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素）,说明（1）原子光谱是线状光谱。（2）光谱产生源于电子在能量不同的原子轨道之间跃迁。（3）不同元素的原子光谱有特定波长的（特征）的谱线。,3、原子光谱：吸收光谱、发射光谱。,B,1下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（ ）,A B C D,D,2对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因（ ） A电子由激发态