专题2原子结构与元素的性质.ppt

专题2 原子结构与元素的性质,第一单元 原子核外电子的运动,一、人类对原子结构的认识,德谟克利特：古代原子学说,道尔顿：原子学说,汤姆生：“葡萄干面包式” 模型,卢瑟福：带核原子结构模型,玻尔：原子轨道模型,现代量子力学模型,古希腊哲学家德谟克利特等人认为:宇宙万物是由世界上最微小的、坚硬的、不可入、不可分的微粒即原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因 道尔顿认为：原子不能被创造，不能被毁灭，在化学变化中不能再分割，他们的性质在化学反应中保持不变。 汤姆生认为：原子中有电子，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中,一、人类对原子结构的认识,卢瑟福：原子的质量主要集中于原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。,一、人类对原子结构的认识,玻尔 （1）原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道，核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 （2）不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的 （3）原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。,基态与激发态,1基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 2激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁,释放能量,基态原子,激发态原子,吸收能量,原子的量子理论,20世纪初，科学家解释了微观世界波粒二象性的规律，认识到必须用量子力学模型描述电子运动。,二、核外电子的运动状态,1、核外电子以极高的速度、在极小的空间作永不停止的运转。 不遵循宏观物体的运动规律（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。 2、可用统计的方法研究电子在核外出现的概率。 电子云电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。 电子云小黑点的疏密表示 ， 成_关系。,正比,二、核外电子的运动状态,1、关于“电子云”的描述中，正确的是（ ） A、一个小黑点表示一个电子 B、电子云图是用统计方法描述电子运动的结果 C、电子云是带正电的云雾 D、小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少,BD,二、核外电子的运动状态,写出原子序数为以下的元素符号和原子结构示意图 8 11 13 18,二、核外电子的运动状态,两个能量概念：,电子的能量：电子挣脱原子核的束缚的能力,电子的能量与电子距离原子核远近的关系： 电子能量高挣脱原子核束缚的能力强距离原子核远； 电子能量低挣脱原子核束缚的能力弱距离原子核近。,电离能：气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的最低能量。 符号：I 一个原子核外有几个电子，就有几个I,分别为I1、I2、I3,电离能与电子的能量以及电子与核距离的关系： 电子的能量越高，离核越远，电离能越小； 电子的能量越低，离核越近，电离能越大,二、核外电子的运动状态,1电子层（n）1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 分层依据：电子运动的能量不同、电子运动的主要区域离核的远近不同,二、核外电子的运动状态,2原子轨道 原子轨道：具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间 分类依据：同一电子层中电子运动的能量仍有区别，电子云的形状也不相同 分 类： s、p、d、f,（1）原子轨道形状-决定轨道的类型 s-球形,二、核外电子的运动状态,p-纺锤形,二、核外电子的运动状态,d、f轨道较复杂,二、核外电子的运动状态,原子轨道的空间伸展方向-决定该种轨道类型的个数 s-1 p-3 d-5 f-7,1,2,3,4,1,2,3,4,s,s p,s p d,s p d f,原子轨道的表示符号 如1s 2p 3d 数字表示电子层数，字母表示亚层,目前在电子层中最多只出现四个电子亚层 电子亚层的表示符号及意义：,如： 1s 2s 2P 3d 4f 等,表示第一电子层第一亚层,表示第三电子层第三亚层,同一电子层里不同亚层的电子能量按s、p、d、f的顺序递增 即：EsEpEdEf,练一练,比较下列多电子原子的原子轨道能量高低 1s 、3d_ 3s、3p、3d_ 2p、3p、4p_ 2px、2py、2pz_,各原子轨道的能量高低的规律：,电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。,相同电子层上原子轨道能量的高低：,Ens Enp End Enf,形状相同的原子轨道能量的高低：,E1s E2s E3s E4s,E2pxE2pyE2pz,特殊：3d4s,电子的自旋,电子的自旋：原子核外电子有两种不同的自旋方式。通常“”和“”用表示 每一个原子轨道都可以容纳两个不同自旋状态的电子,填表,二、核外电子的运动状态,1s,2s、2p,3s 、3p 、3d,4s 、4p、 4d、 4f,1,4,9,16,n2,2,8,18,32,2n2,练一练,1.有下列四种轨道能量最高的是（ ） A.2s B.2p C.3p D.4d 2.用“”“”或“=”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低 (1)3s_3p (2)2px_2py (3)3s_3d (4)4s_3p,D,=,二、核外电子的运动状态,3电子的自旋：原子核外电子有两种不同的自旋方式。通常“”和“”用表示,三、原子核外电子的排布,N原子的原子结构示意图,问：氮原子的原子结构示意图能否画成下列这样？为什么？,三、原子核外电子的排布,1.能量最低原理 能量最低原理：原子核外电子尽先占有能量最低的轨道（即优先进入能量低的能级） 如,三、原子核外电子的排布,能级交错现象,原子轨道能量顺序：,1s 2s 2p 3s 3p,4s 3d 4p ,三、原子核外电子的排布,2洪特规则：在能量相同轨道上的电子，将尽先分占不同轨道且自旋方向相同,N,电子排布式,1s22s22p3,轨道表示式,洪特规则,三、原子核外电子的排布,洪特规则特例 写出碳原子的核外电子排布,三、原子核外电子的排布,洪特规则特例,三、原子核外电子的排布,3.泡利不相容原理： 每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向不同的2个电子,2He,电子排布式,1s2,轨道表示式,1s1 2s1,泡利（Pauli）不相容原理,三、原子核外电子的排布,元素符号； 轨道框(一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起)s1 p3 d5 f-7； 电子及自旋状态(、)。,练习:画出下列元素的轨道表示式: C： Na：,总结: 轨道表达式的书写格式：,写出下列原子的核外电子排布式和轨道表示式。 氟（9F） 镁（12Mg）,三、原子核外电子的排布,二:原子外围电子排布式：p14 原子实：将原子内层已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。 (注意:离子一般不写成原子实比如:Na+不写成Ne) 在化学反应中，原子外围电子发生变化，而“原子实”不受影响。 也可以省去“原子实”，直接写出原子外围电子排布式。,原子的发射与吸收光谱,高能量轨道电子,原子吸收光谱,低能量轨道电子,原子发射光谱,本课总结：,一、原子核外电子排布遵循的原理和规则,二、原子核外电子排布的表示式,本课学习了,能量最低原理,泡利不相容