第一节原子结构1.ppt

第一章原子结构与性质,第一节原子结构,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,一、开天辟地原子的诞生1.原子的诞生2.宇宙的组成及各元素的含量,_,氢,_,氦,_,融合,88.6%,1/8,1%,_,锂,看课本第一章彩图,你能了解人们认识原子模型的发展史吗？,1.古希腊原子论,2.道尔顿原子模型(1803年),3.汤姆生原子模型(1904年),4.卢瑟福原子模型(1911年),5.玻尔原子模型(1913年),6.电子云模型(1926年),2、人类认识原子的过程,1.古希腊原子论,古希腊哲学家,原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。,（Democritus，约公元前460年前370年）,原子,2.近代科学原子论（1803年）,一切物质都是由最小的不能再分的粒子原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。,英国化学家道尔顿（J.Dalton,17661844),道尔顿原子模型,3.汤姆生原子模型(1904年),原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。,（“葡萄干布丁”模型）,（西瓜模型）,4.粒子散射实验（1909年）原子有核,卢瑟福和他的助手做了著名粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。,英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,18711937),卢瑟福原子模型,卢瑟福原子模型,5.玻尔原子模型（1913年）,玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。,丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,18851962),玻尔原子模型,玻尔原子模型,6.电子云模型,电子云模型（现代物质结构学说）,现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少。电子在核外空间的概率分布图就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。如：氢原子的电子云,现代物质结构学说,电子云,近代原子论,发现电子,带核原子结构模型,轨道原子结构模型,电子云模型,3、原子结构,原子,原子核,核外电子(-),质子(+)中子(不带电）,粒子间的数量关系,原子内部，质子所带正电和电子所带负电电量相等，电性相反。原子整体不显电性。,回忆：构成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子的？,原子：是化学变化中最小的粒子,化学反应的实质：是原子的重新组合。,核电荷数（z）=核内质子数=核外电子数,质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）,离子所带电荷数=质子数核外电子数,思考：,当质子数（核电荷数）核外电子数时，该粒子是,阳离子，带正电荷。,阴离子，带负电荷。,当质子数（核电荷数）核外电子数时，该粒子是,二、能层与能级,1、能层,在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。,依据核外电子的能量不同：离核远近：近远能量高低：低高,(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。,2、核外电子排布规律,多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比,能层是楼层，能级是楼梯的阶梯。,3.能级,（1）定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。,（2）表示方法,ns、np、nd、nf,4、能层与能级关系,表示第4能层f能级上排布8个电子,1、每一个能层所包含能级的个数与能层的序数有什么样的关系？,2、每一个能层所包含能级从哪个能级开始的？依次是什么能级？,3、不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？s、p、d、f能级所容纳最多电子数分别是多少？,4、“4f8”的含义是什么？,问题思考：,小结：,1、每一能层中所含能级个数与能层序数n相等即能级个数=能层序数,2、每一能层中的能级都从S能级开始依次ns、np、nd、nf,4、s、p、d、f各能级最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7的二倍,5、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同,3、各能级所在能层的取值,nsn1；,npn2；,ndn3；,nfn4；,1.构造原理：随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,核外电子总是尽量先排布在能量较低的能级，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能级。,三、构造原理与电子排布式,能量升高,能量升高,顺序：,1S,2S,2P,3S,3P,4S,3d,4P,5S,4d,5P,6S,5s4d5p,能级交错,4sE(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。,思考(2)为什么K原子的原子结构示意图不是,由于出现能级交错现象，K原子排满第一层和第二层后，在排第三层时，先排满3s能级、3p能级，最后一个电子进入4s能级而不是3d能级，所以它的原子结构示意图为：,2.各能层、能级中电子能量的高低,(2)同一能层中：,(3)不同能层,相同能级,E(ns)E(np)E(nd)E(nf),E(1s)E(2s)E(3s)E(4s),E(2p)E(3p)E(4p)E(5p),能层序数越大，能量越高：,E(K)E(L)E(M)E(N),(4)不同能层,不同能级,ns(n-2)f(n-1)dnp,能级交错现象,电子排布式：,Na：1s22s22p63s1,能层序数,该能级上排布的电子数,能级符号,K,L,M,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,K,L,M,N,按能层次序书写，按构造原理充入电子。,a.用数字在能级符号右上角标明原子核外电子排布情况的式子,3.构造原理的应用,Fe3+：1s22s22p63s23p63d5,Fe2+：1s22s22p63s23p63d6,从外层到内层逐渐失去,虽先排4s后排3d，但电子排布式中先写3d，后写4s。26Fe（铁）电子排布式中最后2个能级应写为3d64s2，而不能写成4s23d6。,失电子的顺序：,b.简化电子排布式：,Ne3s1,【学生活动】,你能仿照钠的简化电子排布式写出O、Si和Fe的简化电子排布式吗？,O：He2s22p4Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2,钠Na的简化电子排布：,电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号表示。,c.外围电子排布式,K原子的外围电子排布式：4s1,Fe原子的外围电子排布式：3d64s2,稳定状态：,在同一能级里的电子排布全充满、半充满和全空状态时具有较低的能量和较大的稳定性。,学生阅读见课本P7-8,1、什么是能量最低原理？2、什么是基态原子、激发态原子？它们如何转化？3、什么是光谱？光谱分析？,四、能量最低原理、基态与激发态、光谱,1、能量最低原理,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。,2、基态原子与激发态原子,处于最低能量的原子叫做基态原子，当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。,3、基态、激发态相互转化与能量的关系,基态原子激发态原子,光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；,在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。,4、光谱与光谱分析,（1）光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。（2）光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。,明,暗,【思考】,（2）为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？,不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同,（1）同一元素发射光谱和吸收光谱有什么差异？,（2）光谱分析：,在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定