原子结构教案.doc

第一章 原子结构 1 原子结构【引入】原子结构对我们来说有多重要，首先我们来看科学家理查德费因曼（1965年物理学诺贝尔奖获得者）的评价“如果有一天我们生存的地球发生了大灾难，所有的科学知识都将被毁灭，只能有一句话流传给下一代生命，那么，一句什么样的话能够用最少的词语表达最多的信息以支持人类的地球重建呢？我认为是原子结构假说。【过渡】原子结构理论的重要性在于原子构成了宏观物质，原子的结构决定了宏观物质的性质和各种变化，那么原子构成了宏观物质的基本粒子，原子是怎样产生的？【投影】【板书】一、开天辟地-原子的诞生【投影】宇宙大爆炸-形成较轻的元素（氢、氦、锂）-熔合为其他元素【讲解】宇宙的年龄至今已经约140亿年，氢仍然是最丰富的元素，约占宇宙中原子总数的88.6%【过渡】原子是在140亿年前的宇宙大爆炸中产生的，公原前400多年希腊哲学家德谟克利特首先提出：物质是由原子构成的，至此才有了原子的概念，而直到20世纪初原子结构理论才得到了实质性的进展，现在让我们来了解一下类认识原子的历程。【投影】【板书】2、人类认识原子的过程：从1803道尔顿原子原子模型到现代物质结构学说【过渡】现在物质结构学说是怎样理解原子结构呢？【投影】【板书】3、现代物质结构学说（1） 原子的构成（2） 核外外电子的运动状态【过渡】由于物质发生化学变化时主要是核外电子的变化，所以我们主要研究核外电子的排布和运动状态。回顾高一核外电子排布内容【投影】【板书】二、核外电子排布 （能层、能级） 1、能层（1）多电子原子的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。 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q最多电子数 2 8 18 32 50 （2）每层最多容纳的电子数为2n2（3）电子总是尽可能先排满较低的能层【过渡】为什么核外电子是分层排布的，有怎样的实验依据？让我们们共同感受一下科学家探索的过程。【投影】相关知识。灯光璀璨的夜景，是由众多霓虹灯发出的光交织而成的，这些美丽的灯光大多是由灯管中通电的气体原子形成的。原子结构的奥秘就与这些发光的气体有关。【讲解】【板书】基态原子：原子核外电子能量处于最低状态时称为基态原子。【讲解】霓虹灯光产生的原因：不通电时，灯管中的气体原子都为基态原子，通电后基态原子的电子吸收能量后变为激发态，激发态电子释放能量向基态过渡，释放的能量以光的形式放出。不同气体发射光不同，因此就产生了各种霓虹灯光，激光、焰火也是这样产生的。【过渡】对于人类来说最重要的光源是什么？太阳【投影】彩虹是一种自然现象，是由于阳光射到空气的水滴里，发生光的反射和折射造成的。【讲解】彩虹的形成与太阳光通三棱镜的时候，把原来的白色光线分解成七色的光带，原理是一样的。牛顿最早发现的这一现象，并称七色光为七基色，将七色光带为“光谱”，由红光到紫光光对应的能量是不同的，红光到紫光对应能量逐渐增加。【投影】锂、氦、汞、氢的发射光谱。【讲解】发射光谱背景是暗的，每条光谱显现出不同的颜色，发射光谱是由于原子核外电子吸收能量变为激发态，激发态原子的电子又释放能量向基态跃迁，释放的能量以光的形式放出而形成的。太阳光谱主要是发射光谱。【观察】与太阳光谱相比，单一元素的发射光谱与太阳光谱有何不同？【讲解】单一元素的发射光谱是由多条不连续的光谱线组成的，称为线状光谱，而太阳光谱是由连续的各种能量的光组成的称为连续光谱。【投影】吸收光谱【讲解】吸收光谱是电子能量较低的原子吸收连续光普中的某些光，使电子获得较高等量的过程中形成的。被吸收的谱线也是不连续的。各种元素的发射和吸收光谱不同，可以用光谱来定性或定量检验某元素，其实很多元素都是在分析元素光谱时发现的。【问题】氢原子的发射光谱为什么是不连续的线状光谱？（注意不同波长的光具有不同的能量，波长越短光的能量越大）【回答】电子从较高能量跃迁的较低能量状态时，只能释放一定能亮的光。【讲解】非常接近科学的解释。我们看一看1913年科学家波尔是怎样解释氢原子的现状光谱的。波尔最早认识到氢原子光谱是核外电子的跃迁形成的。根据光谱实验，波尔提出了自己对原子结构的认识【投影】波尔的原子结构假说；（1）原子中的电子在具有确定的半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量（2）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即轨道能量是“一分一分”的，不能连续变化而只能取某些不连续的数值。轨道能量依n值（1、2、3, ）的增大而升高，n称为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1的轨道时能量最低，这种状态称为基态；能量高于基态的状态，称为激发态。（3）只有当电子从一个轨道越迁到另一轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射和吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱。【讲解】有关（2）的解释：如当电子在n=1的轨道上时，电子能量为5；当电子在n=2的轨道上时，电子能量为7，而电子能量不可能出现5-7之间的任一个数值.有关（3）的补充：如果电子从n=2的轨道跃迁到n=1的轨道，电子释放的能量只能是75=2，不可能出现小于2的任何值。电子在一定的轨道就具有特定的能量，电子跃迁时也只能释放一定的能量，电子能量是不连续的，即电子能量是量子化。【讲解】为什么氢原子的发射光谱是不连续的线状光谱？共同分析一下氢原子发射光谱中可见光区的几条光谱线的形成。【投影】我们可以从波尔的假设中知道：在不同轨道上运动的电子具有不连续的能量，电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，释放的能量就是两轨道上电子的能量差，能量大小由轨道数n决定，这些能量是不连续的。如果这些能量以光的形式释放，光的能量也是不连续的。从一个轨道跃迁到另一轨道只能形成一条光谱线。【投影】科学理论确立的过程【过渡】我们现在的原子结构理论正是在波尔的氢原子模型的基础上建立的。我们所说的原子结构中的能层对应的就是氢原子模型中的轨道。波尔的原子结构模符合氢原子的光谱实验，能不能应用到多电子体系？【投影】钠的光谱实验【问题】多电子原子中的电子从nxny产生多条谱线的可能原因？请提出你的假说【回答】何能由于其他电子的干扰，同一能层中电子的能量还可以细分。【投影】钠光谱的解释【投影】【板书】2、能级：多电子原子中、同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f) 【投影】各能层对应的能级符号【提问】不同的能层有多少个能级，与能层n间存在什么联系？【回答】各能层的能级数等于能层数n【思考】当表示不同能层的相同能级使，用怎样的方法将他们区分开？【回答】可在能级符号前加上对应能层能的数字符号【提问】各能级可以填充的电子数分别为多少？“【回