高中化学选修3 第一节 原子结构.ppt

第一章原子结构与性质 第一节原子结构 道尔顿原子模型 1803年 坚实不可再分的实心球 汤姆生原子模型 1904年 平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子 卢瑟福原子模型 1911年 带正电荷的核位于中心 质量主要集中在核上 电子沿不同轨道运转 玻尔原子模型 1913年 电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动 电子云模型 1926年 现代物质结构学说 宇宙大爆炸模拟图 一 开天辟地原子的诞生 阅读思考 阅读课本P4 1 原子是如何诞生的 2 宇宙的年龄至今约 亿年 地球的年龄已有 亿年 3 仍然是宇宙中最丰富的元素 约占宇宙原子总数的 4 地球上的元素绝大多数是金属 非金属 包括稀有气体 仅 种 140 46 88 6 22 氢 我们已经知道 多电子原子的核外电子的能量是不同的 原子核外电子是怎样排布的呢 二 能层与能级 1 能层 1 概念 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 2 表示方法及各能层最多容纳的电子数 钠的原子结构示意图为 11个电子分布在3个不同的能层 处于不同能层的电子的能量肯定不同 那么 处于L层的8个电子其能量是否都相同呢 2 能级 1 概念 在多电子原子中 同一能层的电子 能量也可能不同 还可以把它们分成能级 2 表示方法及各能级所容纳的最多电子数 温馨提醒 I 能级符号 ns np nd nf II 能级能量关系 1 同能层能级 Ens Enp End Enf 2 不同能层同种能级 如E1s E2s E3s E4s III 各能层拥有的能级种数 能级种数 能层序数IV 各能级容纳的最多电子数ns 2 np 6 nd 10 nf 14 V 各能级上容纳电子数的表示方法 如3s1 3 电子排布式将原子核外的电子排布用能级符号表示出来的式子 如Na的电子排布式为1s22s22p63s1 4 简化电子排布式如Na的简化电子排布式为 Ne 3s1 填充下表 大胆一试 写出钾原子可能有的电子排布式 两种可能 可能一 1s22s22p63s23p63d1可能二 1s22s22p63s23p64s1 说明可能二才是正确的 三 构造原理与电子排布式 1 构造原理 构造原理的能级组 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 能级交错现象不同能层不同能级的电子填充顺序 ns n 2 f n 1 d np 练习 写出Fe Fe2 Fe3 K Br 的电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d61s22s22p63s23p63d51s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24p6 注意 原子失去电子先失去最外层电子 而不一定先失去最后填的电子 开动脑筋 1 原子的最外层电子为什么不能超过8个 次外层电子为什么不能超过18个 2 为什么第一到第七周期 假设填满 所含元素种数依次分别为 2 8 8 18 18 32 32 假设填满时 3 电子排布式书写须知 1 电子排布遵循构造原理 2 能层低的能级要写在左边 不能按填充顺序写 如钪 Sc 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2 而不能写成1s22s22p63s23p64s23d1 3 书写简化电子排布式时要特别注意第四周期元素的3d能级 如将Br写成 Ar 4s24p5是错的 而应该为 Ar 3d104s24p5 4 外围电子排布 价电子排布式 价电子 即能够影响元素化合价的电子 主族元素 价电子即为最外层电子 过渡元素 价电子包括最外层电子和次外层d能级电子 镧系和锕系元素还包括倒数第三层f能级上的电子 及时跟进 写出Mn S I的外围电子排布式 3d54s23s23p45s25p5 强化训练1 下列各原子或离子的电子排布式不正确的是 A Na 1s22s22p6B Fe3 1s22s22p63s23p63d34s2C S2 1s22s22p63s23p4D Ar 1s22s22p63s23p6 BC 2 按能量由低到高的顺序排列 正确的一组是 A 1s 2p 3d 4sB 3s 4p 5s 5pC 2s 3s 2p 4sD 4p 3d 4s 2p B 3 下列各组粒子中 各能层都达到2n2 n为能层序数 的是 A He和ArB H 和Mg2 C O2 和Cl D Ne和S2 B 四 能量最低原理 基态与激发态 光谱 1 能量最低原理内容 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 2 基态与激发态 基态原子 处于最低能量的原子 稳定 激发态原子 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 不稳定 吸收能量 放出能量 节日燃放的焰火与电子跃迁有关 激光源 夜空中的激光 跟进练习 根据下列电子排布 处于激发态的原子是 A 1s22s22p1B 1s22s22p63s23p4C 1s22s12p1D 1s22s22p4 C 3 原子光谱 内容 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光 可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱 总称原子光谱 基态原子激发态原子 吸收能量 吸收光谱 放出能量 发射光谱 锂 氦 汞的发射光谱 锂 氦 汞的吸收光谱 五 电子云与原子光谱 知识回顾 电子运动特点 质量小 运动空间小 速率快 无固定运动轨道 1 电子云内容 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述 P 表示电子在某处出现的概率V 表示该处的体积P V 概率密度 用 表示 H的1s电子云 2 电子云轮廓图 同一原子的s电子的电子云轮廓图 哑铃形 相互垂直 球形 归纳总结 电子云的形状s电子云p电子云d电子云 球形哑铃形花瓣形 d电子云 3 原子轨道内容 量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道 跟进练习 1 能层符号用 表示 2 能级符号用 表示 3 ns能级有 个轨道 呈 形 np能级有 个轨道 呈 形 nd能级有 个轨道 nf能级有 个轨道 4 各能级最多容纳的电子数是 ns 2个 np 6个 nd 10个 nf 14个 六 泡利原理和洪特规则 1 泡利原理内容 在一个原子轨道里 最多只能容纳2个电子 而且它们的自旋状态相反 2 电子排布图用方框表示原子轨道 用箭头表示电子 箭头方向表示电子的自旋状态 例如 锂 Li 原子原子结构示意图电子排布式电子排布图 1s22s1 1s2s 平式 常用 2s 1s 竖式 不常用 表示到能层表示到能级表示到轨道 自旋 及时跟进 完成下表 大胆试一试 写出基态N原子的电子排布图 1s2s2p 1s2s2p 1s2s2p 3 洪特规则内容 当电子排布在同一能级的不同轨道时 基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道 而且自旋状态相同 及时巩固 1 写出下列原子 C O P的电子排布图 2 写出铁原子的价电子的电子排布图 温馨提醒 弄清 成对电子 与 未成对电子 的概念 动手一试 写出24Cr 29Cu两种原子的电子排布式 洪特规则的特例 当同一能级上的电子排布为全充满 p6 d10 f14 半充满 p3 d5 f7 和全空状态 p0 d0 f0 时 具有较低的能量和较大的稳定性 重点掌握 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1或 Ar 3d54s1Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 思考 铁的两种离子 Fe2 Fe3 哪个更稳定 铁原子的电子排布图 洪特规则 泡利原理 能量最低原理 1s 2s 2p 3p 3d 3s 4s 小结 核外电子排布规则 1 能量最低原理 2 泡利原理 3 洪特规则 能力强化1 当碳原子的电子排布由 1s2s2p 转变为 1s2s2p 时 下列说法正确 的是 A 碳原子要向外界环境中释放能量B 碳原子要从外界环境中吸收能量C 碳原子由基态变为激发态D 碳原子由激发态变为基态 BC 2 下列基态原子的外围电子排布式中 正确的是 A 3d13p6B 3d44s2C 3d94s2D 3d54s1 D 3 在前四周期元素中 基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有几种 A 6种B 5种C 4种D 3种 B 4 A B C D E代表五种元素 请填空 1 A元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 其元素符号为 2 B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同 B的元素符号为 C的元素符号为 3 D元素的正三价离子的3d能级为半充满 D的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 4 E元素基态原子的M层全充满 N层没有成对电子 只有一个未成对电子 E的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 4题参考答案 N 2 ClK 3 Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d6