1、原子结构

第一章原子结构与性质 第一节原子结构 一 人类对原子结构的认识 原子 概念的提出朴素的认识论 世界万物由水 空气 土 火等构成古希腊时代 思辩性古代原子论万物由原子构成 原子是物质世界的共同基础 不能再分割 宇宙大爆炸 宇宙大爆炸 1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论 原子的诞生 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 古代原子论 道尔顿原子模型 汤姆生原子模型 卢瑟福原子模型 波尔原子模型 电子云模型 人类认识原子结构重要阶段 二 原子核外电子排布 1 原子核外电子的分层排布 原子核 电子层 核电荷数 该电子层上的电子 He Ne Ar原子的核外电子分层排布示意图 1 原子核外电子的分层排布 H O Mg原子的核外电子分层排布示意图 二 原子核外电子排布 原子结构示意图为了形象地表示原子的结构 人们就创造了 原子结构示意图 这种特殊的图形 二 原子核外电子排布 15 第1层 第2层 第3层 K层 L层 M层 2 8 5 原子结构示意图 2 原子核外电子运动区域与电子能量的关系电子能量高在离核远的区域内运动 电子能量低在离核近的区域内运动 把原子核外电子分成不同的能层 分别用一 二 三 四 五 六 七 表示 符号分别为K L M N O P Q 同一能层的电子 能量也可不同 可以把它们分成能级 符号为 spdf 二 原子核外电子排布 KLMNOPQ 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p 226261026101426 注 在每一能层中 能级符号的顺序是nsnpndnf n代表能层 二 原子核外电子排布 3 原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳8个电子 氦原子是2个 次外层最多只能容纳18个电子 倒数第三层最多只能容纳32个电子 每个电子层最多只能容纳2n2电子 各电子层所能容纳的电子数必须服从于其所在的位置 电子总是尽先排布在能量最低的能级里 二 原子核外电子排布 三 构造原理 1 构造原理随着原子核电荷数的递增 绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循右图的排布顺序 2 元素原子的电子排布式 三 构造原理 H 1s1 Li 1s22s1 B 1s22s22p1 Na 1s22s22p63s1 ns n 2 f n 1 d np n为能层序数 下列各原子的电子排布正确的是 A Be1s22s12p1B C1s22s22p2C He1s12s1D Cl1s22s22p63s23p5 BD 2 书写下列原子的电子排布式 SFeScVSeGaBr 3 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 AAl1s22s22p63s23p1BO2 1s22s22p6CNa 1s22s22p6DSi1s22s22p2 D 四 能量最低原理 基态与激发态 光谱 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 简称能量最低原理基态原子 处于最低能量的原子在基态原子里 电子优先排布在能量最低的能级里 然后排布在能量逐渐升高的能级里激发态原子 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 四 能量最低原理 基态与激发态 光谱 原子光谱 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 锂 氦 汞的发射光谱 锂 氦 汞的吸收光谱 利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素 1 判断下列表达是正确还是错误1 1s22p1属于基态 2 1s22s22p63s23p63d54s1属于激发态 3 1s22s22p63d1属于激发态 4 1s22s22p63p1属于基态 答案 1 x 2 x 3 4 x 课堂练习 练习 2 下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是 ABCD 构造原理中排布顺序的实质 1 相同能层的不同能级的能量高低顺序 ns np nd nf2 英文字母相同的不同能级的能量高低顺序 1s 2s 3s 4s 2p 3p 4p 3d 4d3 不同能层不同能级可由下面的公式得出 ns n 2 f n 1 d np n为能层序数 各能级的能量高低顺序 4 同一能层同一能级的各原子轨道能量相等 2Px 2Py 2Pz 五 电子云与原子轨道 1 电子云电子在原子核外出现的概率密度分布 电子云是核外电子运动状态的形象化描述 概率分布图 电子云 电子云轮廓图的制作过程 90 原子轨道 图中表示原子核 一个小黑点代表电子在这里出现过一次 小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小 1s电子在原子核外出现的概率分布图 量子力学中将这种电子云轮廓图称为 原子轨道 2 原子轨道 s能级的原子轨道图球形 p能级的原子轨道图纺锤形 P电子原子轨道半径同样随着n增大而增大 五 电子云与原子轨道 2 原子轨道 d能级的原子轨道图 五 电子云与原子轨道 2 原子轨道 f能级的原子轨道图 科学探究 观察图1 14 这些图称为原子的电子轨道表示式 1 每个原子轨道最多只能容纳几个电子 2 当电子排在同一个能级内时 有什么规律 3 泡利不相容原理每个原子轨道里最多只能容纳两个电子 且自旋方向相反核外电子排布的轨道表示式 4 洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是优先占据一个轨道 而且自旋方向相同 特例 那就是对于同一能级 当电子排布为全充满 半充满或全空时 整个原子体系最稳定 24Cr原子的电子排布图 1s22s22p63s23p63d54s1 不是3d44s2 例 注意 练习 下图中能正确表示基态硅原子的是 ABCD 3 基态原子核外