化学选修3原子结构课件.ppt

第一章原子结构与性质第一节原子结构 原子概念和原子结构模型演变简介 1 公元前5世纪 希腊哲学家德谟克利特等人认为 万物是由大量的不可分割的微粒构成的 即原子 2 19世纪初 英国科学家道尔顿提出近代原子学说 他认为原子是微小的不可分割的实心球体 道尔顿原子学说 1 一切物质都是由不可见的 不可分割的原子组成 原子不可自生自灭 2 同种类的原子在质量 形状和性质上完全相同 不同种类的原子则不同 3 每一种物质都是由它自己的原子构成 单质是由简单原子组成 化合物是由复杂原子组成 复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量总和 3 1897年英国科学家汤姆生发现了电子 原子是一个平均分配着正电荷的粒子 其中镶嵌着许多电子 中和了正电荷 从而形成中性原子 4 1911年 英国物理学家卢瑟福 电子绕核旋转的原子结构模型 5 1913年 丹麦科学家玻尔 核外电子分层排布的原子结构模型 6 20世纪20年代中期 奥地利物理学家薛定谔等人以量子力学为基础 电子云模型 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 人类探索物质结构的历史 1 德谟克利特的古代原子学说 2 道尔顿的近代原子学说 模型 3 汤姆生原子模型 4 卢瑟福原子模型 5 玻尔原子模型 6 电子云模型 原子结构的衍变过程 一 开天辟地 原子的诞生 现代大爆炸宇宙学理论 宇宙诞生于约140亿年前的一次大爆炸 大爆炸后约2小时 诞生了大量的H 少量的He和极少量的Li 我们今天熟悉的各种元素 原子 都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化 分批分期合成而来的 1 氢元素是宇宙中最丰富的元素 2 宇宙年龄距今约140亿年 地球年龄已有46亿年 3 地球上的元素绝大多数是金属 非金属仅有22种 原子的结构 核电荷数 核内质子数 核外电子数 质量数 质子数 中子数 按原子核外电子能量的差异 可以将核外电子分为不同的能层 即电子层 二 能层与能级 1 能层 即电子层 1 先排能量低的电子层 再排能量高的电子层 由里往外 2 每一层最多容纳电子数 2n2个 3 最外层电子数不超过8个 K层为最外层时不超过2个 4 次外层电子数不超过18个 倒数第三层不超过32个 核外电子的排布规律 规定 任一能层的能级总是从s能级开始 依次称p d f g能级 在多电子原子中 同一能层的电子的能量也可能不同 可以将它们分为不同的能级 既亚层 2 能级 既电子亚层 学与问 1 原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数 n 间存在什么关系 2 不同能层分别有多少个能级 与能层的序数间存在什么关系 所含能级个数 能层序数n 2n2 s1 2 2 p3 2 6 d5 2 10 f7 2 14 g9 2 18 不同能层中的s p d f g能级最多能容纳的电子数是相同的 各为 3 英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同 三 构造原理 原子核外电子排布必须遵循一定的能级顺序进行填充 构造原理 存在着能级交错 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 核外电子排布的构造原理图 练习 试书写N Cl K 26Fe原子的核外电子排布式 原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态 简称能量最低原理 思考与交流 电子排布式可以简化 如可以把钠的电子排布式写成 Ne 3s1 试问 上式方括号中的符号的意义是什么 你能仿照钠原子的简化电子排布式写出O Si Fe的简化电子排布式吗 道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用 他的学说中主要有下列三个论点 原子是不能再分的微粒 同种元素的原子的各种性质和质量都相同 原子是微小的实心球体 从现代原子 分子学说的观点看 你认为不正确的是 A只有 B只有 C只有 D 课堂练习 D 在同一个原子中 离核越近 n越小的电子层能量 在同一能层中 各能级的能量按s p d f的次序 理论研究证明 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 第三能层有3个能级分别为 越低 增大 3S3P3d 4 下列各原子的电子排布正确的是A Be1s22s12p1B C1s22s22p2C He1s12s1D Cl1s22s22p63s23p5 BD 5 书写下列原子的电子排布式 SFeScVSeGaBr 6 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A Al1s22s22p63s23p1B O2 1s22s22p6C Na 1s22s22p6D Si1s22s22p2 D 第二课时 四 基态与激发态 原子光谱 1 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 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量 表现为光的形式 可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 称为光谱分析 用光谱仪摄取 得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱 1 判断下列表达是正确还是错误1 1s22p1属于基态 2 1s22s22p63p1属于基态 3 1s22s22p63d1属于激发态 答案 1 2 3 课堂练习 五 电子云与原子轨道 思考 宏观物体与微观物体 电子 的运动有什么区别 宏观物体的运动特征 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度 可以描画它们的运动轨迹 微观物体的运动特征 1 电子的质量很小 只有9 11 10 31千克 2 核外电子的运动范围很小 相对于宏观物体而言 3 电子的运动速度很大 测不准 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 1 电子云 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 1 s电子电子云形状是以原子核为中心的球体 只有一个伸展方向 1 电子云 2 p电子云的形状是哑铃形 其伸展方向是互向垂直的三个方向 Px Py Pz P电子云半径同样随着n增大而增大 电子在原子核外的一个运动空间状态 原子轨道 阅读课本11页表1 2 原子轨道的空间取向 多电子原子中的能级图 六 核外电子排布规则 1 能量最低原理 2 泡利不相容原理 每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子 3 洪特规则 4 补充规则 相对稳定的状态 全充满 p6 d10 f14 全空时 p0 d0 f0 半充满 p3 d5 f7 电子排布在同一能级时 总优先单独占据一个轨道 且自旋方向相同 轨道表示式 电子排布图 写出镁原子的电子排布式 电子排布图 1s22s22p63s2 电子排布图 电子排布式 轨道表示式 用每个方框代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子的式子 如 氖原子的轨道表示式 下列电子排布图中哪个是硼的 A B A 下列电子排布图中哪个是碳的 Cu 当同一能级的电子排布为全充满 半充满状态时具有较低的能量和较大的稳定性 C B A A Cr 注意 1s 2s 2p 4s 4p 4d 4f 3s 3p 3d 1 4 9 16 n2 2 8 18 32 2n2 小结 1 各原子轨道的能量高低比较 1 ns np nd nf 2 1s 2s 3s 4s 3 同一能层同一能级的各原子轨道能量相等 2Px 2Py 2Pz 2 电子云和原子轨道 1 能量最低原理 2 泡利不相容原理 3 洪特规则 3 核外电子排布规则 4 核外电子排布图 练习1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 A 原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围 故称电子云B s能级的原子轨道呈球形 处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C p能级的原子轨道呈纺锤形 随着能层的增加 p能级原子轨道也在增多D 与s电子原子轨道相同 p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 D 2 下列有关认识正确的是 A 各能级的原子轨道数按s p d f的顺序分别为1 3 5 7B 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C 各能层含有的能级数为n 1个D 各能层含有的电子数为2n2 A 3 按能量由低到高的顺序排列 正确的一组是 A 1s 2p 3d 4sB 1s 2s 3s 2pC 2s 2p 3s 3pD 4p 3d