四川省德阳五中高中化学 第一章第一节 原子结构（2） 新人教版选修3

1 四川省德阳五中高中化学四川省德阳五中高中化学 第一章第一节第一章第一节 原子结构 原子结构 2 2 新人教版新人教版 选修选修 3 3 5 初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱 了解其简单应用 能力与方法 复习和沿伸 动画构造原理认识核外电子排布 亲自动手书写 体会原理 情感与态度 充分认识原子构造原理 培养学生的科学素养 有利于增强学生学习化学的兴趣 重点 电子排布式 能量最低原理 基态 激发态 光谱 难点 电子排布式 知识结构与板书设计 三 构造原理三 构造原理 1 1 构造原理 绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序 构造原理 绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序 1s1s 2s2s 2p2p 3s3s 3p3p 4s4s 3d3d 4p4p 5s5s 4d4d 5p5p 6s6s 4f4f 5d5d 6p6p 7s 7s 2 2 能级交错现象 能级交错现象 从从第第 3 3 电子层开始电子层开始 是是指指电电子子层层数数较较大大的的某某些些轨轨道道的的能能量量反反低低于于电电子子层层 数数较较小小的的某某些些轨轨道道能能量量的的现现象象 电电子子先先填填最最外外层层的的 n ns s 后后填填次次外外层层的的 n n 1 1 d d 甚甚至至填填入入倒倒数数第第三三层层的的 n n 2 2 f f 的的规规 律律叫叫做做 能能级级交交错错 3 3 能量最低原理 原子核外电子遵循构造原理排布时 原子的能量处于最低状态 即在基 能量最低原理 原子核外电子遵循构造原理排布时 原子的能量处于最低状态 即在基 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 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 4 4 对于同一电子亚层 对于同一电子亚层 能级能级 等价轨道等价轨道 当电子排布为当电子排布为全充满全充满 半充满半充满或全空时或全空时 原子是比原子是比 较稳定的 较稳定的 5 5 基态原子核外电子排布可简化为 稀有气体元素符号 基态原子核外电子排布可简化为 稀有气体元素符号 外围电子外围电子 价电子 最外层电价电子 最外层电 子子 四 基态与激发态 光谱四 基态与激发态 光谱 1 1 基态 基态 处于最低能量的原子 处于最低能量的原子 激发态激发态 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 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 基态与激发态的关系 基态与激发态的关系 2 2 不同元素的原子发生 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 总称原子光谱的吸收光谱或发射光谱 总称原子光谱 2 3 3 光谱分析 光谱分析 利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素 利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素 教学过程教学过程 课前练习课前练习 理论研究证明 在多电子原子中 电子的排布分成不同的能层 同一能层的电子 还可以分成不同的能级 能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下 思考思考 钾原子的电子排布为什么是 2 8 8 1 而非 2 8 9 板书 三 构造原理 板书 三 构造原理 投影 投影 图 1 2 构造原理 3 讲 讲 在多电子原子中 电子在能级上的排布顺序 电子最先排布在能量低的能级上 然后 依次排布在能量较高的能级上 电子的排布遵循构造原理 板书 板书 1 1 构造原理 绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序 构造原理 绝大多数基态原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序 1s1s 2s2s 2p2p 3s3s 3p3p 4s4s 3d3d 4p4p 5s5s 4d4d 5p5p 6s6s 4f4f 5d5d 6p6p 7s 7s 讲 讲 构造原理揭示了原子核外电子的能级分布 从中可以看出 不同能层的能级有交错现能级有交错现 象 象 如E 3d E 4s E 4d E 5s E 5d E 6s E 6d E 7s E 4f E 5p E 4f E 6s 等 板书 板书 2 2 能级交错现象 能级交错现象 从第从第 3 3 电子层开始电子层开始 是是指指电电子子层层数数较较大大的的某某些些轨轨道道的的能能量量反反低低 于于电电子子层层数数较较小小的的某某些些轨轨道道能能量量的的现现象象 电电子子先先填填最最外外层层的的 n ns s 后后填填次次外外层层的的 n n 1 1 d d 甚甚 至至填填入入倒倒数数第第三三层层的的 n n 2 2 f f 的的 规规律律叫叫做做 能能级级交交错错 知识拓展 知识拓展 1 主量子数和角量子数之和越大 能量越高 2 主量子数和角量子数之和相等时 主量子数越大 能量越高 例如 4s 轨道主量子数和角量子数之和为4 3d 轨道主量子数和角量子数之和为 5 于是 4s 轨道的能量低于 3d 轨道的能量 而 3d 轨道和 4p 轨道主量子数和角量子数 之和均为 5 但 4p 轨道的主量子数更大 于是 4p 轨道的能量高于 3d 轨道的能量 讲 讲 自然界一个普遍的规律是 能量越低越稳定 原子中的电子也是如此 在不违 反保里原理的条件下 电子优先占据能量较低的原子轨道 使整个原子体系能量处于最低 这样的状态是原子的基态 板书 板书 3 3 能量最低原理 原子核外电子遵循构造原理排布时 原子的能量处于最低状态 能量最低原理 原子核外电子遵循构造原理排布时 原子的能量处于最低状态 即在基态原子里 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 即在基态原子里 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 讲 讲 一切自然变化进行的方向都是使能量降低 因为能量较低的状态比较稳定 此谓能量 最低原理 人是自然界的一员 我想也应该适用于此原理 所以人才会通过各种方式发泄和 排解自己的各种能量 这其中包括喜怒哀乐等情绪以运动 不过释放能量的方式还是要注意 的 如小孩本身不能存储过多的情绪 想哭就哭 想笑就笑 没有太大的冲击 而成人能够 容纳很多的能量 所以感情更深沉丰富 但也有弊端 如果这些能量不能合理的排解 一旦 冲垮理智的大坝 江河泛滥 后果不堪设想 我想在我们提升自身修养与胸怀的同时 一定 要时刻注意心理能量的警戒线 及时合理宣泄自身的情绪 有容乃大 无欲则刚 投影投影 部分原子的电子排布式 空着的自己填上 原子 序数 元素 名称 元素 符号 电子排布 K L M N O 1 氢 H1s1 2 氦 He1s2 3 锂 Li1s2 2s1 4 铍 Be 4 5 硼 B1s2 2s22p1 10 氖 Ne1s2 2s22p6 11 钠 Na 12 镁 Mg1s2 2s22p6 3s2 13 铝 Al 思考与交流思考与交流 查元素周期表中铜 金 银外围电子排布 它们是否符合构造原理 你从中总 结出什么规律 Cu Ar 3d104s1 Ag Kr 4d105s1 Au Xe 5d106s1 如 Cu 根据构造原理先排 4s 再排 3d 实际上采取了 3d 全充满 4s 半充满的状态 板书板书 4 4 对于同一电子亚层 对于同一电子亚层 能级能级 等价轨道等价轨道 当电子排布为当电子排布为全充满全充满 半充满半充满或全空时或全空时 原原 子是比较稳定的 子是比较稳定的 投影 投影 相对稳定的状态有 全充满 p6 d10 f14 全空 p0 d0 f0 半充满 d5 f7 思考与交流思考与交流 元素周期表中钠的电子排布写成 Ne 3s1 是什么意义 模仿写出 8 号 14 号 26 元素简化的电子排布式 稀有气体结构 O He 2s22p4 Si Ne 3s23p2 Fe Ar 3d64s2 讲 讲 上式方括号里的符号的意义是 该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构 板书 板书 5 5 基态原子核外电子排布可简化为 基态原子核外电子排布可简化为 稀有气体元素符号 稀有气体元素符号 外围电子外围电子 价电子 最外层电子价电子 最外层电子 讲 即将基态电子的原子排布式中与稀有气体相同的部分用该稀有气体的元素符号表示 投影小结 投影小结 构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质 各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 1 1 相同能层的不同能级的能量高低顺序相同能层的不同能级的能量高低顺序 ns np nd nfns np nd nf 2 2 英文字母相同的不同能级的能量高低顺序 英文字母相同的不同能级的能量高低顺序 1s 2s 3s 4s1s 2s 3s 4s 2p 3p 4p 2p 3p 4p 3d 4d3d 4d 3 3 不同层不同能级可由下面的公式得出不同层不同能级可由下面的公式得出 nsns n 2 f n 2 f n 1 d n 1 d npnp n n 为能层序数为能层序数 随堂练随堂练习习 写出17Cl 氯 21Sc 钪 35Br 溴 的电子排布 氯 1s22s22p63s23p5 钪 1s22s22p63s23p63d14s2 溴 1s22s22p63s23p63d104s24p5 知识拓展 知识拓展 原子最外层 次外层及倒数第三层最多容纳电子数的解释 1 依据 构造原理中的排布顺序 其实质是各能级的能量高低顺序可由公式得出 nsns n 2 f n 2 f n 1 d n 1 d npnp 2 2 解释 1 最外层由 ns np 组成 电子数不大于 2 6 8 2 次外层由 n 1 s n 1 p n 1 d 组成 所容纳的电子数不大于 2 6 10 18 5 3 倒数第三层由 n 2 s n 2 p n 2 d n 2 f 组成 电子数不大于 2 6 10 14 32 练习练习 1 1 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A A CaCa2 2 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 B B O O2 2 1s 1s2 22s2s2 23p3p4 4 C C ClCl 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p5 5 D D ArAr 1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 2 2 下列各原子或离子的电子排布式错误的是下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A AlA Al 1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B B O O2 2 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 C Na C Na 1s1s2 22s2s2 22p2p6 6 D D SiSi 1s1s2 22s2s2 22p22p2 3 3 练习 请写出第四周期练习 请写出第四周期 2121 3636 号元素原子的基态电子排布式 号元素原子的基态电子排布式 第二讲第二讲 过渡过渡 通过上节课学习我们知道 电子排布都遵循能量最低原理 我们学习第四部分 板书板书 四 基态与激发态 光谱四 基态与激发态 光谱 讨论讨论 节日五颜六色的焰火是否是化学变化 若不是化学变化 与电子存在什么关系 参 阅课本 讲讲 节日焰火与核外电子发生跃迁有关 板书板书 1 1 基态 基态 处于最低能量的原子 处于最低能量的原子 激发态激发态 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 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 6 基态与激发态的关系 基态与激发态的关系 讲讲 各种焰色反应是由对应的各种元素决定的 钙 锶 钡以及碱金属的挥发性化合物在 高温火焰中 接受了能量 使原子外层的电子从基态激发到了高态 该电子处于激发态 处 于激发态的电子是十分不稳定的 在极短的时间内 约 10 s 便跃迁到基态或较低的能级 上 并在跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来 由于各种元素的能级是被限定 的 因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同 碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见 光范围 于是我们就看到了各种色彩 投影投影 图 1 4 激光的产生与电子跃迁有关 问问 同学们都听说过 光谱 一词 什么是光谱呢 板书板书 2 2 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 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 总称原子光谱的电子的吸收光谱或发射光谱 总称原子光谱 讲讲 资料 1868 年 8 月 18 日 法国天文学家詹森赴印度观察日全食 利用分光镜观察日珥 从黑色月盘背面如出的红色火焰 看见有彩色的彩条 是太阳喷射出来的帜热其他的光谱 他发现一条黄色谱线 接近钠光谱总的 D1 和 D2 线 日蚀后 他同样在太阳光谱中观察到这 条黄线 称为 D3 线 1868 年 10 月 20 日 英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线 经过进一步研究 认识到是一条不属于任何已知元素的新线 是因一种新的元素产生的 把这个新元素命名为 helium 来自希腊文 helios 太阳 元素符号定为 He 这是第一个 在地球以外 在宇宙中发现的元素 为了纪念这件事 当时铸造一块金质纪念牌 一面雕刻 着驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗 Apollo 像 另一面雕刻着詹森和洛克耶的头 像 下面写着 1868 年 8 月 18 日太阳突出物分析 投影投影 发射光谱与吸收光谱发射光谱与吸收光谱 锂锂 氦氦 汞汞的的发发射射光光谱谱 锂锂 氦氦 汞汞的的吸吸收收光光谱谱 特特征征 暗暗背背景景 亮亮线线 线线状状不不连连续续 特特征征 亮亮背背景景 暗暗线线 线线状状不不连连续续 讲 讲 原子光谱可分为发射光谱和吸收光谱 7 板书 板书 3 3 原子光谱的分类 原子光谱的分类 1 1 物物体体发发光光直直接接产产生生的的光光谱谱叫叫做做 发发射射光光谱谱 2 2 吸吸收收光光谱谱 讲讲 发射光谱 处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐射 将多余的能 量发射出去形成的光谱 大量处于激发态的原子会发出各不相同的谱线组成了氢原子光 谱的全部谱线 由于产生的情况不同 发射光谱又可分为连连续续光光谱谱和明明线线光光谱谱 讲 讲 处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激 发态 形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱 讲 讲 光谱分为连续光谱和线状光谱 氢原子光谱为线状光谱 线状光谱 具有特定波长 彼此分离的谱线所组成的光谱 上图 连续光谱 由各种波长的光所组成 且相近的波长 差别极小而不能分辨所得的光谱 如阳光形成的光谱 投影 投影 来源 Z xx k Com 讲 讲 各种焰色反应是由对应的各种元素决定的 钙 锶 钡以及碱金属的挥发性化合物在 8 高温火焰中 接受了能量 使原子外层的电子从基态激发到了高态 该电子处于激发态 处 于激发态的电子是十分不稳定的 在极短的时间内 约 10 s 便跃迁到基态或较低的能 级上 并在跃迁过程中将能量以一定波长的光能形式释放出来 由于各种元素的能级是被限 定的 因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同 碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可 见光范围 于是我们就看到了各种色彩 投影 投影 氢氢发发射射光光谱谱 氢氢吸吸