高中化学：认识原子及其结构

1、认识原子及其结构认识原子及其结构认识原子认识原子 知识与技能目标：1.进一步认识原子核外电子的分层排布 2.知道原子核外电子的能层分布及其能量关系3.知道原子核外电子的能级分布及其能量关系4.能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义5.了解原子结构的构造原理，认识原子的核外电子排布 6.能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布 一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生 1 1、原子的诞生、原子的诞生 宇宙大爆炸宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子小时：大量氢原子、少量氦原子 极少量锂原子极少量锂原子 140亿年后的今天：亿年后的今天： 氢原子占氢原子占88.

2、6% 氦原子为氢原子数氦原子为氢原子数1/8 其他原子总数不到其他原子总数不到1%99.7%2 2、地球中的元素、地球中的元素 绝大多数为金属元素绝大多数为金属元素 包括稀有气体在内的非金属仅包括稀有气体在内的非金属仅22种种 地壳中含量在前五位：地壳中含量在前五位：O、Si、Al、Fe、Ca 3 3、原子的认识过程、原子的认识过程 古希腊哲学家留基伯和德谟克立特古希腊哲学家留基伯和德谟克立特 思辨精神思辨精神 原子：源自古希腊语原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒，不可再分的微粒 1803年年 道尔顿（英）道尔顿（英）原子是微小的不可分割的实心球体原子是微小的不可分割的实心球体1897

3、年，英国科学家汤姆生年，英国科学家汤姆生 枣糕模型枣糕模型 1911年，英国物理学家卢瑟福年，英国物理学家卢瑟福电子绕核旋转的原子结构模型电子绕核旋转的原子结构模型 1913年，丹麦科学家玻尔年，丹麦科学家玻尔行星轨道的原子结构模型行星轨道的原子结构模型 1926年，奥地利物理学家年，奥地利物理学家薛定谔薛定谔等等以以量子力学量子力学为基础提出为基础提出电子云模型电子云模型 原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（正电）（正电）不显不显电性电性 （负电）（负电）（正电）（正电）（不带电）（不带电）分层排布分层排布与物质化学性质密切相关与物质化学性质密切相关 二、能层与能级二、能层

4、与能级1 1、能层、能层 电子层电子层 能层名称能层名称 能层符号能层符号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 K L M N O P Q 从从K至至Q ，能层离核越远，能层能量越大，能层离核越远，能层能量越大每层最多每层最多容纳电子的数量：容纳电子的数量：2n2 2 2、能级、能级 同一个能层中电子的能量相同的电子亚层同一个能层中电子的能量相同的电子亚层 能级名称：能级名称：s、p、d、f、g、h 能级符号：能级符号：ns、np、nd、nf n代表能层代表能层 能层能层: 一一 二二 三三 四四 K L M N 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 能级：能级：

5、最多最多容纳电子的数量容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:143 3、注意问题、注意问题 能层与能级的关系能层与能级的关系 每一能层的能级从每一能层的能级从s开始，开始，s,p,d,f 能层中能级的数量不超过能层的序数能层中能级的数量不超过能层的序数 能量关系能量关系 EKEL EM EN EnsEnp End Enf EnsE(n+1) s E(n+2) s E(n+3) s EnpE(n+1)p E(n+2)p E(n+3)p 能层能层KLMN能级能级 能级能级电子电子数数能层能层电子电子数数1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 2 2 2 6 6 6

6、10 10 14 2 2n2 8 18 32 2n2 2n2 2n2 三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 1 1、构造原理、构造原理 多电子多电子基态原子基态原子的的电子电子按按能级交错能级交错的形式的形式排布排布 电子排布顺序电子排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p2 2、电子排布式、电子排布式 例：写出例：写出Zn的电子排布式的电子排布式 Zn为为30号元素，电子共号元素，电子共30个个 依据构造原理依据构造原理 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 书写时：书写时：1s2 2s2 2p6 3s

7、2 3p6 3d10 4s2 写出写出K Ca Ti Co Ga Kr Br的电子排布式的电子排布式 电子排布式电子排布式 Zn：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 Ar简化简化 Zn：Ar 3d10 4s2 简化简化电子排布式电子排布式 写出写出K Ca Ti Co Ga Kr Br的简化电子排布式的简化电子排布式 价层电子：主族、价层电子：主族、0族元素最外层族元素最外层 副族、副族、族最外层和次外层族最外层和次外层特殊规则特殊规则 例：写出例：写出Cr和和Cu的电子排布式的电子排布式 全满规则全满规则 半满规则半满规则 原子结构原子结构 知识与技能目标： 1、了解原

8、子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 2、能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排布 3、知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特泡利原理和洪特规则规则 4、知道原子的基态和激发态的涵义 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 四、电子云与原子轨道四、电子云与原子轨道 1 1、电子云、电子云 薛定谔薛定谔等等 以以量子力学量子力学为基础为基础 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空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间的概率密度分布的形象化描述小黑点：概率密度小黑点：概率密度 单位体积内出现的概率

9、单位体积内出现的概率 小黑点越密概率密度越大小黑点越密概率密度越大 电子云电子云 小黑点不是电子！小黑点不是电子！电子云轮廓图电子云轮廓图 电子出现的概率约为电子出现的概率约为90%的空间的空间 即精简版电子云即精简版电子云 电子云轮廓图特点电子云轮廓图特点 a.形状形状 nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形能级的电子云轮廓图：多纺锤形 ns能级的电子云轮廓图：球形能级的电子云轮廓图：球形 np能级的电子云轮廓图：双纺锤形能级的电子云轮廓图：双纺锤形 b.电子云扩展程度电子云扩展程度 同类电子云能层序数同类电子云能层序数n越大，电子能量越越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张大，活动范

10、围越大电子云越向外扩张 2 2、原子轨道、原子轨道 电子在原子核外的一个空间运动状态电子在原子核外的一个空间运动状态 定义定义 原子轨道与能级原子轨道与能级 ns能级能级 ns轨道轨道np能级能级 npx轨道轨道 npy轨道轨道 npz轨道轨道 nd能级能级 ndz2轨道轨道 ndx2y2轨道轨道 ndxy轨道轨道 ndxz轨道轨道 ndyz轨道轨道 同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道 简简并并轨轨道道原子轨道的电子云轮廓图原子轨道的电子云轮廓图 s轨道的电子云轮廓图轨道的电子云轮廓图npx轨道电轨道电子云轮廓图子云轮廓图 npy轨道电轨道电子云轮廓图

11、子云轮廓图 npz轨道电轨道电子云轮廓图子云轮廓图 nd轨道电子云轮廓图轨道电子云轮廓图 五、泡利原理和洪特规则五、泡利原理和洪特规则 核外电子的基本特征核外电子的基本特征能层能层 能级能级 轨道轨道 自旋自旋 公转公转 自转自转 大范围大范围 小范围小范围 磁量子数磁量子数 自旋量子数自旋量子数 主量子数主量子数 角量子数角量子数 量子化描述量子化描述 1 1、泡利原理、泡利原理 每个轨道最多只能容纳每个轨道最多只能容纳2个电子个电子 且它们的自旋方向相反且它们的自旋方向相反 2 2、洪特规则、洪特规则 电子总是优先单独地占据简并轨道电子总是优先单独地占据简并轨道 且它们的自旋方向相同且它们

12、的自旋方向相同 怎么填怎么填 填多少填多少 3 3、电子排布图、电子排布图 例：写出例：写出O原子的电子排布图原子的电子排布图 O原子的电子排布式：原子的电子排布式： 1s2 2s2 2p41s2 2s2 2p4原子结构的表示方法原子结构的表示方法 原子结构示意图原子结构示意图 电子排布式电子排布式 O原子：原子：1s2 2s2 2p4电子排布图电子排布图 1s2 2s2 2p4O原子原子六、能量最低原理、基态与激发态、光谱六、能量最低原理、基态与激发态、光谱 1 1、能量最低原理、能量最低原理 能量最低原理：原子电子排布遵循构造原理能量最低原理：原子电子排布遵循构造原理 能使整个原子的能量处于最低能使整个原子的能量处于最低 基态原子：基态原子：遵循泡利原理、洪特规则、能量遵循泡利原理、洪特规则、能量 最低原理的原子最低原理的原子 2 2、基态原子、基态原子 基态原