第一章《打开原子世界的大门》第一节原子

1、1.1.打开原子世界的大门打开原子世界的大门1.1 从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型化学简史年代年代大大 事事 纪纪 要要约约50万年前万年前“北京猿人北京猿人”已会用火已会用火公元前公元前86千年千年中国中国(新石器时代新石器时代)开始制陶器开始制陶器约公元前约公元前2千年千年中国已会铸铜中国已会铸铜中国战国时期中国战国时期惠施惠施（物质是无限可分的）（物质是无限可分的）墨子墨子（物质分割是有一定条件的）（物质分割是有一定条件的）公元前四世纪公元前四世纪古希腊的古希腊的德谟克利特德谟克利特提出朴素的原子论提出朴素的原子论;古希腊的古希腊的亚里斯多德亚里斯多德提出提出“四元素四元素”学

2、说学说公元前公元前14087年年 中国发明了造纸术中国发明了造纸术十世纪十世纪中国中国(宋代宋代)把火药用于制造火药箭、火球等武器把火药用于制造火药箭、火球等武器1661年年英国的英国的波义耳波义耳在在怀疑派化学家怀疑派化学家一书中给元素下了科一书中给元素下了科学的定义学的定义1748年年俄国化学家俄国化学家罗蒙诺索夫罗蒙诺索夫建立了质量守恒定律建立了质量守恒定律 1772年、年、73年年瑞典化学家瑞典化学家舍勒舍勒和英国化学家和英国化学家普利斯特里普利斯特里分别发现并制分别发现并制得了氧气得了氧气1777年年法国化学家法国化学家拉瓦锡拉瓦锡最早用天平和为研究化学的工具，并最早用天平和为研究化

3、学的工具，并发表发表燃烧概论燃烧概论，推翻了燃素学说，推翻了燃素学说1808年年 英国科学家英国科学家道尔顿道尔顿提出了近代原子学说提出了近代原子学说 公元前公元前5世纪的古希腊哲学家世纪的古希腊哲学家留基伯留基伯在致在致力于思考分割物质问题后得出一个结论力于思考分割物质问题后得出一个结论:分割分割过程不能永远继续下去，物质的碎片迟早会过程不能永远继续下去，物质的碎片迟早会达到不可能分。他的学生达到不可能分。他的学生德谟克里特德谟克里特接受了接受了这种物质碎片会小到不可再分的观念这种物质碎片会小到不可再分的观念,并称这并称这种物质的最小组成单位为种物质的最小组成单位为“原子原子” 。 从古代希

4、腊哲学家从古代希腊哲学家留基伯留基伯和和德谟克利特德谟克利特的朴素原子说到现代的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。们多方面的启迪。公元前公元前460-370年年 德谟克利特德谟克利特(希腊希腊) 物质只能分割到原子为止物质只能分割到原子为止公元前公元前5世纪世纪 留基伯留基伯(希腊希腊)宇宙是由不可分割的粒子组成的，宇宙是由不可分割的粒子组成的，这些粒子叫做原子这些粒子叫做原子. 战国战国 墨子墨子(中国中国) 物质被分割是有条件的物质被分割是有条件的战国战国 惠施惠施(中国中国) 物

5、质无限可分物质无限可分 1803年，英国科学家年，英国科学家道尔顿道尔顿提出近代提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。的实心球体。 汤姆逊汤姆逊原子模型（原子模型（1904年）年）:原子原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子嵌着许多电子,中和了正电荷，从而形成中和了正电荷，从而形成中性原子。中性原子。1895年年 伦琴伦琴(德国德国) 发现了伦琴射线发现了伦琴射线1896年年 贝克勒尔贝克勒尔(法国法国) 发现了铀盐的放射性发现了铀盐的放射性 卢瑟福卢瑟福原子模型（原子模型（1911年）：在

6、原子的年）：在原子的中心有一个带正电的核，它的质量几乎等于中心有一个带正电的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它周围沿着不同的原子的全部质量，电子在它周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳一样运转。轨道运转，就像行星环绕太阳一样运转。 卢瑟福卢瑟福提出的行星模型是以经典电磁学提出的行星模型是以经典电磁学为理论基础，主要内容有：为理论基础，主要内容有：原子的大部分体积是空的；原子的大部分体积是空的； 在原子的中心有一个体积很小、密度在原子的中心有一个体积很小、密度极大的原子核；极大的原子核； 原子的全部正电荷在原子核内，且几原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。

7、带负电的乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。电子在核空间进行高速的绕核运动。 玻尔玻尔原子模型（原子模型（1913年）年）:原子结构中的量原子结构中的量子化轨道理论，电子在固定的轨道上分层运动。子化轨道理论，电子在固定的轨道上分层运动。 薛定谔薛定谔电子云模型：电子云模型：现代物质结现代物质结构学说构学说 0)(8)( 22222222VEhmzyx著名的薛定谔方程式： 今日的原子结构今日的原子结构：电子云模型电子云模型 原子核原子核= =质子质子+ +中子中子电子轨域电子轨域电子电子原子的大部分空间是空的原子的大部分空间是空的电子云电子云电子云电子云道尔顿道

8、尔顿模型模型Dalton model(1803)坚实坚实不可分不可分的的实心实心球球汤姆逊汤姆逊模型模型Thomson model(1904)平均分布着平均分布着正电荷正电荷的粒的粒子子嵌着嵌着同同数数目目的的电子电子拉塞福拉塞福模型模型Lutherful model(1911)带正电荷带正电荷的核的核位于位于中心，中心，质质量量主要集中在主要集中在核上，核上，电子电子沿沿不同不同轨道运转轨道运转玻尔玻尔模型模型Bohr model(1913)电子电子在一定在一定轨轨道道上上绕核绕核做做高高速圆周运动速圆周运动电子云电子云模型模型Electron cloud model(1935)现代物质结构

9、现代物质结构学说学说近代原子模型发展历史近代原子模型发展历史 原子是化学变化中原子是化学变化中的最小微粒。同种原子的最小微粒。同种原子的性质和质量都相同。的性质和质量都相同。那么原子能不能再分？那么原子能不能再分？原子又是如何构成的呢原子又是如何构成的呢? 原原子子的的构构成成原子核原子核( (质质子和中子子和中子) )核核外外电电子子原子中各微粒原子中各微粒之间的数量关之间的数量关系、电性关系系、电性关系和质量关系和质量关系核外电核外电子的运子的运动特点动特点核 外 电核 外 电子 的 排子 的 排布 规 律布 规 律( ( 原 子原 子结 构 示结 构 示意图意图) )核素和同位素核素和同

10、位素核外电子排布与元素性质（原子得核外电子排布与元素性质（原子得失电子能力和化合价）间的关系失电子能力和化合价）间的关系知识框图知识框图 1.2 原子结构和相对原子质量1. 原子的构成、原子核的构成是怎样的原子的构成、原子核的构成是怎样的? 质子质子(+) 中子中子原子核原子核原子原子核外电子核外电子(-)(+)一、原子结构一、原子结构X XZA符号表示符号表示:资料资料1 1、原子核半径小于原子半径的万分之一，、原子核半径小于原子半径的万分之一，体积占原子体积的几千万亿分之一。（如同体积占原子体积的几千万亿分之一。（如同大大型体育场与蚂蚊型体育场与蚂蚊）构成原子的粒子及其性质构成原子的粒子及

11、其性质构成原子的构成原子的粒子粒子 电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电量电性和电量1个电子带一个单个电子带一个单位负电荷位负电荷1个质子带一个个质子带一个单位正电荷单位正电荷不显电性不显电性 质量质量/kg9.109X10-31 1.673X10-27 1.675X10-27相对质量相对质量 资料资料2、原子的质量集中在原子核：原子的质量集中在原子核：原子核密度很大，假如在原子核密度很大，假如在1 cm3的容的容器里装满原子核，则它的质量就相当器里装满原子核，则它的质量就相当于于1.2108 t，形象地可以比喻为需，形象地可以比喻为需要要3000万辆载重万辆载重4 t的卡车来运载。的

12、卡车来运载。 1.相对原子质量的概念是什么？相对原子质量的概念是什么？计算并填写上表中的相对质量计算并填写上表中的相对质量2.一个质子的相对质量如何计算？一个质子的相对质量如何计算？提示：对原子核内有提示：对原子核内有6个质子和个质子和6个中子的一个中子的一个个C原子质量的原子质量的1/12（1.661 X10-27 kg）相比较所得的数值。相比较所得的数值。相对原子质量相对原子质量=cxmm121思考思考构成原子的粒子及其性质构成原子的构成原子的粒子粒子 电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电量电性和电量1个电子带一个单个电子带一个单位负电荷位负电荷1个质子带一个个质子带一个单位正电荷

13、单位正电荷不显电性不显电性 质量质量/kg9.109X10-31 1.673X10-27 1.675X10-27相对质量相对质量 1/1836 1.007 1.008 质量数质量数将原子核内所有的质子和中子的相对质量将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，叫质量数。取近似整数值加起来，所得的数值，叫质量数。质量数质量数(A)= 质子数质子数(Z)+ 中子数中子数(N)原子种类原子种类质子数质子数中子数中子数核外电子数核外电子数氢氢101碳碳666氧氧888钠钠111211氯氯171817几种原子的构成几种原子的构成从表中可以看出什么？从表中可以看出什么？1.不同种类

14、的原子，质子数、电子数不同不同种类的原子，质子数、电子数不同2.质子数质子数=核外电子数核外电子数=核电荷数核电荷数3.不是所有的原子都有中子的不是所有的原子都有中子的XAZ元素符号元素符号质量数质量数 核电荷数核电荷数 （核内质子数）（核内质子数）表示原子组成的一种方法表示原子组成的一种方法a代表质量数；代表质量数；b代表质子数既核电荷数；代表质子数既核电荷数；c代表离子的所带电荷数；代表离子的所带电荷数；d代表化合价代表化合价e代表原子个数代表原子个数a b c d e各代表什各代表什么么请看下列表示请看下列表示 ab+dXc+e思考：思考：8O2-各数字所表示的含义？各数字所表示的含义？

15、16质量数质量数质子数质子数微粒微粒H S2- Na+ 11填表填表中子数中子数电子数电子数23123235451801101616801135Br8035练习练习1、当质子数、当质子数(核电荷数核电荷数)核外核外电子数，该离子是电子数，该离子是( )离子，离子，带带( )电荷。电荷。2、当质子数、当质子数(核电荷数核电荷数)（ ）核外电子数，该离子是阴离子，核外电子数，该离子是阴离子，带带( )电荷。电荷。阳阳正正负负离子：离子：原子或原子团得、失电子后形成的带电微粒称原子或原子团得、失电子后形成的带电微粒称为离子，离子也是构成物质的一种微粒。为离子，离子也是构成物质的一种微粒。带正电荷的离

16、子称为阳离子：如：H+ Na+ Mg2+ Al3+ Ca2+ Ba2+ Cu2+ Fe3+ Fe2+ NH4+ 等等 带负电荷的离子称为阴离子：如：Cl- Br- I- S2- OH- SO42- CO32- HCO3- 等等 粒子符号粒子符号质子数质子数电子数电子数 S2- Axn+ x Aym- y NH4+ OH-1618X-ny-m1110910填表填表核电荷数核电荷数(Z)=原子序数原子序数=质子数质子数=核外电子数核外电子数原子核原子核核外电子核外电子质量数质量数(A)=质子数质子数(Z)+中子数中子数(N)原子原子 ZX的三种微粒间的关系：的三种微粒间的关系：练习1. 据最新报道

17、，放射性元素钬 67Ho可有效地治疗肝癌。该元素原子核内的中子数与核外电子数之差（ ） A. 32 B. 67 C.99 D.1662据报道，1994年12月科学家发现了一种新元素，它的原子核内有161个中子，质量数为272，该元素的原子序数为（ ） A. 111 B. 161 C. 272 D. 433AA1663、填写下表、填写下表微粒微粒 质量数质量数 质子数质子数 中子数中子数 电子数电子数 27Al 32S2- 23Na+ X- 17 182713141332161618231112103518二、同位素二、同位素两同同位素、元素、同素异形体的比较：同位素、元素、同素异形体的比较：元

18、元 素素同位素同位素同素异形体同素异形体定义定义对象对象定义定义实例实例具有相同核电荷数的具有相同核电荷数的同一类原子的总称同一类原子的总称广义的原子广义的原子 原原 子子 单单 质质质子数相同，中子质子数相同，中子数不同的同一元素数不同的同一元素的原子的原子由同种元素组由同种元素组成的结构和性成的结构和性质不同的单质质不同的单质区别与联系区别与联系1、联系：同位素属于同一元素的原子；、联系：同位素属于同一元素的原子； 同素异形体由同一元素的原子构成。同素异形体由同一元素的原子构成。2、区别：同位素有、区别：同位素有1800余种，元素只有余种，元素只有112种。种。11H、21H、31H金刚石

19、与石墨金刚石与石墨 氧气与臭氧氧气与臭氧下列符号代表几种元素？几种原子？下列符号代表几种元素？几种原子？18Ar4019K4019K+4020Ca4220Ca4019K41三、相对原子质量三、相对原子质量 (1)原子质量原子质量：指原子的真实质量，也称：指原子的真实质量，也称绝对绝对质量质量，是通过精密的实验测得的。如一个，是通过精密的实验测得的。如一个8O原子的质量为原子的质量为2.657X10-26kg，一个，一个6C原子的质原子的质量为量为1.99310-26kg等。等。 (2)相对原子质量相对原子质量，以，以12C原子质量的原子质量的1/12(约为约为1.66110-27 kg作为标准

20、，其他作为标准，其他原子的质量跟它比较所得的值。原子的质量跟它比较所得的值。1612某原子的绝对质量某原子的绝对质量12 6C 原子的绝对质量原子的绝对质量1/12相对原子质量相对原子质量= =(3)质量数质量数：如果忽略原子中电子的质量，：如果忽略原子中电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相对质将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值为量取近似整数值为1，则它们加起来的，则它们加起来的数叫质量数数叫质量数(为为正整数值正整数值)。A=Z+N (4)同位素相对原子质量同位素相对原子质量，各同位素原子，各同位素原子的质量与的质量与6C原子的质量的原子的质量的1/12的的比值比值。 一

21、种元素有几种同位素，就应当有几种一种元素有几种同位素，就应当有几种同位素原子量，如同位素原子量，如17C1为为34.969，17Cl为为36.966等。等。123537(5) 元素的相对原子质量：元素的相对原子质量：指该元素各种天指该元素各种天然同位数原子所占的原子个数百分比与各然同位数原子所占的原子个数百分比与各同位素原子量乘积的加和，即：同位素原子量乘积的加和，即： (6)元素的近似相对原子质量元素的近似相对原子质量练习练习：相对原子质量和近似相对原子质量相对原子质量和近似相对原子质量的计算方法：的计算方法： 已知氯元素有两种同位素原子已知氯元素有两种同位素原子17Cl和和17Cl，其中其

22、中17Cl的相对原子质量是的相对原子质量是34.969,在自然界中的百分在自然界中的百分比是比是75.77%, 17Cl的相对原子质量是的相对原子质量是36.966，在，在自然界中的百分比是自然界中的百分比是24.23%，分别，分别计算计算Cl元素元素的相对原子质量和近似相对原子质量。的相对原子质量和近似相对原子质量。353537371.1.法国里昂的科学家最近发现一种只法国里昂的科学家最近发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称由四个中子构成的粒子，这种粒子称为为“四中子四中子”，也有人称之为，也有人称之为“零号零号元素元素”。下列有关。下列有关“四中子四中子”粒子的粒子的说法不正确的是说

23、法不正确的是（ ）A A该粒子不显电性该粒子不显电性 B B该粒子质量数为该粒子质量数为4 4C C与氢元素的质子数相同与氢元素的质子数相同 D D该粒子质量比氢原子大该粒子质量比氢原子大 练习练习C 2.已知已知A2、B、C、D2、E3五种简单离子五种简单离子的核外电子数相等，与它们对应的原子的核电荷的核外电子数相等，与它们对应的原子的核电荷数由大到小的顺序是数由大到小的顺序是 。练习练习E、D、C、B、A3.现有现有bXn和和aYm两种离子，它们的电子数相同，两种离子，它们的电子数相同，则则 a 与下列式子有相等关系的是（与下列式子有相等关系的是（ ）（A）bmn （B） bmn（C）bm

24、n （D） bmnB1.3 揭开原子核外电子运动的面纱核外电子分层排布核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排布。电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ1. 电子总是尽先排布在能量最低的电子电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。层里。2. 每个电子层最多只能排布每个电子层最多只能排布2n2个电子。个电子。3. K层为最外层时，最多只能容纳层为最外层时，最多只能容纳2个电个电子。子。4. 其它各层为最外层时，最多只能容纳其它各层为最外层时，最多只能容纳8个电子。个电子。5. 次外层最多不超过次外层最多不超过18个电子。个电子。稀有气体元素原子电子层排布稀有气体元素原子电子层

25、排布核电核电荷数荷数元素元素名称名称元素元素符号符号各电子层的电子数各电子层的电子数KLMNOP最外层电子数最外层电子数2氦氦He2210氖氖Ne28818氩氩Ar288836氪氪Kr28188854氙氙Xe2818188886氡氡Rn2818321888各层最多电子数各层最多电子数281832?一、原子结构示意图一、原子结构示意图120号元素的原子结构示意图号元素的原子结构示意图HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCa二、电子式二、电子式Al 用小黑点用小黑点(或或)来表示元素原子的来表示元素原子的最外层上的电子的图式称为电子式最外层上的电子的图式称为电子式.HHeBC

26、 AlLiBeN O F Ne Si NaMgP S Cl Ar KCa1-20号元素原子的电子式号元素原子的电子式H+Li+Na+K+Mg2+Al3+ F - Cl - S 2- O H- HH N H+ H部分离子的电子式部分离子的电子式本章复习提要本章复习提要1.科学家及其化学史，卢瑟福的行星模型科学家及其化学史，卢瑟福的行星模型2.原子的结构，表示原子组成的符号原子的结构，表示原子组成的符号3.几个公式几个公式4.离子的概念离子的概念5.同位素的概念同位素的概念6.相对原子质量的相对原子质量的 概念概念7.原子或离子的结构示意图和电子式原子或离子的结构示意图和电子式 已知硫原子质量数为

27、已知硫原子质量数为32，求中子数，求中子数 某氯原子的中子数为某氯原子的中子数为20，求质量数，求质量数 某原子的质量数为某原子的质量数为18，核外有，核外有8个电子，求个电子，求中子数中子数 某二价阳离子含有某二价阳离子含有10个电子，个电子，12个中子，个中子，求质量数求质量数 某一价非金属阴离子含有某一价非金属阴离子含有10个电子，个电子，10个个中子，求质量数中子，求质量数 元素元素R的一个原子质量数为的一个原子质量数为a，其阴离子，其阴离子Rn-有有b个电子，求中子数。个电子，求中子数。例题例题11637102419a b + n 若阴离子若阴离子XO3- 含有含有42个电子，质量数为个电子，质量数为83，氧原子的中子数等于质子数，则，氧原子的中子数等于质子数，则X元素元素原子核内中子数为（原子核内中子数为（ ） A. 18 B. 13 C. 15 D. 7A例题例题2 B 某微粒用某微粒用 表示，下列关于该微粒的表示，下列关于该微粒的叙述中正确的是叙述中正确的是 A 所含质子数所含质子数An B 所含中子数所含中子数AZ C 所含电子数所含电子数Zn D 质子数质子数ZARAZn+A 某元素某元素R的二价阴离子核外共有的二价阴离子核外共有a个个电子，核内有电