专题1-3单元-人类对原子结构的认识

1、第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识物质是由什么物质是由什么构成的？构成的？公园前公园前5世纪世纪古希腊哲学家古希腊哲学家从哲学角度提出从哲学角度提出“原子原子”By convention there is color, By convention sweetness,By convention bitterness, But in reality there are atoms and space. -Democritus （德谟（德谟克利特）克利特）但实际上，存在的但实际上，存在的是原子（不可分割的意思）和空间是原子（不可分割的意思）和空间感觉上，存在的是缤纷的色彩感

2、觉上，存在的是缤纷的色彩浓郁的芬芳，浓郁的芬芳， 深深的苦痛深深的苦痛世界之最世界之最 19931993年年8 8月，我国科学家利用超真空扫描隧道月，我国科学家利用超真空扫描隧道显微镜，在一块晶体硅的表面通过探针的作用搬走显微镜，在一块晶体硅的表面通过探针的作用搬走原子，写下了原子，写下了“中国中国”两个字。两个字。 请大家阅读教材请大家阅读教材P27-28P27-28的的“交流与讨论交流与讨论”，了解，了解人类对原子结构的认识并思考下列几个问题。人类对原子结构的认识并思考下列几个问题。1 1、原子结构模型的演变经历了哪几个重要阶段？、原子结构模型的演变经历了哪几个重要阶段？2 2、用简洁的语

3、言表达各阶段（道尔顿、汤姆生、用简洁的语言表达各阶段（道尔顿、汤姆生、卢瑟福、波尔）对原子结构模型的认识特点？卢瑟福、波尔）对原子结构模型的认识特点？主要观点主要观点物质由原子组成。物质由原子组成。原子不能被创造和毁灭。原子不能被创造和毁灭。原子是原子是不可分割不可分割的的实心球体实心球体。原子中正电荷均匀地分布在整原子中正电荷均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则个球体中，而带负电荷的电子则镶嵌在其中。镶嵌在其中。粒子（带正电的氦核）散射粒子（带正电的氦核）散射实验发现原子核实验发现原子核 原子由原子核和核外电子构成原子由原子核和核外电子构成原子核带正电，位于原子中心，质原子核带正电，位

4、于原子中心，质量大，体积小量大，体积小电子带负电，绕原子核做高速运动电子带负电，绕原子核做高速运动阴极射线射实验发现电子阴极射线射实验发现电子 玻尔模型玻尔模型（19131913）原子核外，电子在一系列稳定的轨道原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动上运动每个轨道都具有一个确定的能量值每个轨道都具有一个确定的能量值核外电子在这些稳定的轨道上运动时，核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量既不放出能量，也不吸收能量原子轨道模型原子轨道模型电子云电子云波粒二象性波粒二象性现代量子力学模型现代量子力学模型？实心小球模型实心小球模型葡萄干面包模型葡萄干面包模型行星模型行星模型轨道模

5、型轨道模型电子云模型电子云模型人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的道尔顿道尔顿汤姆森汤姆森卢瑟福卢瑟福波尔波尔现代量子力学原子结构模型（电子云模现代量子力学原子结构模型（电子云模型）型）原子由原子核和核外电子构成原子由原子核和核外电子构成电子运动的规律跟宏观物体运动的规律电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同；截然不同；对于多电子的原子，电子对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似于在核外一定的空间近似于分层排布分层排布。二、原子核外电子的分层排布二、原子核外电子的分层排布1 1、原子结构示意图、原子结构示意图 为了形象、简单为了形象、简单的表

6、示原子的结构，人们就创造了的表示原子的结构，人们就创造了“原原子结构示意图子结构示意图”这种特殊的图形。这种特殊的图形。1818第第1 1层层第第2 2层层第第3 3层层K K层层L L层层M M层层2 28 88 8原子核原子核原子核带正电原子核带正电核电荷数核电荷数该电子层该电子层上的电子上的电子原子核原子核+18+18Ar核电荷数核电荷数电子层电子层该电子层上的电子数该电子层上的电子数+ +练习：练习：用原子结构示意图表示下列原子的结构用原子结构示意图表示下列原子的结构NeNeMgMgO OClClCaCaK KN NNaNa2 2、原子核外电子排布的一般规律、原子核外电子排布的一般规律

7、电子总是尽先排布在能量最低的电子层里电子总是尽先排布在能量最低的电子层里, , 然后由里往外，依次排在能量逐步升高的电然后由里往外，依次排在能量逐步升高的电子层里（子层里（能量最低原理能量最低原理）每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2n2 2个电子。个电子。最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳8 8个电子（个电子（K K层为最外层为最外层时不能超过层时不能超过2 2个）个）上述规律相互制约，相互联系。上述规律相互制约，相互联系。1 1、什么是稳定结构？、什么是稳定结构？2 2、在形成、在形成MgOMgO的过程中的过程中MgMg、O O原子核外电原子核外电子发生了什么变化？能否用原

8、子（离子）子发生了什么变化？能否用原子（离子）结构示意图表示出变化过程？结构示意图表示出变化过程？3 3、金属元素和非金属元素的原子如何才能、金属元素和非金属元素的原子如何才能达到稳定结构？达到稳定结构？ 3 3、原子结构与元素性质的关系、原子结构与元素性质的关系 （结构决定性质）（结构决定性质）（1 1）稳定结构稳定结构：原子最外层有：原子最外层有8 8个电子个电子（HeHe为为2 2）的结构，原子既不容易失去电子又不容易得到电子的结构，原子既不容易失去电子又不容易得到电子（如（如HeHe、NeNe、ArAr等）等）。+12282失去失去2个个e-+1228MgMg2+826+828得到得到

9、2个个e-OO2-结论：结论：原子最外层的电子数小于原子最外层的电子数小于8 8个时，在化学个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层反应中总是得到或失去电子而达到最外层8 8电子电子的稳定结构。的稳定结构。1-181-18号元素的核外电子排布号元素的核外电子排布原子结构示意图原子结构示意图 金属元素金属元素 非金属元素非金属元素最外层电子数：最外层电子数： 4 44 4得失电子趋势：得失电子趋势： 易失易失 易得易得元素性质：元素性质： 金属性金属性 非金属性非金属性Na、Mg、Al等活泼金属单质与等活泼金属单质与F2、O2、Cl2等活等活泼非金属单质发生反应生成的化合物中，金属元泼非

10、金属单质发生反应生成的化合物中，金属元素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目存在一定的关系。请与同学共同探到电子的数目存在一定的关系。请与同学共同探讨下列问题讨下列问题 ：1.金属单质金属单质Na、Mg能分别与非金属单质能分别与非金属单质O2、Cl2发生反应生成氧化物和氯化物，请写出相应的化发生反应生成氧化物和氯化物，请写出相应的化学方程式并标出化合价的变化学方程式并标出化合价的变化2.2.根据根据Na、Mg、O、Cl原子在反应过程中失去或原子在反应过程中失去或者得到电子的数目和该原子的最外层电子数目者得到电子的数目和该原子的最外层电子

11、数目,推推断其氧化物和氯化物中元素化合价断其氧化物和氯化物中元素化合价元元素素化合化合价价原子最外层电原子最外层电子数目子数目失去（或得到）电失去（或得到）电子数目子数目NaMgOCl+ +1 11 1失失1e1e- -+ +2 22 2失失2 2e e- - -2 26 6得得2 2e e- - -1 17 7得得e e- - 4 4、原子核外电子数与元素化合价的关系、原子核外电子数与元素化合价的关系金属元素最外层电子数小于金属元素最外层电子数小于4，易失去电子，易失去电子，显正价显正价非金属元素最外层电子数大于等于非金属元素最外层电子数大于等于4，易得到，易得到电子，显负价电子，显负价正价

12、化合价失去的电子数正价化合价失去的电子数负化合价的绝对值得到的电子数负化合价的绝对值得到的电子数【例例1】M元素的元素的1个原子失去个原子失去2个电个电子转移到子转移到Y元素的元素的2个原子中去，形个原子中去，形成化合物成化合物Z，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是 A.M形成形成+3价阳离子价阳离子 B.Y一定是非金属元素一定是非金属元素 C.Z可以表示为可以表示为M2Y D.形成的化合物中，形成的化合物中，M元素显元素显+2价，价，Y元素显元素显-1价价BD三、原子核的组成三、原子核的组成1 1、原子的组成、原子的组成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3、比较质子、中

13、子、电子的相对质量的数据，你发、比较质子、中子、电子的相对质量的数据，你发 现什么异同点？现什么异同点？4、原子的质量由哪些微粒决定？、原子的质量由哪些微粒决定？1、核内质子数与核外电子数之间存在什么关系、核内质子数与核外电子数之间存在什么关系?2 2、什么是相对原子质量？、什么是相对原子质量？5、什么是质量数？、什么是质量数？核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数 =核电荷数核电荷数=原子序数原子序数某原子的实际质量与某原子的实际质量与C-12原子质量的原子质量的1/12相比较相比较所得的数值。所得的数值。质子和中子的质量基本相等，相对质量约为质子和中子的质量基本相等，相对质量约为1 1

14、。电。电子的质量可以忽略不计。子的质量可以忽略不计。原子的质量主要集中在原子核上原子的质量主要集中在原子核上, ,由质子和中子决定由质子和中子决定将原子核内所有的质子和中子的将原子核内所有的质子和中子的相对质量相对质量取整取整数，加起来所得到的数值。数，加起来所得到的数值。AZXX表示元素符号表示元素符号Z表示原子的质子数表示原子的质子数A表示原子的质量数表示原子的质量数2 2、原子的组成表示法、原子的组成表示法O816原原子子质子数质子数（Z Z）中子数中子数（N N）质子数质子数+ +中子数中子数（A A）相对原子相对原子质量质量F9 9101018.99818.998Na11111212

15、22.99022.990Al1313141426.98226.982191923232727原子的质量相关问题原子的质量相关问题质量数（质量数（A A）= =质子数（质子数（Z Z）+ +中子数（中子数（N N）XAZ+bc+-Z代表质子数代表质子数A代表质量数代表质量数b -代表化合价代表化合价c代表离子的所带的电荷；代表离子的所带的电荷；d代表构成该微粒的原子数目代表构成该微粒的原子数目质子数核电荷数原子序数核外电子数。质子数核电荷数原子序数核外电子数。阳离子：核外电子数核内质子数电荷数。阳离子：核外电子数核内质子数电荷数。阴离子：核外电子数核内质子数电荷数。阴离子：核外电子数核内质子数电

16、荷数。d1.某某An+离子的质子数为离子的质子数为a,则它的核外电则它的核外电子数为子数为_2.某某Bm-离子的质子数为离子的质子数为,则它的核外电子则它的核外电子数为数为_2.某某B2-离子的核外电子排布与氩原子相离子的核外电子排布与氩原子相同同,则则B为为_元素元素a - nSb + m123111H H H元素：元素：具有相同质子数的同一类原子的总称。具有相同质子数的同一类原子的总称。核素：核素：具有一定质子数和一定中子数的一种具有一定质子数和一定中子数的一种原子原子。同位素：同位素：同种元素的不同种核素间的互称。即质子数同种元素的不同种核素间的互称。即质子数相同，质量数（或中子数）不同

17、的核素的互称。相同，质量数（或中子数）不同的核素的互称。 核素核素1 1核素核素2 2同种元素同种元素同位素同位素元素、核素和同位素的关系元素、核素和同位素的关系 ：决定元素的种类：决定元素的种类 ：决定原子的种类：决定原子的种类 ：元素的化学性质：元素的化学性质质子质子电子电子质子和中子质子和中子质子、电子、中子的作用小结质子、电子、中子的作用小结决定原子质量的主要是原子中的：决定原子质量的主要是原子中的：质子和中子质子和中子1、关于、关于H+、1H、 2H、3H五种微五种微 粒，下列说法正确的是（粒，下列说法正确的是（ ） A、是四种氢元素、是四种氢元素 B、是氢元素的四中同位素、是氢元素

18、的四中同位素 C、是氢元素的四种不同微粒、是氢元素的四种不同微粒 D、它们的中子数均相同、它们的中子数均相同111C2.许多元素有多种核素，而且在自然界中各种核素都有许多元素有多种核素，而且在自然界中各种核素都有固定的原子分数。如氧元素存在固定的原子分数。如氧元素存在 、 、 三种核素，三种核素，氢元素有氢元素有 、 、 三种核素。三种核素。(1)请你估算，请你估算， 最多可能存在多少种水分最多可能存在多少种水分子？子？(2)其中由其中由3H的的16O组成的水分子，质子数为组成的水分子，质子数为_，中子数为中子数为_，电子数为，电子数为_。O168O178O188、H11H21H31、 O16

19、8H11H21H316种种10 12 10练习：氧元素有三种天然同位素，它们练习：氧元素有三种天然同位素，它们的同位素原子的相对原子质量和各同位的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量的数据分别为：素原子含量的数据分别为：8 81616O O 8 81717O O 8 81818O O相对原子质量相对原子质量15.995 16.996 17.99915.995 16.996 17.999原子含量原子含量 99.759% 0.037% 0.204%99.759% 0.037% 0.204%计算氧元素的相对原子质量计算氧元素的相对原子质量H11H21H31C126C136C146同一种同一种元

20、素元素同一种同一种元素元素三种不同三种不同核素（原子）核素（原子）三种不同三种不同核素（原子）核素（原子）互称为互称为同位素同位素互称为互称为同位素同位素水由水由水分子水分子构成构成食盐由食盐由离子离子构成构成它们由什么微粒构成？它们由什么微粒构成？铜由铜铜由铜原子原子构成构成原子原子你知道了吗？你知道了吗？德谟克利特的古代原子学说德谟克利特的古代原子学说他认为万物都是由间断的、不可分割的微粒即他认为万物都是由间断的、不可分割的微粒即_构成的，原子的结合和分离是万物变化的根构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。本原因。道尔顿道尔顿的近代原子学说的近代原子学说英国科学家道尔顿是英国科学家

21、道尔顿是 的创始人。的创始人。他认为物质由他认为物质由_组成，原子不能被创造，也不组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，它们在化能被毁灭，在化学变化中不可再分割，它们在化学反应中保持本性不变。学反应中保持本性不变。一一原子结构模型的演变原子结构模型的演变1.2原子原子近代原子学说近代原子学说原子原子汤姆生汤姆生的的“葡萄干面包式葡萄干面包式”的原子结构模型的原子结构模型他认为原子是由更小的微粒构成的，他认为原子是由更小的微粒构成的，_的发现的发现使人们认识到原子是可以使人们认识到原子是可以_的。的。卢瑟福的带核原子结构模型卢瑟福的带核原子结构模型物理学家卢瑟福根据物理学家

22、卢瑟福根据_现象，指出原现象，指出原子是由子是由 和和_构成的，构成的，_带带正电荷，它几乎集中了原子的全部正电荷，它几乎集中了原子的全部_，但只占，但只占有很小的有很小的 ， _带负电荷，在原子核带负电荷，在原子核周围空间作周围空间作_。34电子电子再分再分-粒子散射粒子散射原子核原子核 核外电子核外电子原子核原子核质量质量体积体积 核外电子核外电子高速运动高速运动玻尔的轨道原子结构模型玻尔的轨道原子结构模型丹麦物理学家波尔指出：原子核外电子在原子核丹麦物理学家波尔指出：原子核外电子在原子核外空间内一系列外空间内一系列_上绕核作高速运动，上绕核作高速运动，每个轨道都具有一个确定的每个轨道都具

23、有一个确定的_；核外电子在；核外电子在这些这些_上运动时，既不放出能量，也不上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。吸收能量。电子云模型电子云模型(现代原子结构学说现代原子结构学说)现代科学家根据微观世界的现代科学家根据微观世界的_规律，规律，提出用提出用_的方法描述核外电子运动。的方法描述核外电子运动。56稳定的轨道稳定的轨道能量值能量值稳定的轨稳定的轨道道波粒二象性波粒二象性量子力学量子力学体积很小体积很小相对质量相对质量为为4 4的带的带正正电电氦核氦核现象：现象：1 1、大部分大部分粒子穿过薄的金箔粒子穿过薄的金箔2 2、极少数极少数粒子好象打在坚硬的东西上，完全反粒子好象打在坚硬的东西

24、上，完全反弹回来。弹回来。3 3、少数少数粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。科学探究科学探究卢瑟福通过实验推断出：卢瑟福通过实验推断出：1 1、原子内大部分是空的，所以大多数、原子内大部分是空的，所以大多数粒子得以穿过粒子得以穿过金箔金箔2 2、原子所有的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小、原子所有的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的区域，即的区域，即原子核原子核3 3、电子围绕着的原子核运转、电子围绕着的原子核运转。体积很小相体积很小相对质量为对质量为4 4的带的带正电正电的的氦核氦核科学探究科学探究一、原子结构模型的演变一、原子结构模型的演变 汤姆生原子模型

25、（汤姆生原子模型（1904年）：年）：道尔顿原子模型（道尔顿原子模型（1803年）：年）：原子是原子是实心球实心球“葡萄干面包式葡萄干面包式”原子结构模型原子结构模型带核的带核的原子结构模型原子结构模型原子轨道原子轨道模型模型 实践实践 认识认识再实践再实践再认识再认识 认知过程认知过程人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的电子云电子云模型模型卢瑟福原子模型（卢瑟福原子模型（1911年）：年）：玻尔原子模型玻尔原子模型(1913年年):现代原子模型现代原子模型:MLNKC碳碳6 6N氮氮7 7O氧氧8 8F氟氟9 9Ne氖氖1010B硼硼5 5Be铍铍

26、4 4Li锂锂3 3He氦氦2 2H氢氢1 1 各电子层的电子数各电子层的电子数元素符元素符号号元素名元素名称称核电荷核电荷数数核电荷数为核电荷数为1 11010的元素原子核外电子层排布的元素原子核外电子层排布1 12 22 21 12 22 22 22 22 22 22 22 23 34 45 56 67 78 8核电荷数为核电荷数为11112020的元素原子核外电子层排布的元素原子核外电子层排布MLNKS硫硫1616Cl氯氯1717Ar氩氩1818K钾钾1919Ca钙钙2020P磷磷1515Si硅硅1414Al铝铝1313Mg镁镁1212Na钠钠1111 各电子层的电子数各电子层的电子数元

27、素符元素符号号元素名元素名称称核电荷核电荷数数2 22 22 22 22 22 22 22 22 22 28 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 87 76 65 54 43 32 21 12 21 12 2、原子核外电子排布的一般规律、原子核外电子排布的一般规律电子总是尽先排布在能量最低的电子层里电子总是尽先排布在能量最低的电子层里, , 然后由里然后由里往外，依次排在能量逐步升高的电子层里（往外，依次排在能量逐步升高的电子层里（能量最低原能量最低原理理），先排），先排K K层，排满层，排满K K层后再排层后再排L L层，排满层，排满L L层后再排层后再排M M层。层。每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2n2 2个电子。个电子。最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳8 8个电子（个电子（K K层为最外层时不能超层为最外层时不能超过过2 2个）个）上述规律相互制约，相互联系。上述规律相互制约，相互联系。稀有气体元素原子电子层排布稀有气体