原子结构与性质

原子结构与性质第1页，课件共71页，创作于2023年2月原子是怎样诞生的？阅读课本P4第2页，课件共71页，创作于2023年2月宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸第3页，课件共71页，创作于2023年2月第4页，课件共71页，创作于2023年2月宇宙大爆炸

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。第5页，课件共71页，创作于2023年2月

1、有谁知道宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？2、你认为[科学史话]中普鲁特的推理是符合逻辑的吗？1、氢元素是宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦约为原子数的1／8），另外还有90多种

元素，宇宙年龄距今约140亿年，

地球年龄已有46亿年。思考与交流回答2、不符合，科学假设不同于思辨性推测第6页，课件共71页，创作于2023年2月看课本第一章彩图你能了解人们认识原子模型的发展史吗？第7页，课件共71页，创作于2023年2月1.古希腊原子论2.道尔顿原子模型(1803年)3.汤姆生原子模型(1904年)4.卢瑟福原子模型(1911年)5.玻尔原子模型(1913年)6.电子云模型(1926年)不同时期的原子结构模型:第8页，课件共71页，创作于2023年2月1.古希腊原子论古希腊哲学家原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。（Democritus，德谟克利特，约公元前460年—前370年）原子第9页，课件共71页，创作于2023年2月2.道尔顿原子模型(1803年)原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质各不相同；不同元素化合时，原子以简单整数比结合。（化学原子论）第10页，课件共71页，创作于2023年2月3.汤姆生原子模型(1904年)原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。这个模型中电子与正电荷的分布是处于想象的，因为没有实验证明。（西瓜模型）第11页，课件共71页，创作于2023年2月4.卢瑟福原子模型(1911年)原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。(“行星系式”原子模型)(核式模型)第12页，课件共71页，创作于2023年2月据经典力学，电子在原子核的正电场里运行，应不断地释放能量，最后掉入原子核。如果这样，原子就会毁灭，客观世界就不复存在。卢瑟福原子模型第13页，课件共71页，创作于2023年2月5.玻尔原子模型(1913年)电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。(电子分层排布模型)第14页，课件共71页，创作于2023年2月玻尔理论的要点11、行星模型

假定氢原子核外电子是处在一定的线性轨道上绕核运行的，如太阳系的行星绕太阳运行一样。这是一种“类比”的科学思维方法。因此，玻尔的氢原子模型形象地称为行星模型。后来的新量子论根据新的实验基础完全抛弃了玻尔行星模型的“外壳”，而玻尔行星模型的合理“内核”却被保留了，并被赋予新的内容。玻尔理论第15页，课件共71页，创作于2023年2月

2、定态假设

假定氢原子的核外电子在轨道上运行时具有一定的、不变的能量,不会释放能量,这种状态被称为定态。能量最低的定态叫做基态；能量高于基态的定态叫做激发态。因此，定态假设为解释原子能够稳定存在所必需。玻尔从核外电子的能量的角度提出的定态、基态、激发态的概念至今仍然是说明核外电子运动状态的基础。玻尔理论的要点2玻尔理论第16页，课件共71页，创作于2023年2月3、量子化条件

玻尔假定，氢原子核外电子的轨道不是连续的，而是分立的，在轨道上运行的电子具有一定的角动量（L=mvr，其中m电子质量，v电子线速度，r电子线性轨道的半径），只能按下式取值：这一要点称为量子化条件。这是玻尔为了解释氢原子光谱提出它的模型所作的突破性假设。上式中的正整数n

称为量子数。玻尔理论的要点3玻尔理论第17页，课件共71页，创作于2023年2月4、跃迁规则

电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态；反过来，激发态的电子会放出光子，返回基态或能量较低的激发态；

光子的能量为跃迁前后两个能级的能量之差，这就是跃迁规则，可以用下式来计算任一能级的能量及从一个能级跃迁到另一个能级时放出光子的能量：玻尔理论的要点4玻尔理论第18页，课件共71页，创作于2023年2月第19页，课件共71页，创作于2023年2月玻尔理论的不足与合理新量子力学证明了电子在核外的所谓“行星轨道”是根本不存在的。用玻尔的方法计算比氢原子稍复杂的氦原子的光谱便有非常大的误差。玻尔理论合理的是：核外电子处于定态时有确定的能量；原子光谱源自核外电子的能量变化。这一真理为后来的量子力学所继承。玻尔理论第20页，课件共71页，创作于2023年2月6.电子云模型(1926年)第21页，课件共71页，创作于2023年2月核外电子运动状态的描述1926年，奥地利科学家薛定谔提出了在量子力学处理氢原子核外电子的理论模型中，最基本的方程叫做薛定谔方程。薛定谔方程是一个二阶偏微分方程，它的自变量是核外电子的坐标（直角坐标x，y，z或者极坐标r，q，f）波粒二象性第22页，课件共71页，创作于2023年2月复习回忆：原子结构原子：是化学变化中最小的粒子。化学反应的实质：是原子的重新组合。第23页，课件共71页，创作于2023年2月一、原子结构原子原子核核外电子(-)质子(+)中子(不带电）粒子间的数量关系原子内部，质子所带正电和电子所带负电电量相等，电性相反。原子整体不显电性。回忆：构成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子的？zxA第24页，课件共71页，创作于2023年2月核电荷数（z）=核内质子数=核外电子数质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）离子所带电荷数=质子数–核外电子数思考：当质子数（核电荷数）>核外电子数时，该粒子是阳离子，带正电荷。阴离子，带负电荷。当质子数（核电荷数）<核外电子数时，该粒子是zxA第25页，课件共71页，创作于2023年2月学与问核外电子是怎样排布的？第26页，课件共71页，创作于2023年2月观察1-18号元素的原子结构示意图，讨论为什么原子核外的电子分层运动？第27页，课件共71页，创作于2023年2月核外电子排布的一般规律

(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。第28页，课件共71页，创作于2023年2月1、下列说法正确的是（

）A、某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子B、最外层达稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子C、F-、Na+、Mg2+、Al3+是与Ne原子具有相同电子层结构的离子D、NH4+与H3O+具有相同的质子数和电子数课堂练习CD第29页，课件共71页，创作于2023年2月最多电子数能层符号一二四六七2LNOPQ83250……理论研究K…………三五M18二、能层（电子层）与能级1、定义离核距离能量高低(近)(远)(低)(高)第30页，课件共71页，创作于2023年2月理论研究多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶梯。第31页，课件共71页，创作于2023年2月最多电子数能级22626101s2s2p4s4p4d4f理论研究3s3p3d2610145s5p26…………能层KNOLM……能级第32页，课件共71页，创作于2023年2月K层：1个“轨道”——1s轨道；L层：4个“轨道”——1个2s轨道、3个2p轨道M层：9个“轨道”——1个3s轨道、3个3p轨道、5个3d轨道；N层：16个“轨道”——1个4s轨道、3个4p轨道、5个4d轨道、7个4f轨道；……，第n能层共有n2

个“轨道”。核外电子运动状态的描述轨道第33页，课件共71页，创作于2023年2月二、能层与能级1.各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f······轨道数最多容纳的电子数12123612365101236510714n22818322n2归纳总结第34页，课件共71页，创作于2023年2月规律1、在每一能层中，能级符号的顺序是

ns、np、nd、nf……（n代表能层）2、能级数等于该能层序数。3、s、p、d、f……各能级的轨道数依次为1、3、

5、7……。4、每一轨道最多可容纳2个电子5、每一能层最多可容纳2n2个电子第35页，课件共71页，创作于2023年2月6.电子能量的高低⑴同一能层中：⑵不同能层中：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜······E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)＜······E(2p)＜E(3p)＜E(4p)＜E(5p)＜······第36页，课件共71页，创作于2023年2月1、以下能级符号正确的是（

）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若n=3，以下能级符号错误的是（

）A．np

B．nf

C．nd

D．ns课堂练习ADB3、下列各电子能层中，不包含d能级的是（）A、N能层B、M能层C、L能层D、K能层CD第37页，课件共71页，创作于2023年2月探究一1、知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？2、钾原子的电子排布为什么不是2、8、9，而是2、8、8、1？阅读课本P6第38页，课件共71页，创作于2023年2月电子填充的先后顺序（构造原理）

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s

4f5d6p7s5f6d7p

……三、构造原理1、构造原理随原子核电荷数递增，原子核外电子的排布遵循如左图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。第39页，课件共71页，创作于2023年2月电子填入轨道次序图1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p

能量相近的能级划为一组,称为能级组第一能级组第二能级组第三能级组第四能级组第五能级组第六能级组第七能级组通式：

ns······(n-2)f、(n-1)d、np第40页，课件共71页，创作于2023年2月2.电子排布式Na：1s22s22p63s1能层序数该能级上排布的电子数能级符号KLMFe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能层次序书写，按构造原理充入电子。第41页，课件共71页，创作于2023年2月课堂练习写出下列元素基态原子的电子排布式：C

O

Si

P

26Fe21Sc、25Mn27Co、36Kr第42页，课件共71页，创作于2023年2月3.简化电子排布式如：Na：1s22s22p63s1[Ne]3s1表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同简化为试写出8号、14号、26号元素的简化排布式第43页，课件共71页，创作于2023年2月并不是所有基态原子核外电子都符合构造原理。24Cr：1s22s22p63s23p63d54s129Cu：1s22s22p63s23p63d104s1思考与交流

从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理？洪特规则的特例：在等价轨道的全充满（p6，d10，f14）、半充满（p3，d5，f7）、全空时(p0,d0,f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性。第44页，课件共71页，创作于2023年2月2.泡利不相容原理──每个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向必须相反。3.洪特规则-----电子在同一能级的轨道上排布时，基态原子总是尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。He原子的核外电子排布N原子的核外电子排布↑↓↑↓↑↓↑↑↑1.能量最低原理──电子在原子轨道上的排布，要尽可能使电子的能量最低。核外电子排布规则4.洪特规则特例：半充满、全充满、全空更稳定第45页，课件共71页，创作于2023年2月4.电子排布图（轨道表示式）如：N：1s22s22p3↑↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↑↑↑1s2s2p第46页，课件共71页，创作于2023年2月

写出下列原子的核外电子排布图和电子排布式：

N、P、Ca、Cr、Cu、Fe课堂练习第47页，课件共71页，创作于2023年2月巩固练习1、1～36号元素的原子核外电子排布式2、1～36号元素原子简化核外电子排布式第48页，课件共71页，创作于2023年2月例题解析例1若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（

）A．该元素基态原子中共有3个电子B．该元素原子核外有5个电子层C．该元素原子最外层共有3个电子D．该元素原子M能层共有8个电子B第49页，课件共71页，创作于2023年2月例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-1D．各能层含有的电子数为2n2A第50页，课件共71页，创作于2023年2月例3下列粒子中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的有（

）A．Sc3+B．Mg2+C．Cl-D．Br-

例4下列化学用语，不能表示氯离子的是（

）A．Cl-D．1s22s22p63s23p6B．C．BAC例5构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是（

）A．E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s)C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)AB第51页，课件共71页，创作于2023年2月学生阅读见课本P7-81、什么是能量最低原理？2、什么是基态原子、激发态原子？它们如何转化？3、什么是光谱？光谱分析？第52页，课件共71页，创作于2023年2月四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1、能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。2、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。归纳总结第53页，课件共71页，创作于2023年2月3、基态、激发态相互转化与能量的关系基态原子激发态原子

①光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；吸收能量释放能量②在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。第54页，课件共71页，创作于2023年2月4、光谱与光谱分析（1）光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。（2）光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱明暗第55页，课件共71页，创作于2023年2月科学史话基本内容：①“光谱”的提出：牛顿，1672年②“七基色”：“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”③1859年，德国科学家本生(R.Bunsem)和基尔霍夫(G.Kirchhoff)发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图④1913年，丹麦科学家波尔建立了量子力学阅读科学史话：P8~P9第56页，课件共71页，创作于2023年2月氢原子的光谱第57页，课件共71页，创作于2023年2月思考与交流请分析当H原子处于激发态电子排布式为2P1时，其可形成

条发射光谱。３第58页，课件共71页，创作于2023年2月阅读与交流1、什么是电子云？2、什么是原子轨道？第59页，课件共71页，创作于2023年2月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：核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少。核外电子运动的特征第60页，课件共71页，创作于2023年2月海森堡测不准原理微观粒子不同于宏观物体,它们的运动是无轨迹的，即在一确定的时间没有一确定的位置。这一点可以用海森堡测不准原理来说明：海森堡测不准原理：对于一个物体的动量(mv)的测量的偏差(mv)和对该物体的位置(x)的测量偏差(x)的乘积处于普朗克常数的数量级,即：(x)·(mv)≥h/4＝5.273×10-35kg·m2·s-1第61页，课件共71页，创作于2023年2月对于不能同时确定其位置与时间的事物，需要换一种描述方式，即用“概率”来描述。许多宏观事物也需要用几率才能描述。例如，一个技术稳定的射箭选手，我们并不能肯定他射出的第几根箭会射中靶心，但可以给出这根箭射中靶心的百分率，也就是概率。我们不可能得知他射出100根箭时每一根箭落在哪里，但是，若在他射完100根箭后，可以得到无须记录射箭时序的几率分布图。描述核外电子不用轨迹，也无法确定它的轨迹，但可以用几率，用电子出现在核外空间各点的概率分布图来描述。海森堡测不准原理第62页，课件共71页，创作于2023年2月

为了形象化地表示出电子的概率密度

分布，可以将其看作带负电荷的电子云。电子出现概率密度大的地方，电子云浓密

一些，电子出现概率密度小的地方，电子云

稀薄一些。因此，电子云的正确意义并不是电子真的

象云那样分散，不再是一个粒子，而只是电

子行为统计结果的一种形象表示。

电子云图象中每一个小黑点表示电子出现在核外空间中的一次概率，概率密度越大，电子云图象中的小黑点越密。电子云第63页，课件共71页，创作于2