原子结构与性质资料课件

原子结构与性质内容简介原子的形成原子的结构原子的性质宇宙大爆炸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。

2h后诞生宇宙大爆炸大量的氢大量的氦极少量的锂其他元素原子核的熔合反应合成

思考与交流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？氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。思考与交流近代科学原子论（1803年）一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766~1844)道尔顿原子模型原子并不是构成物质的最小微粒

——汤姆生发现了电子(1897年)电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤姆生原子模型：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，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,1856~1940）汤姆生原子模型电子云模型

（现代物质结构学说）现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少。电子在核外空间的概率分布图就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。如：氢原子的电子云电子云现代物质结构学说

人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。原子模型的确定

人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。原子的构成原子原子核核外电子质子中子{{核外电子排布规律1、核外电子的运动特征

①、电子具有波粒二象性，不遵循经典的力学理论，遵循量子力学规律。②、没有固定的运动轨迹，也无法测出某一时刻具体位置，遵循概率率分布统计规律。③电子在核外空间的概率分布图就像“云雾”笼罩在原子核周围。用“电子云模型”描述。2、能层与能级（1）能层（即电子层）在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。①能层的表示依据核外电子的能量不同：离核远近：近

远

能量高低：低高②核外电子分层排布结果1234567KLMNOPQ（2）能级能级的表示方法及各能级所容纳的最多电子数：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。

表示第4能层f能级上排布8个电子1、每一个能层所包含能级的个数与能层的序数有什么样的关系？2、每一个能层所包含能级从哪个能级开始的？依次是什么能级？3、不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？s、p、d、f…能级所容纳最多电子数分别是多少？4、“4f8”的含义是什么？问题思考：小结：1、每一能层中所含能级个数与能层序数n相等

即能级数=能层序数2、每一能层中的能级都从S能级开始依次ns、np、

nd、nf…3、同一能层中Ens＜Enp＜End＜Enf4、s、p、d、f…各能级最多可容纳的电子数依次为

1、3、5、7…的二倍5、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同5、电子云与原子轨道（1）电子云电子在原子核外出现的概率密度分布图。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。（2）原子轨道电子云的轮廓图称为原子轨道，每个能级所包含的原子轨道数也不相同。概率分布图(电子云)电子云轮廓图的制作过程原子轨道s能级的原子轨道图ns能级各有1个轨道,呈球形p能级的原子轨道图np能级各有3个轨道,呈纺锤形(或哑铃形)，3个轨道相互垂直，但能量相同。五、电子云与原子轨道2.原子轨道nd能级的原子轨道图，各有5个轨道，能量不同五、电子云与原子轨道2.原子轨道nf能级的原子轨道图，各有7个轨道原子轨道——电子运动状态。电子运动状态用四个量子数描述：

n、l、m、ms

，可以用来确定每一个电子的身份。

主量子数n（代表能层），n=1,2,3,4,5,……，表示符号：K,L,M,N,O,……

角量子数l（代表能级），l=0,1,2,3,……,n－1。（取值受n的限制），表示符号：s,p,d,f,……

磁量子数m（代表轨道），m=0,

1,

2,……,

l。（取值受l的限制）自旋磁量子数ms（代表自旋方向），ms=1/2或－1/2，分指自旋向上，“+”；自旋向下，“－”。原子核外各能层、能级的原子轨道数及所能容纳电子数能量最低原理现代物质结构理论证实，原子的电子排布总是使自身能量处于最低状态，简称能量最低原理。包括构造原理，泡利定理，洪特规则。1、构造原理----各能级的能量高低顺序

1)同能层不同能级的能量高低顺序：

ns<np<nd<nf2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：

1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p;3d<4d3)不同层不同能级能量由低到高顺序:

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p……能及交错核外电子总是尽量先排布在能量较低的能级，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能级。

2、泡利（Pauli）不相容原理

1个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反。或者说，在同一个原子中，不存在运动状态完全相同的电子。

3、洪特规则(Hund)（最多轨道原理）

（1）在同一亚层中的各个轨道上，电子的排布尽可能分占不同的轨道，而且自旋方向相同。（2）在等价轨道上的电子排布全充满和全空状态具有较低的能量和较大的稳定性。以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。原子结构示意图电子排布式电子排布图（轨道表示式）FeFe3+1s22s22p63s23p63d64s2

1s22s22p63s23p63d53种不同化学用语所能反映的粒子结构信息?判断下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么原理？（1）Al：1s22s22p63s13p2

（2）Cl：1s22s22p63s23p5（3）S：1s22s22p63s33p3

（4）K：1s22s22p63s23p63d1(5)

24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2（6）29Cu:1s22s22p63s23p63d94s2原子的简化电子排布：原子实[Ne]3s1练习：写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？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Na的简化电子排布：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s2O：Si：Fe：已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式（即电子排布图），其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是ABCD复习：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,最高能级组的电子称为价电子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（3）基态与激发态相互转化的关系基态与激发态、光谱（1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。基态原子稳定。（2）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。激发态原子不稳定，又跃迁回较低能级，并释放能量。基态原子激发态原子吸收能量释放能量1s22s22p63s2基态鎂原子1s22s22p63s13p1激发态鎂原子吸收能量释放能量（4）要点提示：①光辐射是电子释放能量的重要形式之一②日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都和核外电子发生跃迁后释放能量有关。原子光谱:不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，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，总称为原子光谱。锂、氦、汞的发射光谱

锂、氦、汞的吸收光谱

特征:暗背景,

亮线,

线状不连续特征:亮背景,

暗线,

线状不连续发射光谱吸收光谱（4）光谱分析的应用：①通过原子光谱发现许多元素。如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量锂、氦、汞的吸收光谱特征:亮背景,暗线,线状不连续锂、氦、汞的发射光谱特征:暗背景,亮线,线状不连续元素周期律和元素周期表原子的电子层结构和元素的分区(二)原子的电子构型和元素的分区S区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和IIA族元素。除H外，其余为活泼金属。p区元素：最外层电子构型从ns2np1~ns2np6的元素。即IIIA~VIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。

ds区元素:包括IB族和IIB族元素，最外层电子数皆为1~2个，均为金属元素

。f区元素：包括镧系和锕系元素。最外层电子数基本相同，化学性质相似。d区元素:包含第IIIB族到VIII族元素。最外层电子数皆为1~2个，均为金属元素，性质相似。主族元素（1）影响因素:（2）规律：（1）电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大。原子半径的大小取决于1、电子的能层数2、核电荷数（2）电子层相同时,核电荷数越大，原子半径越小。（3）电子层、核电荷数都相同时,电子数越多，原子半径越大。元素基本性质的周期性

2.电离能

电离能是元素的气态原子失去电子成为气态阳离子所需的最低能量。符号I，单位：kJ/mol失去第一个电子所需的能量，称为第一电离能（Ii);失去第二个电子所需的能量称为第二电离能……。各级电离能的大小顺序为I1＜I2＜I3……。电离能可以用来衡量气态原子失去电子的难易。同周期从左到右，电离能总的趋势逐渐增大但有些元素（如Be、Mg、N、P等）的电离能比相邻元素的电离能高些，是因为它们的外层电子构型达到了全充满或半充满的稳定结构。核电荷数元素符号I1I2I3I4I5I6I7I8I93Li5.475.6122.44Be9.318.2153.9217.75B8.325.137.9259.3340.16C11.324.447.964.5392.0489.87N14.529.647.477.597.9551.9666.88O13.635.154.977.4113.9138.1739.1871.19F17.435.062.687.1114.2157.1185.1953.61102①I1<I2<I3<I4<I5②分析Li，原子核外有3电子。I3比I2增大不到一倍，但I2比I1却增大了十几倍。说明这3电子分两组，两组能量有差异。I1比

I2、I3小得多，说明有一个电子能量较高，在离核较远的区域运动，容易被去掉。另两个电子能量较低，在离核较近的区域运动。③结论：电子是分层排布的。7、电子亲合能（A）的周期性变化⑴电子亲合能（A）定义：由气态原子得到电子变为气态负离子所放出的能量例：

F(g)+e→F-(g)A1

=-328KJmol-1A是体现元素原子得到电子转变为负离子的难易。A越负表明其越易得到电子变成负离子，表示非金属性愈强。⑵电子亲合能的周期性变化：①同周期：从左→右有效核电荷增大，原子半径减小，核外电子吸引力增加，所以电子亲合能的负值增大，即放出能量增大。②同族：从上→下，因原子半径增大，核对电子的吸引力下降。所以A的负值变小。元素基本性质的周期性

4.电负性

元素的电负性是原子在分子中吸引电子的能力，它是一种相对值，无量纲。元素的电负性也有周期性。同一周期，从左到右，电负性增大。同一族，从上到下，电负性减小。H2.20Li0.98Be1.57B2.04C2.55N3.04O3.44F3.98Na0.93

Mg1.31Al1.61Si1.90P2.19S2.58Cl3.16K0.82Ca1.00Ga1.81Ge1.81As2.18Se2.55Br2.96Rb0.82Sr0.95In1.78Sn1.96Sb2.05Te2.1I2.66Cs0.79Ba0.89Tl2.04Pb2.33Bi2.02Po2.0附表：常见元素电负性数值①电负性越大，元素的非金属性越强，电负性越小，元素的非金属性越弱，金属性越强。电负性的意义：②电负性相差很大的元素化合通常形成离子键；电负性相差不大的两种非金属元素化合，通常形成共价键；电负性相差越大的共价键，共用电子对偏向电负性大的原子趋势越大，键的极性越大。一般认为：如果两个成键元素的电负性相差大于1.7，它们通常形成离子键；如果两个成键元素的电负性相差小于1.7，它们通常形成共价键。原子性质的周期性变化规律

原子性质从左到右从上到下原子半径减小

增大，第五、六周期接近（镧系收缩）电离能

增大，全满半满结构稍大减小，过渡元素略增，多处不规律电子亲和能增大减小，但O,F并非本族中最大值，这是由于半径小，内层电子排斥所致电负性

增大

减小，ⅢA例外，副族不明显

性质从左到右

从上到下

单质的金属性减弱增强元素的氧化值主族元素及ⅡB～ⅦB元素的最高氧化值＝族号数氢氧化物的酸碱性酸性增强

碱性增强周期表中的对角线规则LiBeBCNaMgAISi

在周期表中，除了我们常说的族和周期的规律性外，还会出现某一小块区域的规律性.例如，在第2周期和第3周期开头几个元素间出现的相似性，我们称为对角线规则(diagonalrule).

对角线规则是指周期表中相邻两族位于左上到右下的对角线上的元素的具有相似性。第2周期的Li、Be、B3元素和其右下脚第3周期的Mg、Al、Si3元素及其化合物的性质有许多相似之处.①单质与氧作用生成正常氧化物⑥Li+和