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1、化学人教版选修（三）原子结构课件化学研究的是构成宏观物体的物质。化学研究的是构成宏观物体的物质。一、研究物质的组成与结一、研究物质的组成与结构构二、研究物质的性质、变化、合成二、研究物质的性质、变化、合成二者的关系如何？二者的关系如何？结构决定性质、性质反映结构结构决定性质、性质反映结构分子结构分子结构原子结构原子结构晶体结构晶体结构物质结构物质结构性质性质决定决定应用应用1. 化学变化中最小的微粒是化学变化中最小的微粒是什么？什么？2. 原子能否再分呢？原子如原子能否再分呢？原子如何构成？何构成？3. 原子核的构成如何？原子核的构成如何？回顾：回顾：原子的构成原子的构成原子原子原子核原子核核
2、外电子核外电子 质子质子 中子中子宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸2h2h后后诞生诞生大量的氢大量的氢大量的氦大量的氦极少量的锂极少量的锂原子核的原子核的熔合反应熔合反应合成合成其他元素其他元素一一. . 原子结构模型原子结构模型（人类对原子结构的认识历史）人类对原子结构的认识历史） 第一节第一节 原子结构原子结构19321932年勒梅特首次提出了现代大爆炸年勒梅特首次提出了现代大爆炸宇宙宇宙理论理论 1 1、开天辟地开天辟地原子的诞生原子的诞生 思考与交流思考与交流宇宙中最丰富的元素是那一种？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？宇宙年龄有多
3、大？地球年龄有多大？氢元素宇宙中最丰富的元素占氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%88.6%（氦（氦1 18 8），另外还有），另外还有9090多种元素，宇宙多种元素，宇宙年龄距近约年龄距近约140140亿年，地球年龄已有亿年，地球年龄已有4646亿年。亿年。思考与交流2 2、人类认识原、人类认识原子的过程子的过程 人类在认识自然的过人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近向深入，也越来越接近事物的本质事物的本质。随着现代。随着现代科学技
4、术的发展，我们科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入物的认识而不断地深入和发展。和发展。近近代代原原子子论论发发现现电电子子带核原子结构模型带核原子结构模型轨道原子结构模型轨道原子结构模型近代科学原子论（近代科学原子论（18031803年）年）v一切物质都是由最小的一切物质都是由最小的不能再分的粒子不能再分的粒子原原子构成。子构成。v原子模型：原子是坚实原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。的、不可再分的实心球。英国化学家道尔顿英国化学家道尔顿（J.Dalton , 17661844)J.Dalton ,
5、 17661844)道尔顿原子模型原子并不是构成物质的最小微粒原子并不是构成物质的最小微粒 汤姆生发现了电子汤姆生发现了电子(1897(1897年年) )v电子是种带负电、有一电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。在于各种原子之中。v汤姆生原子模型汤姆生原子模型：原子：原子是一个平均分布着正电是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。从而形成了中性原子。原子是一个球体，正原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个电荷均匀分布在整个球体内球体内，电子像面包里，电子像面包里的葡萄干镶
6、嵌其中的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson ,18561940J.J.Thomson ,18561940）汤姆生原子模型汤姆生原子模型粒子散射实验（粒子散射实验（19091909年）年）原子有核原子有核v卢瑟福和他的助手做了卢瑟福和他的助手做了著名著名粒子散射实验粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在根据实验，卢瑟福在19111911年提出原子有核模年提出原子有核模型。型。v卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型（又称又称行星原子模型行星原子模型）：原）：原子是由居于原子中心的子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原带负电的电子
7、构成。原子核的质量几乎等于原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高原子核外空间绕核做高速运动。速运动。英国科学家卢瑟福英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,18711937)E.Rutherford,18711937)卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型（玻尔原子模型（19131913年）年）v玻尔借助诞生不久的量玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的子理论改进了卢瑟福的模型。模型。v玻尔原子模型玻尔原子模型（又称分又称分层模型层模型）：当原子只有）：当原子只有一个电子时，电子沿一个电子时，电子沿特特定球形轨道定球形轨道运转；当原运转；当原
8、子有多个电子时，它们子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕将分布在多个球壳中绕核运动。核运动。v不同的电子运转轨道是不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨具有一定级差的稳定轨道。道。丹麦物理学家玻尔丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,18851962)N.Bohr,18851962)玻尔原子模型玻尔原子模型电子云模型电子云模型电子云模型（现代物质结构学说）（现代物质结构学说）v现代科学家们在实验中发现，电子在原子核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的次数少。电子在核外空间的概率
9、分布图就像像“云雾云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型电子云模型”。v电子云密度大的地方，表明电子在核外单位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。体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。 如：如：氢原子的电子云氢原子的电子云电子云电子云现代物质结构学说现代物质结构学说 人类在认识自然的过人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近向深入，也越来越接近事物的本质事物的
10、本质。随着现代。随着现代科学技术的发展，我们科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入物的认识而不断地深入和发展。和发展。2 2、人类认识原、人类认识原子的过程子的过程 人类在认识自然的过人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近向深入，也越来越接近事物的本质事物的本质。随着现代。随着现代科学技术的发展，我们科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，现在所学习
11、的科学理论，还会随着人类对客观事还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入物的认识而不断地深入和发展。和发展。二、核外电子排布规律二、核外电子排布规律 、电子具有波粒二象性，不遵循经典的力学理论，、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。遵循量子力学规律。、没有固定的运动轨迹，也无法测出某一时刻具、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。体位置，遵循概率率分布统计规律。电子在核外空间的概率分布图就像电子在核外空间的概率分布图就像“云雾云雾”笼罩在原笼罩在原子核周围。用子核周围。用“电子云模型电子云模型”描述。描述。2 2、能层与能级能层与能级（
12、1）能层（即电子层）能层（即电子层）在多电子的原子核外电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。将核外电子分成不同的能层。能层的表示能层的表示依据核外电子的能量不同：依据核外电子的能量不同：离核远近：离核远近：近近 远远 能量高低：能量高低：低低 高高核外电子分层排布结果核外电子分层排布结果1234567KLMNOPQ（1）各能层最多能容纳各能层最多能容纳2n2个电子。个电子。 即：能层序号即：能层序号 1 2 3 4 5 6 7 符符 号号 K L M N O P Q 最多电子数最多电子数 2 8 18 3
13、2 50 72 98（2）最外层电子数目不超过最外层电子数目不超过8个（个（K层为最外层时层为最外层时 不超过不超过2个）；次外层电子数最多不超过个）；次外层电子数最多不超过18 个；倒数第三层不超过个；倒数第三层不超过32个。个。原子核外电子分层排布规律：原子核外电子分层排布规律：（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近 的能层，然后才由里往外，依次排在能量的能层，然后才由里往外，依次排在能量 较高能层。而失电子总是先失最外层电子。较高能层。而失电子总是先失最外层电子。注意：注意： 以上几点以上几点是相互联是相互联系的，不系的，不能孤立地能孤立地理解
14、，必理解，必须同时满须同时满足各项要足各项要求。求。巩固练习:v根据核外电子排布规律，写出根据核外电子排布规律，写出16S 、18Ar 、19K、26Fe的原子结构示意图的原子结构示意图答案：答案：+162 8 616S+182 8 818Ar+1912 8 819K+2622 8 1426Fe（2 2）能级）能级能级的表示方法及各能级所容纳的最多电子数：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，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。还可以把它们分成能级。 表示第表示第4能层能层f能级上排能级上排布布8个电子个电子1、
15、每一个能层所包含能级的个数与能层的、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？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、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？的？依次是什么能级？ 3、不同能层中，符号相同的能级中所容、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？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？能级所容纳最多电子数分别是多少？4、 “4f 8”的含义是什么？的含义是什么？问题思考：问题思考：小结：小结：1、每一能层中所含能级个数与能层序数、每一能层中所含能级个数与能层序数n相等相等 即即2、每一能
16、层中的能级都从、每一能层中的能级都从S能级开始依次能级开始依次ns、np、 nd、nf3、同一能层中、同一能层中EnsEnpEndEnf4、s、p、d、f各能级最多可容纳的电子数依次为各能级最多可容纳的电子数依次为 1、3、5、7的二倍的二倍5、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式1构造原理构造原理(1)含义含义在多电子原子中，电子在能级上的排布顺在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是：电子先排在能量序是：电子先排在能量_的能级上，然的能级上，然后依次排在能量后依次排在能量_的能级上。的能级
17、上。低低较高较高（2）思考感悟）思考感悟(1)“能层越大，能级的能量越高。能层越大，能级的能量越高。”对吗？对吗？(2)为什么为什么K原子的原子结构示意图不是原子的原子结构示意图不是（3 3）、构造原理与能量最低原理）、构造原理与能量最低原理 构造原理：构造原理：随原子核电荷随原子核电荷数递增，绝大数递增，绝大多数原子核外多数原子核外电子的排布遵电子的排布遵循如右图的排循如右图的排布顺序，这个布顺序，这个排布顺序被称排布顺序被称为为构造原理构造原理。核外电子总是尽量先排布在能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，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依次排布在能
18、量逐步升高的能级。级。【提示提示】(1)从构造原理图中可以看出能级的能从构造原理图中可以看出能级的能量高低除了符合量高低除了符合E(ns)E(np)E(nd)E(nf)和和E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。等。(2)由于出现能级交错现象，由于出现能级交错现象，K原子排满第一层和原子排满第一层和第二层后，在排第三层时，先排满第二层后，在排第三层时，先排满3s能级、能级、3p能能级，最后一个电子进入级，最后一个电子进入4s能级而不是能级而不是3d能级，所能级，所以它的原子结构示意
19、图为：以它的原子结构示意图为：构造原理中排布顺序的结果构造原理中排布顺序的结果1)相同能层的不同能级的能量高低顺序相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： nsnpndnf2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d3) 不同层不同能级可由下面的公式得出不同层不同能级可由下面的公式得出: : ns (n-2)f (n-1)d np (n为能层序数为能层序数)称称为为能级交错现象能级交错现象-各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 4) 不同层不同能级能量由低到高顺序不同层不同能级能量由低到高顺序 : : 1s 2s
20、2p3s 3p4s 3d4p5s 4d5p6s 1s 2s 2p3s 3p4s 3d4p5s 4d5p6s 4f5d6p7s 5f6d7p4f5d6p7s 5f6d7p2 2、电子排布式：、电子排布式：氢氢 H H钠钠 Na Na 钾钾 K K1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 64s4s1 11s1s1 1用数字在用数字在能级符号右上角能级符号右上角表明该能级上的排表明该能级上的排布的布的电子数电子数。巩固练习：巩固练习：写出第四周期元素的原子核外电子排布式写出第四周期元素的原子核外电子排布式请根据构造原
21、理，写出下列元素基态原子的请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：电子排布式：（1 1）N N 。（2 2）Ne Ne 。（3 3）S S 。（4 4）Ca Ca 。（5 5）2929Cu Cu 。（6 6）3232Ge Ge 。原子的简化电子排布：原子的简化电子排布：Ne3sNe3s1 1写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素号元素铁的简化电子排布式吗？铁的简化电子排布式吗？上式方括号里的符号的意义是：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该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构O O：He2sHe2s2
22、22p2p4 4 SiSi：Ne3sNe3s2 23p3p2 2FeFe：Ar3dAr3d6 64s4s2 2钠钠 NaNa的简化电子排布：的简化电子排布：2 2构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是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，若以各能级能量高低，若以E E 表示某能级的能量，表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是下列能量大小顺序中正确的是 （ ）A AE E(3s)(3s)E E(2s)(2s)E E(1s) (1s) B BE E(3s)(3s)E E(3p)(3p)E E(3d) (3d) C CE E(4f)(4f)E E(4s)(4s)E E(3d)
23、(3d) D DE E(5s)(5s)E E(4s)(4s)E E(4f)(4f) 练习：练习：1 1一个电子排布为一个电子排布为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1的元素最可的元素最可能的价态是能的价态是( )( )A A +1 B +1 B +2 C +2 C +3 D +3 D -1 -1 C A3 3下列原子或离子的电子排布式错误的是（下列原子或离子的电子排布式错误的是（ ）A A、Al 1sAl 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B B、O O2-2- 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6C C、NaNa+
24、+ 1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 D D、 Si 1sSi 1s2 22s2s2 22p2p2 24 4下列表达方式错误的是（下列表达方式错误的是（ ）A A 甲烷的电子式甲烷的电子式 B B 氟化钠的电子式氟化钠的电子式 C C 硫离子的核外电子排布式硫离子的核外电子排布式 1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 4 D D 碳碳1212原子原子 12126 6C CDC5 5、电子云与原子轨道、电子云与原子轨道（1 1）电子云）电子云电子在原子核外出现的概率密度分布图。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。电子
25、云是核外电子运动状态的形象化描述。（2 2）原子轨道）原子轨道电子云的轮廓图称为原子轨道电子云的轮廓图称为原子轨道概率分布图概率分布图( (电子云电子云) )电子云轮廓图的制作过程电子云轮廓图的制作过程原子轨道原子轨道s s能级的原子轨道图能级的原子轨道图nsns能级的各有能级的各有1 1个轨道个轨道, ,呈球形呈球形p p能级的原子轨道图能级的原子轨道图npnp能级的各有能级的各有3 3个轨道个轨道, ,呈纺锤形，呈纺锤形， 3 3个轨道相互垂直。个轨道相互垂直。五、电子云与原子轨道v2. 原子轨道原子轨道d d能级的原子轨道图能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道v2. 原子轨道原子轨道f
26、f能级的原子轨道图能级的原子轨道图6 6、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律（1）能量最低原理）能量最低原理（2）泡利不相容原理）泡利不相容原理在同一个原子里，不存在四个方面的运动状在同一个原子里，不存在四个方面的运动状态完全相同的电子态完全相同的电子电子优先占据能量较低的轨道电子优先占据能量较低的轨道1个原子轨道里最多只能容纳个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自个电子，且自旋方向相反旋方向相反6 6、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律（1）能量最低原理）能量最低原理（2）泡利不相容原理）泡利不相容原理（3 3）洪特规则）洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优当电子
27、排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同当同一能级的电子排布为全充满、半充满状态时具当同一能级的电子排布为全充满、半充满状态时具有较低的能量和较大的稳定性有较低的能量和较大的稳定性7 7、轨道表示式、轨道表示式写出基态铜原子的电子排布式、轨道表示式写出基态铜原子的电子排布式、轨道表示式写出写出Fe、Fe2+、Fe3+的电子排布式的电子排布式写出写出Br、I 电子排布式、轨道表示式、价电子排布式、轨道表示式、价电子排布式、价电子轨道表示式电子排布式、价电子轨道表示式以下是表示铁原子和铁离子的以下是表示铁原子和铁离子的3 3种不同化
28、学用语。种不同化学用语。 结构示意图结构示意图电子排布式电子排布式电子排布图（轨道表电子排布图（轨道表示式）示式）铁原子铁原子铁离子铁离子1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d5 3 3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息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？正确，说明它违反了什么原理？（1 1）AlAl：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 13p3p2 2 （2 2）ClCl：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s
29、2 23p3p5 5（3 3）S S：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s3 33p3p3 3 （4 4）K K：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d1 1 (5) (5)2424CrCr：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d4 44s4s2 2基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是的方式正确的是A B C D基态原子的基态原子的4s4s能级中只有能级中只有1 1个电子的元素共个电子的元素共有有A A1 1种种 B B2 2种种 C C3 3
30、种种 D D8 8种种已知锰的核电荷数为已知锰的核电荷数为2525，以下是一些同学绘制的，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图），其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是动状态的是A B C D若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为为4d4d1 15s5s2 2，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是A A该元素原子处于能量最低状态时，原子中共该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有有3 3个未成对电子个未成对电子B B该元素原子
31、核外共有该元素原子核外共有5 5个电子层个电子层 C C该元素原子的该元素原子的M M能层共有能层共有8 8个电子个电子 D D该元素原子最外层共有该元素原子最外层共有3 3个电子个电子复习：电子填入轨道次序图1s1s2s 2p2s 2p3s 3p 3s 3p 4s 3d 4p 4s 3d 4p 5s 4d 5p5s 4d 5p6s 4f 5d 6p6s 4f 5d 6p7s 5f 6d 7p 7s 5f 6d 7p 能量相近的能量相近的能级划为一能级划为一组组, ,称为能级称为能级组组第一能级组第一能级组第二能级组第二能级组第三能级组第三能级组第四能级组第四能级组第五能级组第五能级组第六能级
32、组第六能级组第七能级组第七能级组通式：通式：nsns(n-2)f(n-2)f、(n-1)d(n-1)d、npnp电子排布式：电子排布式：钠钠 Na Na 铝铝 AlAl1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 用数字在能级符号右上角表明该能级上的用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。排布的电子数。能层序数能层序数该能级上排该能级上排布的电子数布的电子数能级符号能级符号【练习练习】试书写试书写 Cl Cl、K K、2626FeFe原子的核外电子原子的核外电子排布式。排布式。 Cl:Cl: K: K:
33、 2626Fe:Fe:1s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p6 4s11s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2注意：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，注意：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，按照能层顺序写。按照能层顺序写。 强调：强调：最高能级组电子数为价电子数最高能级组电子数为价电子数原子的简化电子排布：原子的简化电子排布：原子实原子实Ne3sNe3s1 1练习：练习：写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素铁的简化电子排布式吗？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：上式
34、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该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构NaNa的简化电子排布：的简化电子排布：He2sHe2s2 22p2p4 4Ne3sNe3s2 23p3p2 2Ar3dAr3d6 64s4s2 2O O：SiSi：FeFe：四、能量最低原理、基态与激发态、光谱四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1能量最低原理能量最低原理现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循现代物质结构理论证实，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，构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称简称_。能量最低原理能量最低原理（3 3）基态与激发态相互转化
35、的关系）基态与激发态相互转化的关系 2 2、基态与激发态、光谱、基态与激发态、光谱（1 1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。原子。基态原子稳定。基态原子稳定。（2 2）激发态原子：当基态原子的）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量电子吸收能量后，电子会跃迁到后，电子会跃迁到较高的能级较高的能级，变成激发态原子。，变成激发态原子。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。不稳定，又跃迁回较低能级，并释放能量。基态原子基态原子激发态原子激发态原子吸收能量吸收能量释放能量释放能量1s22s22p63s2基态鎂原子基态鎂原子1s22s22p6
36、3s13p1激发态鎂原子激发态鎂原子吸收能量吸收能量释放能量释放能量（4 4）要点提示：）要点提示：光辐射是电子释放能量的重要形式之一光辐射是电子释放能量的重要形式之一日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯日常生活中，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。生跃迁后释放能量有关。3.3.原子光谱原子光谱: : 不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收吸收或或释放释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取。不同频率的光，可以用光谱仪摄取。 各种元素的电子的各种元素的电子的吸收光谱吸
37、收光谱或或发射光谱发射光谱，总称，总称为为原子光谱原子光谱。 光谱与光谱分析光谱与光谱分析(1)光谱形成原因光谱形成原因不同元素的原子发生不同元素的原子发生_时会吸收或释放不同的光。时会吸收或释放不同的光。(2)光谱分类光谱分类根据光是被吸收或释放，可将光谱分为根据光是被吸收或释放，可将光谱分为_和和_，总称，总称_。跃迁跃迁吸收光谱吸收光谱发射光谱发射光谱原子光谱原子光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱 特征特征:暗背景暗背景, 亮线亮线, 线状不连续线状不连续特征特征:亮背景亮背景, 暗线暗线, 线状不连续线状不连续发射光谱发射光谱吸收光谱
38、吸收光谱(3)光谱分析在现代化学中，利用_上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。原子光谱原子光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等（4 4） 光谱分析的应用：光谱分析的应用：通过原子光谱发现许多元素。通过原子光谱发现许多元素。如：铯（如：铯（18601860年）和铷（年）和铷（18611861年），其光谱中有特征年），其光谱中有特征的篮光和红光。的篮光和红光。又如：又如：18681868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀
39、有气体氦。有气体氦。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的 下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图其中图_是原子由基态转化为激发态是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图时的吸收光谱，图_是原子由激发态是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。将同种元素的吸收光谱和发射光谱
40、连接。四.能量最低原理、基态与激发态、光谱基态与激发态相互转化的应用基态与激发态相互转化的应用 焰色焰色 反应反应 焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态基态激跃迁到激跃迁到激发态激发态；处于激发态的电子是十分不；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约稳定的，在极短的时间内（约1010s s）便跃迁）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素
41、的能级是被限定的，因此在向基态跃迁种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。到了各种色彩。 焰火呈现五颜六色的原因焰火呈现五颜六色的原因现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可有有s s、p p、d d、f f、g g、h h等亚层，各亚层分别等亚层，各亚层分别有有1 1、3 3、5 5、个轨道。试根据电子填入轨个轨道。试根据电子填入轨道的顺序预测：道的顺序预测：（1 1）第）第8 8
42、周期共有周期共有 种元素；种元素；（2 2）原子核外出现第一个）原子核外出现第一个6f6f电子的元素的原电子的元素的原子序数是子序数是 ；（3 3）根据）根据“稳定岛稳定岛”假说，第假说，第114114号元素是一号元素是一种稳定同位素，半衰期很长，可能在自然界都种稳定同位素，半衰期很长，可能在自然界都可以找到。试推测第可以找到。试推测第114114号元素属于号元素属于 周周期，期， 族元素，原子的外围电子构型是族元素，原子的外围电子构型是 下列有几元素的核外电荷数，其中最外层电子下列有几元素的核外电荷数，其中最外层电子数目最多的是（数目最多的是（ ）A A、8 B8 B、14 C14 C、18
43、 D18 D、2020由下列微粒的最外层电子排布，能确定形成该由下列微粒的最外层电子排布，能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置的是（微粒的元素在周期表中的位置的是（ ） A A1s1s2 2 B B3s3s2 23p3p1 1 C C2s2s2 22p2p6 6 D Dnsns2 2npnp3 3 _ ,_ ,简称能量最低原理。简称能量最低原理。_叫做基态原子叫做基态原子 当基态原子的电子吸收能量后，电子会当基态原子的电子吸收能量后，电子会_，变成激发态原子。电子从较，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将基态时，将
44、_能量。光（辐射）是电能量。光（辐射）是电子子_能量的重要形式之一能量的重要形式之一。原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的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能量处于最低状态 处于最低能量的原子处于最低能量的原子跃迁到较高能级跃迁到较高能级 释放释放 释放释放 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的子的_光谱或光谱或_光谱，总称光谱，总称_光谱。许多元素是通过原子光谱发现光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特的。在现代化学中，
45、常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为征谱线来鉴定元素，称为_。 吸收吸收 发射发射 原子原子 光谱分析光谱分析1 1、以下能级符号正确的是、以下能级符号正确的是 A A、6s B6s B、2d C2d C、3f D3f D、7p7p2 2、下列各能层中不包含、下列各能层中不包含p p能级的是能级的是A. N B. M C. L D. KA. N B. M C. L D. K3 3、原子核外、原子核外P P能层和能层和p p能级可容纳的最多电子能级可容纳的最多电子数分别为数分别为A A 、3232和和2 B 2 B 、5050和和6 6 C C 、7272和和6 D6 D、8686和和10
46、104.4.下列有关认识正确的是下列有关认识正确的是A A各能级上最多的电子按各能级上最多的电子按s s、p p、d d、f f的顺序分的顺序分 别为别为2 2、6 6、1010、1414B B各能层的能级都是从各能层的能级都是从s s能级开始至能级开始至f f能级结束能级结束C C各能层含有的能级数为各能层含有的能级数为n n1 1 D D各能层含有的电子数为各能层含有的电子数为2 2n n2 25 5、下列各组微粒中，各能层电子数均达到、下列各组微粒中，各能层电子数均达到2n2n2 2个的是个的是 A.NeA.Ne和和 Ar B.HAr B.H- -和和NaNa+ +C.NeC.Ne和和C
47、lCl- - D.F D.F- -和和S S2-2-科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷的数目有关。氩原子与硫离子的核外电核电荷的数目有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是子排布相同，都是1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6。下列说法正。下列说法正确的是（确的是（ ）A A两粒子的两粒子的1s1s能级上电子的能量相同能级上电子的能量相同B B两粒子的两粒子的3p3p能级上的电子离核的距离相同能级上的电子离核的距离相同C C两粒
48、子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同D D两粒子都达两粒子都达8 8电子稳定结构，化学性质相同电子稳定结构，化学性质相同按所示格式填写下表有序号的表格：按所示格式填写下表有序号的表格：原子原子序数序数电子排布电子排布式式价层电价层电子排布子排布周期周期族族17171s1s2 22s2s2 22p2p6 63d3d5 54s4s1 1BB按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。素，并回答问题。A A的原子中只有一个能层且只的原子中只有一个能层且只含含1 1 个电子；个电子；B B的原子的原子3p3p轨道上
49、得到轨道上得到1 1个电子后个电子后不能再容纳外来电子；不能再容纳外来电子；C C的原子的的原子的2p2p轨道上有轨道上有1 1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D D的原子第三能层上有的原子第三能层上有8 8个电子，第四能层上只个电子，第四能层上只有有1 1个电子；个电子；E E原子的外围电子排布为原子的外围电子排布为3s3s2 23p3p6 6。（1 1）写出由）写出由A A、B B、C C、D D中的三种元素组成的化中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出合物的化学式（至少写出5 5个）：个）：（2 2）写出用上述元素组成的物质制得）写
50、出用上述元素组成的物质制得A A的单质的单质的化学方程式（至少写出的化学方程式（至少写出2 2个）：个）：（3 3）检验某溶液中是否含有）检验某溶液中是否含有D D+ +的离子，可通的离子，可通过过_反应来实现；检验某溶液反应来实现；检验某溶液中是否含有中是否含有B B的离子，通常所用的试是的离子，通常所用的试是_和和_。（4 4）写出）写出E E的元素符号的元素符号_，要证明，要证明太阳上是否含有太阳上是否含有E E元素，可采用的方法是元素，可采用的方法是_。X X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X X是是 ；其轨道表示式为；其轨道表示式为 ；R R原