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1、第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构引入引入原子（atom）指化学反应中不可再分的基本微粒。原子在化学反应中不可分割，但在物理状态中可以分割。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。英国化学家道尔顿英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766J.Dalton,17661844)1844)道道尔尔顿顿原原子子模模型型1897年，英国科学家年，英国科学家汤姆生汤姆生发现了电子。发现了电子。“葡萄干布丁葡萄干布丁”模型模型汤汤姆姆生生原原子子模模型型电子是平均的分布在电子是平均的分布在整个原
2、子上的，就如整个原子上的，就如同散布在一个均匀的同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中。正电荷的海洋之中。粒子散射实验（1909年）原子有核卢瑟福和他的助手做了著名粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。英国科学家卢瑟福英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871E.Rutherford,18711937)1937)卢卢瑟瑟福福原原子子模模型型实验现象：实验现象：1、绝大多数、绝大多数粒子通过粒子通过2、少数、少数 粒子粒子转向转向3、个别、个别粒子反弹。粒子反弹。原子中存在原子核，它原子中存在原子核，它占原子中很小的体积占原子中很小的体积原子核带正电荷原子核带正电荷质
3、量集中在原子核上质量集中在原子核上卢瑟福原子模型（又称核式原子模型）：原子由卢瑟福原子模型（又称核式原子模型）：原子由原子核和核外电子构成。原子核带正电荷，位于原子核和核外电子构成。原子核带正电荷，位于原子的中心；电子带负电荷，在原子核周围空间原子的中心；电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动。做高速运动。一、原子的构成一、原子的构成原原子子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子(一个原子只有一个一个原子只有一个原子原子核核)每个质子带一个单位的正电荷每个质子带一个单位的正电荷不带电不带电1、微粒微粒 电子电子质子质子中子中子质量质量(kg)(kg)9.109109.109103131
4、1.673101.6731027271.675101.675102727相对质量相对质量0.0054840.0054841.0071.0071.0081.008电量电量(C)(C)1.602101.6021019191.602101.6021019190 0电荷电荷-1-1+1+10 0构成原子的微粒构成原子的微粒-电子、质子和中子的基本数据：电子、质子和中子的基本数据：问题问题1.在原子中在原子中,质子数质子数 核电荷数和核外电子数之间存核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系在着怎样的关系?为什么为什么?2.原子的质量主要由哪些微粒决定原子的质量主要由哪些微粒决定?3.如果忽略电子的质量，
5、质子中子的相对质量分别如果忽略电子的质量，质子中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？关系关系：核电荷数质子数核外电子数核电荷数质子数核外电子数 质子数质子数(Z)+中子数中子数(N)质量数质量数(A)中子数中子数=A-Z原子核原子核核外电子核外电子 Z个个质子质子 Z个个中子中子（AZ）个个原子原子 XA Z组成原子的有关粒子间的关系可以表示为：组成原子的有关粒子间的关系可以表示为：粒子符号粒子符号质子数质子数电子数电子数MgMgMgMg2+2+SS2
6、-2-12 1216 1612 1016 18练习练习阴离子阴离子：核外电子数：核外电子数=核内质子数核内质子数+所带电荷数所带电荷数 例例 ZWm-阳离子阳离子 ：核外电子数核外电子数=核内质子数核内质子数-所带电荷数所带电荷数 例例 ZYn+核外电子数核外电子数=Z-n核外电子数核外电子数=Z+m粒子符号粒子符号质子数质子数电子数电子数NHNH4 4+OHOH-11 10 9 10升级版升级版2.2.某某粒粒子子用用 表表示示，请请问问所所含含质质子子数数=，所含中子数所含中子数=，所含电子数所含电子数=.3.3.某某元元素素 M Mn+n+核核外外有有a a个个电电子子，该该元元素素的的
7、某某种种原原子子的质量数为的质量数为A A，则该原子的核内中子数为，则该原子的核内中子数为 。R Rn n-AZZZ+nA-ZA-n-a2、核素、核素元素：元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。类原子的总称。元素种类由元素种类由质子数质子数决定的决定的1H、1H、1H123H 11名称：氢名称：氢氕氕符号符号HH 21名称：重氢名称：重氢氘氘符号符号DH 31名称：超重氢名称：超重氢氚氚符号符号T例如例如氢元素有氕氘氚氢元素有氕氘氚3 3种核素种核素核素核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子种原子同位素同
8、位素：质子数相同质子数相同而而中子数不同中子数不同的的同一同一元素元素的不同核素的不同核素互为互为同位素。同位素。如：氢如：氢 1H、1H、1H 碳碳 12C 13C 14C 氯氯 35Cl 37Cl123同位素性质同位素性质化学性质：基本相同物理性质：不同，如同位素的熔点和沸点一般不同 同位素的应用同位素的应用同位素示踪法同位素示踪法广泛应用于科学研究，如国防、工农业生产和医疗技术方面，例如用O-18标记化合物确证了酯化反应的历程，用I-131作甲状腺吸碘机能的实验等。C126C136C146碳碳用途：其质量的用途：其质量的112作为作为原子量标准原子量标准用途：利用其半衰期用途：利用其半衰
9、期考古考古，测算年代，测算年代U23892U23492U23592铀铀用途：原子弹原料和核反应堆燃料用途：原子弹原料和核反应堆燃料练习：练习：1.下列各组为同位素的是（下列各组为同位素的是（）A.T和和DB.金刚石和石墨金刚石和石墨C.H2O和和D2OD.H2和和D2AC3下列各组物质中，互为同位素的是（下列各组物质中，互为同位素的是（）（A）O2、O3、O4（B）H2、D2、T2（C）H2O、D2O、T2O（D）20Ca和和20Ca4下列说法正确的是（下列说法正确的是（）（A）同种元素的质子数必定相同）同种元素的质子数必定相同（B）不同元素原子的质量数必定不同）不同元素原子的质量数必定不同（
10、C）原子核都是由质子和中子构成的）原子核都是由质子和中子构成的（D）凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一）凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一元素元素4042DA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素元素同位素同位素同素异形体同素异形体定义对象定义对象 广义的原子广义的原子原子原子单质单质定义定义具有相同核电荷具有相同核电荷数的同数的同一类一类原子原子的总称的总称质子数相同，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的不同不同原子原子由同种元素组成的由同种元素组成的结构和性质不同的结构和性质不同的单质单质实例实例HC11H、21H、31H金刚石与石墨金刚石
11、与石墨氧气与臭氧氧气与臭氧区别与联系：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100多种。多种。复习回顾复习回顾一、原子的构成一、原子的构成原原子子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子 1、关系关系：核电荷数质子数核外电子数核电荷数质子数核外电子数 质子数质子数(Z)+中子数中子数(N)质量数质量数(A)中子数中子数=A-Z元素、核素、同位素的比较元素、核素、同位素的比较元素元素核素核素同位素同位素定义对象定义对
12、象 广义的原子广义的原子原子原子原子原子定义定义具有相同核电荷具有相同核电荷数的同数的同一类一类原子原子的总称的总称具有一定数目质子具有一定数目质子和一定数目中子的和一定数目中子的一种原子一种原子质子数相同，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的不同不同原子原子实例实例HC11H、21H、31H11H、21H、31H氢元素氢元素有有11H、21H、31H三种不同的核素，它三种不同的核素，它们之间互为同位素。们之间互为同位素。第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第二节第二节 核外电子排核外电子排布布电子极其微小，即使使用最先进的扫描隧道显微电子极其微小，即使使用最先进的扫
13、描隧道显微镜（镜（STM），也只能观察到排列有序、紧密堆积），也只能观察到排列有序、紧密堆积的原子，而观察不到比原子小的多的电子。的原子，而观察不到比原子小的多的电子。一个多世纪以来，科学家们主要采用建立一个多世纪以来，科学家们主要采用建立模型模型的方法对核外电子的运动情况进行研究。的方法对核外电子的运动情况进行研究。1.交流与研讨交流与研讨第第1层层第第2层层第第3层层原子核原子核原子核带正电原子核带正电质子数（核电质子数（核电荷数）荷数）15+2852、原子结构示意图、原子结构示意图该层电子数该层电子数核电核电荷数荷数元素名元素名称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KLMN
14、OP最外层电子数最外层电子数2氦氦He210氖氖Ne2818氩氩Ar28836氪氪Kr2818854氙氙Xe281818886氡氡Rn281832188各层最多电子数各层最多电子数288888281832？稀有气体电子排布稀有气体电子排布3.核外电子的核外电子的排布规律排布规律 核外电子核外电子分层排布分层排布。电子首先排布在电子首先排布在能量最低能量最低的电子层里，只有当能量的电子层里，只有当能量 最低的电子层中排满了电子之后，剩余的电子才依次最低的电子层中排满了电子之后，剩余的电子才依次 进入能量较高的电子层里，直至所有的电子都排完。进入能量较高的电子层里，直至所有的电子都排完。12345
15、67KLMNOPQ 各电子层最多容纳各电子层最多容纳2n2个电子。个电子。KLMNOPQ28183212345672n2原子最外电子层上的电子数不能超过原子最外电子层上的电子数不能超过8个个（K 层为最层为最 外层时不超过外层时不超过2个）。个）。次外层次外层电子数不能超过电子数不能超过18个，个，倒数第三层倒数第三层电子数不电子数不 超过超过32个。个。HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClAr+1+1+2+2+3+3+5 2 3+5 2 3+6 2 4+6 2 4+8 2 6+8 2 6+10 2 8+10 2 82121+4 22+4 22+7 2 5+7 2 5+9 2
16、7+9 2 71 12 2观察观察1-18号号元素的原子结构示意图元素的原子结构示意图.+11 2 8 1+11 2 8 1+14 2 8 4+14 2 8 4+17 2 8 7+17 2 8 7+13 2 8 3+13 2 8 3+16 2 8 6+16 2 8 6+18 2 8 8+18 2 8 8+12 2 8 2+12 2 8 2+15 2 8 5+15 2 8 5HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClAr+1+1+2+2+3+3+5 2 3+5 2 3+6 2 4+6 2 4+8 2 6+8 2 6+10 2 8+10 2 82121+4 22+4 22+7 2 5+7
17、 2 5+9 2 7+9 2 71 12 2观察观察1-18号号元素的原子结构示意图元素的原子结构示意图.+11 2 8 1+11 2 8 1+14 2 8 4+14 2 8 4+17 2 8 7+17 2 8 7+13 2 8 3+13 2 8 3+16 2 8 6+16 2 8 6+18 2 8 8+18 2 8 8+12 2 8 2+12 2 8 2+15 2 8 5+15 2 8 54、原子最外层电子数与元素的性质及化合价的关系、原子最外层电子数与元素的性质及化合价的关系最外层电子数最外层电子数 得失电子得失电子 化合价化合价稀有气体元稀有气体元素的原子素的原子金属元素金属元素原子原子
18、非金属元非金属元素原子素原子 48（氦为（氦为2）稳定结构，既不稳定结构，既不容易容易得电子得电子，也，也不容易不容易失电子失电子化合价通常化合价通常为为0价价易失电子易失电子形形成阳离子成阳离子通常显通常显正价正价 4有较强的有较强的得电子得电子倾向，易形成阴倾向，易形成阴离子离子通常显通常显负价负价【小结小结】元素的化学性质决定于原子的元素的化学性质决定于原子的最外层电子数。最外层电子数。10电子微粒电子微粒：一核：一核：Ne、N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+二核：二核：HF、OH-三核：三核：H2O、NH2-四核：四核：NH3、H3O+五核：五核：CH4、NH4+练习练习
19、 Na+Mg2+Al3+11 2 8+11 2 8+13 2 8+13 2 8+12 2 8+12 2 8请你尝试写出钙原子（核电荷数为请你尝试写出钙原子（核电荷数为20）和钾）和钾离子（核电荷数为离子（核电荷数为19）的结构示意图）的结构示意图1、下列原子结构示意图中，正确的是（、下列原子结构示意图中，正确的是（）2、某元素原子的原子核外有三个电子层，、某元素原子的原子核外有三个电子层，M层有层有4个电子个电子,该原子核内的质子数为（该原子核内的质子数为（）A.14 B.15 C.16 D.17A.B.C.D.【练一练练一练】AB3.A原原子子L层层上上的的电电子子数数等等于于次次外外层层上
20、上的的电子数也等于电子层数，电子数也等于电子层数，A是是 。4.B原子核外原子核外M层电子数是层电子数是L层电子数的层电子数的1/2,则则B是是 。BeSi 各电子层最多容纳各电子层最多容纳2n2个电子。个电子。原子最外电子层上的电子数不能超过原子最外电子层上的电子数不能超过8个个（K 层为最层为最 外层时不超过外层时不超过2个）。个）。次外层次外层电子数不能超过电子数不能超过18个，个，倒数第三层倒数第三层电子数不电子数不 超过超过32个。个。本课总结本课总结 核外电子核外电子分层排布分层排布。电子首先排布在电子首先排布在能量最低能量最低的电子层里，只有当能量的电子层里，只有当能量 最低的电
21、子层中排满了电子之后，剩余的电子才依次最低的电子层中排满了电子之后，剩余的电子才依次 进入能量较高的电子层里，直至所有的电子都排完。进入能量较高的电子层里，直至所有的电子都排完。“1010电子电子”的微粒的微粒 分子分子离子离子一核一核1010电子的电子的NeNeN N3 3、O O2 2、F F、NaNa+、MgMg2+2+、AlAl3+3+二核二核1010电子的电子的HFHFOHOH、三核三核1010电子的电子的H H2 2O ONHNH2 2四核四核1010电子的电子的NHNH3 3H H3 3O O+五核五核1010电子的电子的CHCH4 4NHNH4 4+“1818电子电子”的微粒的微粒一核一核1818电子的电子的ArArK K+、CaCa2+2+、ClCl、S S2 2二核二核1818电子的电子的F F2 2、HClHClHSHS三核三核1818电子的电子的H H2 2S S四核四核1818电子的电子的PHPH3 3、H H2 2O O2 2 五核五核1818电子的电子的SiHSiH4 4、CHCH3 3F F，NH2OH六核六核1818电子的电子的N N2 2H H4 4、CHCH3 3OHOH