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1、高一化学原子结构高一化学原子结构第一页，本课件共有103页扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜 scanning tunneling microscope 缩写为缩写为STM。它。它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家科学家观察和观察和定位单个定位单个原子原子，它具有比它的同类，它具有比它的同类原子力显微镜原子力显微镜更加高的更加高的分辨率分辨率。第二页，本课件共有103页照片是扫描隧道显微镜下的照片是扫描隧道显微镜下的48个原子在铜的表面个原子在铜的表面排列成直径为排列成直径为14.3nm的圆圈构成一个的圆圈构成一个“量子围栏量子围栏
2、”，照片中反映的是电子密度的高低，围栏内是电，照片中反映的是电子密度的高低，围栏内是电子密度波的驻波。子密度波的驻波。第三页，本课件共有103页人们对原子、分子结构认识的过程实际上是人们对原子、分子结构认识的过程实际上是根据科学实验不断创立、完善模型的过程，经根据科学实验不断创立、完善模型的过程，经历了这样几个阶段：历了这样几个阶段：一、经典核原子模型的建立一、经典核原子模型的建立二、微观粒子能量量子化规律的发现二、微观粒子能量量子化规律的发现三、氢原子玻尔理论三、氢原子玻尔理论四、近代量子力学原子结构理论四、近代量子力学原子结构理论第四页，本课件共有103页一、经典核原子模型的建立一、经典核
3、原子模型的建立1803年，道尔顿年，道尔顿(Doltonian)原子模型原子模型1904年，汤姆生年，汤姆生(Tomson)原子模型原子模型1911年，卢瑟福年，卢瑟福(Rutherford)原子模型原子模型1913年，年，玻尔玻尔(Bohr)原子模型原子模型第五页，本课件共有103页道尔顿认为原子是不可再分的实心体。道尔顿认为原子是不可再分的实心体。第六页，本课件共有103页汤姆生阴极射线实验汤姆生阴极射线实验第七页，本课件共有103页汤姆生认为原子就象一个嵌着葡萄干的布丁汤姆生认为原子就象一个嵌着葡萄干的布丁第八页，本课件共有103页卢瑟福的瑟福的粒子散射粒子散射实验第九页，本课件共有10
4、3页卢瑟福瑟福粒子散射粒子散射实验的的现象象第十页，本课件共有103页卢瑟福认为原子是个空心球，电子在核外就象卢瑟福认为原子是个空心球，电子在核外就象行星绕太阳运转一样。行星绕太阳运转一样。第十一页，本课件共有103页光是一种电磁波光是一种电磁波光是能量的一种形式光是能量的一种形式第十二页，本课件共有103页用光谱仪测定的发射光谱示意图用光谱仪测定的发射光谱示意图棱镜棱镜检测器检测器检测光谱中谱检测光谱中谱线的波长和强线的波长和强度度 光谱分析原原子子发发射射光光谱谱分分析析法法：根根据据待待测测物物质质的的气气态态原原子子或或离离子子受受激激发发后后所所发发射射的的特特征征光光谱谱的的波波长
5、长及及其其强强度度(待待测测元元素素原原子子的的浓浓度度不不同同）来来测测定定物物质质中中元元素素组组成成和和含含量量的分析方法。的分析方法。第十三页，本课件共有103页太阳的太阳的连续光谱连续光谱氢原子的氢原子的线状光谱线状光谱第十四页，本课件共有103页二、原子的构成二、原子的构成第十五页，本课件共有103页质子质子中子中子电子电子质量质量/kg1.67310271.67510279.1091031相对质量相对质量1.0071.0081/1836近似整数值近似整数值11忽略不计忽略不计构成原子的粒子的质量构成原子的粒子的质量碳碳12原子质量的原子质量的1/12=1.66061027kg第十
6、六页，本课件共有103页3、质量数、质量数原子核内所有质子和中子的相对质量原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值，叫质取近似整数值加起来所得的数值，叫质量数。量数。质量数（质量数（A）=质子数（质子数（Z）+中子数中子数（N）4、原子组成的表示方法、原子组成的表示方法XAZ第十七页，本课件共有103页原子核原子核(占据了原子极小的体积，占据了原子极小的体积，占据了原子极小的体积，占据了原子极小的体积，但几乎集中了原子的全部质量但几乎集中了原子的全部质量但几乎集中了原子的全部质量但几乎集中了原子的全部质量)原子原子（）电子（电子（Z个）个）(其运动空间几乎占据了原子的整个体
7、积其运动空间几乎占据了原子的整个体积其运动空间几乎占据了原子的整个体积其运动空间几乎占据了原子的整个体积)质子（质子（Z个）个）中子（中子（AZ个）个）质量关系：质量数（质量关系：质量数（质量关系：质量数（质量关系：质量数（A A）=质子数（质子数（质子数（质子数（Z Z）+中子数（中子数（中子数（中子数（N N）电性关系：核电荷数电性关系：核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数第十八页，本课件共有103页1、abcd各代表什么？各代表什么？a ab b+d dXc+c+a代表质量数；代表质量数；b代表核电荷数；代表核电荷数；c代表离子的价态；代表离子的价态；d代表化合价代表化合价2、写
8、出下列原子的核内质子数（、写出下列原子的核内质子数（Z）、核外电子数）、核外电子数（e）、核内中子数（）、核内中子数（N）、质量数（）、质量数（A）。）。NaClO2323353518183、写出下列离子的、写出下列离子的Z、e、N、AK+FCa2+394019第十九页，本课件共有103页三、核素三、核素同位素同位素1、元素元素：具有具有相同核电荷数相同核电荷数（即质子数）的同（即质子数）的同一类原子。一类原子。2、核素核素：具有一定数目的质子和一定数目的中具有一定数目的质子和一定数目的中子的子的一种原子一种原子。3、同位素同位素：质子数相同质子数相同而而中子数不同中子数不同的同一元素的同一元
9、素的的不同原子不同原子的互称。的互称。第二十页，本课件共有103页氢元素的三种核素氢元素的三种核素氕氕氘氘氚氚HDT重氢重氢超重氢超重氢第二十一页，本课件共有103页第二十二页，本课件共有103页4、核素的特性、核素的特性（1）同一元素的各种核素）同一元素的各种核素化学性质化学性质基本相基本相同。同。（2）在天然存在的某种元素里，各种核素）在天然存在的某种元素里，各种核素所占的所占的原子百分比原子百分比(丰度丰度)一般不变。一般不变。第二十三页，本课件共有103页5 5构成原子的基本粒子的特点：构成原子的基本粒子的特点：质子：决定元素的种类；质子：决定元素的种类；中子：决定同一元素的不同核素；
10、中子：决定同一元素的不同核素；质子和中子：决定核素的种类；决定原子的质量；质子和中子：决定核素的种类；决定原子的质量；电子：（最外层电子）决定元素的化学性质；电子：（最外层电子）决定元素的化学性质；质子和电子：决定粒子的带电性。质子和电子：决定粒子的带电性。例：例：例：例：下列化学式共有几种元素下列化学式共有几种元素下列化学式共有几种元素下列化学式共有几种元素?几种原子几种原子几种原子几种原子?代表几种分子代表几种分子代表几种分子代表几种分子?1 1H2 21616OO，2 2HH2 218OO，1 1H3535ClCl，1 1HH37Cl，2HH35Cl，1212C C1818OO2，12C
11、 C16OO2，14C1616O24种元素，种元素，8 8种不同的原子，种不同的原子，种不同的原子，种不同的原子，8 8种分子。种分子。种分子。种分子。第二十四页，本课件共有103页第二十五页，本课件共有103页6、元素的相对原子质量、元素的相对原子质量（1）元素的）元素的平均相对原子质量平均相对原子质量=（核素的相核素的相对原子原子质量量原子原子百分组成）百分组成）（2）元素的近似相对原子质量元素的近似相对原子质量=（核素的核素的质量数量数原子原子百分组成）百分组成）Mi某核素原子的相对原子质量；某核素原子的相对原子质量；Ai i某核素原子的质量数；某核素原子的质量数；某核素原子的质量数；某
12、核素原子的质量数；a ai i该核素原子所占的原子个数百分比（丰度）该核素原子所占的原子个数百分比（丰度）该核素原子所占的原子个数百分比（丰度）该核素原子所占的原子个数百分比（丰度）第二十六页，本课件共有103页Cl元素元素的的相对原子质量相对原子质量=M1a1+M2a2 =34.96975.77%+36.96624.23%=35.453Cl元素相对原子质量的计算元素相对原子质量的计算同位素同位素同位素的相对同位素的相对原子质量原子质量(Mi)丰度丰度(ai)34.96975.77%36.96624.23%Cl元素元素的的近似相对原子质量近似相对原子质量=A1a1+A2a2 =3575.77%
13、+3724.23%=35.4853575%+3725%=35.5(进一步对丰度作近似处理进一步对丰度作近似处理)第二十七页，本课件共有103页例例1：某某某某元元元元素素素素x x的的的的同同同同位位位位素素素素可可可可形形形形成成成成三三三三种种种种双双双双原原原原子子子子分分分分子子子子，其其其其相相相相对对对对分分分分子子子子质质质质量量量量分分分分别别别别为为为为158158、160160、162162，其其其其分分分分子子子子个个个个数数数数比比比比为为为为1:2:11:2:1，问问问问：元元元元素素素素x x有有有有几几几几种种种种同同同同位位位位素素素素？质质质质量量量量数数数数
14、分分分分别别别别是是是是多多多多少少少少？计计计计算算算算各各各各同同同同位位位位素素素素的的的的所所所所占占占占原原原原子百分比。子百分比。子百分比。子百分比。一种原子一种原子一种原子一种原子(A)(A)AAAAAA2211种种种种 分子分子分子分子2 2种同位素种同位素种同位素种同位素ABABAAAA2 2ABABBABBBABB2 233种分子种分子种分子种分子3 3种同位素种同位素种同位素种同位素 ABCABCAAAA2 2ABACABACBABBBABB2 2BCBCCACBCCCACBCC226 6种分子种分子种分子种分子故：故：A、B质量数分质量数分别为别为79和和81。x x有
15、两种同位素有两种同位素有两种同位素有两种同位素A2ABB2 两同位素所占原子百分组成均为两同位素所占原子百分组成均为两同位素所占原子百分组成均为两同位素所占原子百分组成均为50%50%第二十八页，本课件共有103页例例2：用用3535Cl标标记记的的次次氯氯酸酸钠钠（Na3535ClOClO）和和和和足足足足量量量量的的的的用用用用37ClCl标标标标记记记记的的的的盐盐盐盐酸酸酸酸（HH3737ClCl）反反反反应应应应，在在在在室室室室温温温温下下下下得得得得到到到到一一一一种种种种相相相相对对分分子子质质量量为为72的的气气体体，将将所所得得溶溶液液蒸蒸干干，制制得得到到一一种种产产物物
16、，写写出出反反应应方方程程式式，并并标标出出电电子子转转移移的的方方向向和和数数目目，以以及及产产物物的的化化学学式式及及相对分子质量。相对分子质量。Na35ClO2H37ClNa37Cl35Cl37Cl H2O最后所得固体产物是最后所得固体产物是Na37Cl，其相对分子质量为：，其相对分子质量为：60。e第二十九页，本课件共有103页氯氯氯氯酸酸酸酸钾钾钾钾固固固固体体体体和和和和浓浓浓浓盐盐盐盐酸酸酸酸在在在在常常常常温温温温下下下下，可可可可以以以以发发发发生生生生反反反反应应应应制制制制取取取取氯氯氯氯气气气气，若若若若用用用用两两两两种种种种不不不不同同同同的的的的同同同同位位位位素
17、素素素标标标标记记记记的的的的方方方方法法法法，反反反反应应应应中中中中得得得得到到到到的的的的氯氯氯氯气气气气的的的的相相相相对对对对分分分分子子子子质质质质量是不同的。量是不同的。量是不同的。量是不同的。用用H37Cl和和K35ClO3反应，生成气体反应，生成气体反应，生成气体反应，生成气体M(ClM(Cl2 2)=73.3)=73.3（220/3220/3）用用用用HH35ClCl和和和和KK3737ClO3反应，生成气体反应，生成气体M(Cl2 2)=70.7（212/3）根据以上实验事实，请判断在上述反应中的氧化剂、还原剂、根据以上实验事实，请判断在上述反应中的氧化剂、还原剂、氧化产
18、物和还原产物，并标出此氧化还原反应中的电子转移氧化产物和还原产物，并标出此氧化还原反应中的电子转移的方向和总数。的方向和总数。KK ClOClO3 3 6HCl6HCl3Cl3Cl2KCl3H2O5e5H5H37ClKClK35ClOClO333(3(5 53737ClCl、35ClCl)537+35=220氧化剂氧化剂还原剂还原剂氧化产物氧化产物还原产物还原产物5H5H3535ClK37ClOClO333(3(5 535Cl、37ClCl)535+37=212第三十页，本课件共有103页例例3、1）用）用16O、1H、D、T共可形成共可形成 种不同的种不同的水分子？有水分子？有 种不同的相对
19、分子质量？种不同的相对分子质量？2）用）用16O、18O、1H、D、T共可形成共可形成 种种不同的水分子，有不同的水分子，有 种不同的相对分子质量种不同的相对分子质量？3）用）用16O、18O、1H、D、T共可形成共可形成 种种不同不同H2O2（HOOH）分子（）分子（1H16O18OD与与D16O18O1H是不同的分子），是不同的分子），有有 种不同的相对分子质量？种不同的相对分子质量？（1）6；5（2）12；7（3）21；9第三十一页，本课件共有103页编排原则编排原则：1 1、按原子序数递增的顺序由左、按原子序数递增的顺序由左到右排列到右排列。2 2、按电子层数相同的元素排成一个横行。、
20、按电子层数相同的元素排成一个横行。3 3、最外层电子数相同的元素按最外层电子数相同的元素按电子层数递增的电子层数递增的顺序由上到下排列。顺序由上到下排列。四、元素周期表四、元素周期表第三十二页，本课件共有103页元素周期表的结构：元素周期表的结构：1 1、周期：、周期：具有具有相同电子层相同电子层数而又按照数而又按照原子序数递增顺序由左往右排列原子序数递增顺序由左往右排列的一系列元素。的一系列元素。周期数周期数=电子层数电子层数第三十三页，本课件共有103页周期周期 元素种类元素种类始末元素始末元素1 12 21 1H-H-2 2HeHe2 28 83 3Li-Li-1010NeNe1111N
21、a-Na-1818ArAr8 83 3短短周周期期4 41818181832325 56 61919K-K-3636KrKr3737Rb-Rb-5454XeXe5555Cs-Cs-8686RnRn长长周周期期7 72626不完全周期不完全周期第三十四页，本课件共有103页镧系元素镧系元素:57 577171号，共号，共1515种种锕系元素锕系元素:89 89103103号，共号，共1515种种超铀元素超铀元素:92 92号以后（由人工合成之故）号以后（由人工合成之故）第三十五页，本课件共有103页2 2、族：、族：主族：由短周期元素和长周期主族：由短周期元素和长周期 元素共同构成的族。元素共同
22、构成的族。(7(7个个)1818个纵行，个纵行，1616个族个族 1-2 1-2纵行纵行 13-17 13-17纵行：纵行：依次为依次为 A A A A A A A A A A A A A A主族序数最外层电子数主族序数最外层电子数第三十六页，本课件共有103页副族副族:完全由长周期元素完全由长周期元素 构成的族。构成的族。(7(7个个)3-7 3-7纵行纵行 11-12 11-12纵行：纵行：依次为依次为 B B B B B B B B B B B B B B 第第族：族：(1(1个个)8 8、9 9、1010三个纵行三个纵行第三十七页，本课件共有103页 0 0族：即稀有气体。族：即稀有气
23、体。(1(1个个)1818纵行纵行过渡元素：过渡元素：第第族和全部副族元素族和全部副族元素又称过渡金属又称过渡金属七主七副零八族七主七副零八族第三十八页，本课件共有103页各周期稀有气体电子排布：各周期稀有气体电子排布：1：2种元素种元素2：8种元素种元素3：8种元素种元素4：18种元素种元素5：18种元素种元素6：32种元素种元素7：23种元素种元素短短周期周期长长周期周期不完不完全周期全周期He2Ne28Ar288Kr28188Xe2818188Rn281832188三长三短一不全三长三短一不全第三十九页，本课件共有103页 例例1 1、据报道，俄罗斯科学据报道，俄罗斯科学家最近合成出第家
24、最近合成出第114114号元素的号元素的原子。该原子的质量数是原子。该原子的质量数是289289，存在时间达，存在时间达30s30s。试判断该。试判断该元素应排在周期表的什么位置。元素应排在周期表的什么位置。第七周期第第七周期第A A族族第四十页，本课件共有103页 例例2 2、下列各图若为元素周期表、下列各图若为元素周期表中的一部分（表中数字为原子序数）中的一部分（表中数字为原子序数），其中，其中X X为为3535的是（的是（）A A、D D第四十一页，本课件共有103页 元素的性质随着元素原子序数的元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化递增而呈周期性变化的规律叫元的规律叫元素周期律
25、，元素周期律有别于数学上严格的周期定义，但我们可以素周期律，元素周期律有别于数学上严格的周期定义，但我们可以借助数学工具来更深入更广泛地研究它。借助数学工具来更深入更广泛地研究它。1.原子核外电子排布的周期性变化原子核外电子排布的周期性变化原子核外电子排布的周期性变化原子核外电子排布的周期性变化2.原子半径的原子半径的周期性变化周期性变化3.元素主要化合价的周期性变化元素主要化合价的周期性变化.4.第一电离能第一电离能5.电子亲合能电子亲合能6.电负性电负性五、元素周期律及其变化实质五、元素周期律及其变化实质第四十二页，本课件共有103页1.原子核外电子排布的周期性变化原子核外电子排布的周期性
26、变化考察考察118号元素原子的最外层电子排布，作数学处理后，得到号元素原子的最外层电子排布，作数学处理后，得到第四十三页，本课件共有103页例例2、若、若X、Y是第是第1周期以外的短周期元素，它们可以形成化合物周期以外的短周期元素，它们可以形成化合物XmYn，且离子均具有稀有气体原子的电子层结构，则，且离子均具有稀有气体原子的电子层结构，则X、Y两原子的原子序数两原子的原子序数a、b的关系可表示为的关系可表示为、。ab+m+nab+m+n-8ab+m+n-16例例1、两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，、两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前则在
27、周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有（号元素中，满足上述关系的元素共有（）A、1对对B、2对对C、3对对D、4对对请回答：请回答：第四十四页，本课件共有103页2.原子半径的原子半径的周期性变化周期性变化第四十五页，本课件共有103页例例3、已知下列元素的原子半径、已知下列元素的原子半径,根据以下数据：根据以下数据：磷原子的半径磷原子的半径(1010m)可能的范可能的范围围是是。（1.02，1.17）1010m已知已知aX（m+1）+，bYm+，cZn，dR（n+1）离子具有相同离子具有相同的电子层结构的电子层结构（1）比较）比较X、Y、Z、R的原子半径大小：的原子半径大小：YXRZ
28、RZYX（2）比较）比较X（m+1）+，Ym+，Zn，R（n+1）半径大小：半径大小：第四十六页，本课件共有103页3.元素主要化合价的周期性变化元素主要化合价的周期性变化价电子价电子:元素原子的最外层电子或某些元素的原子的次外层或倒数元素原子的最外层电子或某些元素的原子的次外层或倒数 第三层的部分电子。第三层的部分电子。主族元素的最高正化合价等于它所在族的序数。主族元素的最高正化合价等于它所在族的序数。非金属最高正价非金属最高正价+|+|负化合价负化合价|=8|=8第四十七页，本课件共有103页若若R元素的最高正化合价为元素的最高正化合价为+n，写出，写出气态氢化物的通式气态氢化物的通式：最
29、高价氧化物对应水化物的通式：最高价氧化物对应水化物的通式：H(8n)R;RH(8n)H2xRO(n/2+x)第四十八页，本课件共有103页4.4.第一电离能的周期性变化第一电离能的周期性变化不同元素的气态原子失去最外层不同元素的气态原子失去最外层一个电子一个电子所需要的能量，称为所需要的能量，称为第第一电离能，它是判断元素金属性的实验依据一电离能，它是判断元素金属性的实验依据，（设其为，（设其为E）如下）如下图所示。试分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。图所示。试分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。第四十九页，本课件共有103页（1）同主族内不同元素的）同主族内不同元素的E值变化的特点
30、是：值变化的特点是：_.各主族中各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的值的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。变化规律。随着原子序数增大，随着原子序数增大，E值变小值变小 周期性周期性第五十页，本课件共有103页（2）估估计计1mol气气态态Ca原原子子失失去去最最外外层层一一个个电电子子所所需需能能量量E值的范围值的范围_E_（3）10号元素号元素E值较大的值较大的_4197388电子稳定结构电子稳定结构第五十一页，本课件共有103页5.电子亲合能电子亲合能不同元素的气态基态原子不同元素的气态基态原子得到一个电子得到一个电子所放出的能量，称为所放出的能量，称为第一第一电子亲合能电子亲
31、合能，它是判断元素非金属性的实验依据。它是判断元素非金属性的实验依据。第五十二页，本课件共有103页6.电负性电负性不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值x来表示，来表示，若若x越大，其原子吸引电子能力越强，在所形成的分子中成为带负电越大，其原子吸引电子能力越强，在所形成的分子中成为带负电荷的一方荷的一方。下面是某些元素的 x 值：通过分析通过分析x值变化规律值变化规律,确定确定N、Mg的的x值范围：值范围：x(Mg)1.7时，一般为离子键，时，一般为离子键，x1.7，一般为共价键，试推断：，一般为共价键，试推断：AlBr3中化
32、中化学键类型是学键类型是。预测元素周期表中，预测元素周期表中，x值最小的元素的位置：值最小的元素的位置：0.931.61x值大，原子半径小值大，原子半径小共价键，共价键，x=h/2x位置的不确定程度位置的不确定程度p动量的不确定程度动量的不确定程度薛定谔：量子力学波动方程薛定谔：量子力学波动方程第五十八页，本课件共有103页电子云模型电子云模型（几率说）（几率说）薛定谔方程薛定谔方程第五十九页，本课件共有103页2、描述核外电子的运动状态、描述核外电子的运动状态的四个量的四个量子数子数（1）主量子数）主量子数n（n=1、2、3等）等）第六十页，本课件共有103页在含多个电子的原子中，电子是分层
33、排在含多个电子的原子中，电子是分层排布（布（能层能层）的。它决定了：）的。它决定了：（1）电子离核的平均距离）电子离核的平均距离n越大，离核越远越大，离核越远n=1，2，3，4，5。能层能层KLMNO。（2）是决定能量的大小的）是决定能量的大小的重要重要因素。因素。第六十一页，本课件共有103页（2）角量子数）角量子数l对于确定的对于确定的n值，值，l共有共有n个值：个值：0，1，2，n1nl符号符号1234第六十二页，本课件共有103页角量子数角量子数l与多电子原子中的电子的能量与多电子原子中的电子的能量有关，即有关，即多电子原子中电子的能量决多电子原子中电子的能量决定于主量子数定于主量子数
34、n和角量子数和角量子数l。这样，。这样，由不同的由不同的n和和l表示的各分层，如表示的各分层，如2s、3p、3d等，其能量必然不同。从能量角度等，其能量必然不同。从能量角度上看，这些分层也常称为上看，这些分层也常称为能级能级。第六十四页，本课件共有103页原子轨道的图像描述和电子云原子轨道的图像描述和电子云不能同时准确不能同时准确地测定电子在某一时地测定电子在某一时刻所处的刻所处的位置位置和和运动速度运动速度，也，也不能描不能描画画出它的轨迹。（出它的轨迹。（海森堡测不准原理海森堡测不准原理）（1）电子云）电子云第六十五页，本课件共有103页第六十六页，本课件共有103页第六十七页，本课件共有
35、103页氢原子的电子云呈氢原子的电子云呈球形对称球形对称。电子云示意图上的一个电子云示意图上的一个小黑点小黑点，并不表示一个并不表示一个电子，而是表示电子，而是表示电子在某一时刻曾在此处出现电子在某一时刻曾在此处出现一次。一次。离核离核近近，小黑点，小黑点密密，电子云，电子云密度大密度大，电子出现，电子出现的的机会多机会多，电子出现的，电子出现的几率高几率高；离核离核远远，小黑点，小黑点疏疏，电子云，电子云密度小密度小，电子出现，电子出现的的机会少机会少，电子出现的，电子出现的几率低几率低。第六十八页，本课件共有103页（2）电子出现概率约为）电子出现概率约为90的空间所的空间所形成的形成的电
36、子云轮廓图电子云轮廓图就是就是原子轨道原子轨道的的图像表示图像表示.第六十九页，本课件共有103页s能级的原子轨道示意图能级的原子轨道示意图(1个个)第七十页，本课件共有103页l相同时，相同时，E1sE2sE3sn相同时，相同时，E3sE3pE3d第七十一页，本课件共有103页1s2s,2p3s,3p,3dE能层、能级、轨道能层、能级、轨道多电子原子结构第七十二页，本课件共有103页（3）磁量子数）磁量子数m对于确定的角量子数对于确定的角量子数l，磁量子数，磁量子数m可以可以取取0，1，2，l，l=1?ml=2?ml=0?m也就是说磁量子数也就是说磁量子数m可以有可以有2l+1种取值。种取值
37、。第七十三页，本课件共有103页s能级的原子轨道示意图能级的原子轨道示意图(1个个)第七十四页，本课件共有103页p能级的原子轨道示意图能级的原子轨道示意图(3个个)第七十五页，本课件共有103页d能级的原子轨道示意图能级的原子轨道示意图(5个个)第七十六页，本课件共有103页f能级的原子轨道示意图能级的原子轨道示意图(7个个)第七十七页，本课件共有103页磁量子数磁量子数m描述描述“轨道轨道”m决定电子云在空间的伸展方向。决定电子云在空间的伸展方向。对于确定的角量子数对于确定的角量子数l，磁量子数，磁量子数m可以取可以取0，1，2，l，也就是说磁量子数，也就是说磁量子数m可以有可以有2l+1
38、种取值。种取值。第七十八页，本课件共有103页主量子数主量子数n、角量子数、角量子数l、磁量子数、磁量子数m共同表征了原子核外电子在空间的运共同表征了原子核外电子在空间的运动动，即电子在核外空间的分布，也就，即电子在核外空间的分布，也就是核外电子所处的是核外电子所处的“原子原子轨道轨道”。l相同时，虽因相同时，虽因m不同，原子轨道可不同，原子轨道可能有不同的伸展方向，但能有不同的伸展方向，但并不影响电并不影响电子的能量子的能量。例如：例如：E(3px)=E(3py)=E(3pz)第七十九页，本课件共有103页1s2s,2p3s,3p,3dE能层、能级、轨道多电子原子结构第八十页，本课件共有10
39、3页(4)自旋量子数自旋量子数ms电子的自旋状态有两种，通常用电子的自旋状态有两种，通常用和和表表示。自旋量子数示。自旋量子数ms取值取值:,+第八十一页，本课件共有103页主量子数主量子数n磁量子数磁量子数 m自旋量子数自旋量子数 ms角量子数角量子数n=1,2,3,量子力学描述核外电子运动状态的量子力学描述核外电子运动状态的4个量子数个量子数:,+第八十二页，本课件共有103页能级分裂能级分裂：n 同，同，l 不同，不同，如：如：E3s E3p E3d能级交错：能级交错：n,l 均不同，均不同，E4s E3d(Z 21)多电子原子轨道的能级次序第八十四页，本课件共有103页核外电子运动状态
40、的描述：核外电子运动状态的描述：电子层电子层电子亚层电子亚层电子云的伸展方向电子云的伸展方向决定能量高低决定能量高低决定原子轨道决定原子轨道自旋方向：顺时针自旋自旋方向：顺时针自旋逆时针自旋逆时针自旋同一个原子轨道里的电子的自旋方向相反同一个原子轨道里的电子的自旋方向相反电子的自旋状态电子的自旋状态四四个个方方面面第八十五页，本课件共有103页九、基态原子的核外电子排布规律九、基态原子的核外电子排布规律1、电子、电子优先排布在能量低优先排布在能量低的电子层里，的电子层里，先排满先排满K层，再排层，再排L层。层。2、每个、每个电子层电子层最多容纳的电子数为最多容纳的电子数为2n2（n为电子层数）
41、。为电子层数）。3、最外层电子数不超过最外层电子数不超过8个（个（K为为2个）个），次外层不超过次外层不超过18个，倒数第三层不超个，倒数第三层不超过过32个。个。回顾：回顾：第八十六页，本课件共有103页 多电子原子在基态时，核外电子总是尽多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量最低的可能分布到能量最低的轨道轨道。1.1.能量最低原理能量最低原理 l相同时，相同时，E1sE2sE3sn相同时，相同时，E3sE3pE3d2.2.泡利（泡利（PauliPauli）不相容原理）不相容原理 1 1个原子轨道最多只能容纳个原子轨道最多只能容纳2 2个电子，且自个电子，且自旋方向相反旋方向相反(
42、）。能级能级nsnpndnf轨道数轨道数电子数电子数第八十七页，本课件共有103页基态原子基态原子电子排布式：电子排布式：Na：1s22s22p63s1简化：简化：Ne3s119号号K：26号号Fe：Ar4s1Ar3d64s2第八十八页，本课件共有103页鲍林近似能级图鲍林近似能级图第八十九页，本课件共有103页构造原理构造原理第九十页，本课件共有103页3.洪特洪特(Hund)规则规则24号号Cr：Ar3d54s129号号Cu：Ar3d104s1 电子排布在同一能级不同轨道时，总是优电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先先单独单独占据一个轨道，且自旋方向相同。占据一个轨道，且自旋方向相同。例
43、例:7 7NN 2p 2p 2s 2s 1s 1s第九十一页，本课件共有103页在等价轨道上：在等价轨道上：全充满全充满 p p6 6、d d1010、f f1414 半充满半充满 p p3 3、d d5 5、f f7 7 全全 空空 p p0 0、d d0 0、f f0 0的结构状态具有较低的能量和较大的稳定性的结构状态具有较低的能量和较大的稳定性24号号Cr：Ar3d54s13d4s第九十二页，本课件共有103页洪洪特特规规则则的的特特例例：在在等等价价轨轨道道的的全全充充满满（p6，d10，f14）、半半充充满满（p3，d5，f7）全全空空时时(p0,d0,f0)的的状状态态，具具有较低
44、的能量和较大的稳定性。有较低的能量和较大的稳定性。归纳：核外电子排布规则归纳：核外电子排布规则1.1.最低能量原理最低能量原理电子在原子轨道上的排布，要尽可电子在原子轨道上的排布，要尽可能使电子的能量最低。能使电子的能量最低。2.2.保里不相容原理保里不相容原理每个原子轨道最多只能容纳两个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。即原子中不能存在四个量电子，且自旋方向必须相反。即原子中不能存在四个量子数都相同的电子。子数都相同的电子。3.3.洪特规则洪特规则电子在等价轨道（能量相同的轨道）电子在等价轨道（能量相同的轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，且自旋方上排布时，总是尽可
45、能分占不同的轨道，且自旋方向相同。这种排布，电子的能量最低。向相同。这种排布，电子的能量最低。第九十三页，本课件共有103页 IA-IIA IIIA-VIIIA IIIB-VIIIB La系 周期 IB-IIB Ac系76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核核外外电电子子填填充充顺顺序序图图第九十四页，本课件共有103页*Ar原子实，表示原子实，表示Ar的的电子结构式电子结构式电子结构式电子结构式 1s22s22p63s23p6。原子实后面是价层电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。原子实后面是价层电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。*
46、虽先排虽先排4s后排后排3d，但但电子结构式中先写电子结构式中先写电子结构式中先写电子结构式中先写 3d，后写后写后写后写 4s*21 Sc Scandium 钪钪Ar3d14s222 Ti Titanium钛钛Ar3d24s223 VVanadium钒钒 Ar3d34s224CrChromium铬铬Ar3d54s125 MnManganese锰锰Ar3d54s226 FeIron铁铁Ar3d64s227 Co Cobalt钴钴Ar3d74s228 Ni Nickel镍镍Ar3d84s229CuCopper 铜铜Ar3d104s1*19 K Potassium钾钾Ar4s120 Ca Calc
47、ium钙钙Ar4s2第九十五页，本课件共有103页原子的电子构型和族的划分原子的电子构型和族的划分 s s区元素区元素(ns(ns1-21-2)：，族元素族元素 P P区元素区元素(ns(ns2 2npnp1-61-6)：族元素族元素 d d区元素区元素(n-1)d(n-1)d1-10 1-10 nsns1-21-2)：族元素族元素 ds ds区元素区元素(n-1)d(n-1)d10 10 nsns1-21-2)：，族元素族元素 f f区元素区元素(n-2)f(n-2)f1-141-14(n-1)d(n-1)d0-10-1nsns2 2 ：镧系和锕系元素：镧系和锕系元素主族元素的族数原子最外电
48、子层的电子数（主族元素的族数原子最外电子层的电子数（ns+ns+npnp）主族元素的最高氧化数。）主族元素的最高氧化数。副族元素的族数副族元素的族数nsns电子数电子数(n-1)d(n-1)d电子数（电子数（B,BB,B族族和和族例外）族例外）同族元素的外层电子构型相似，化学性质也相似。同族元素的外层电子构型相似，化学性质也相似。原子的电子构型和元素的分区原子的电子构型和元素的分区第九十六页，本课件共有103页第九十七页，本课件共有103页第九十八页，本课件共有103页四个量子数和电子运动状态四个量子数和电子运动状态主量子数 n角量子数 l磁量子数 m自旋磁量子数 ms电子运动状态数取值取值能
49、级符号取值原子轨道取值符号符号总数101s01s1 1/22202s02s4 1/2812p02pz 1/2 12px 1/22py 1/2 l=0,1,2,(n1);m=0,1,2,l 第九十九页，本课件共有103页七、原子核外电子的排布了七、原子核外电子的排布了不讲不讲1、多电子原子的能级图、多电子原子的能级图2、屏蔽效应、屏蔽效应由于其它电子对某一电子的排斥由于其它电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而使作用而抵消了一部分核电荷，从而使有效核电荷降低，削弱了核电荷对该有效核电荷降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。或
50、屏蔽效应。第一百页，本课件共有103页3、钻穿效应、钻穿效应这种外层电子钻到内层空间而靠近原子这种外层电子钻到内层空间而靠近原子核的现象，叫钻穿作用。核的现象，叫钻穿作用。钻穿作用越大的电子的能量越低，由于钻穿作用越大的电子的能量越低，由于电子的钻穿作用的不同而使它的能量电子的钻穿作用的不同而使它的能量发生变化的现象，通常称为钻穿效应。发生变化的现象，通常称为钻穿效应。4、能级交错、能级交错第一百零一页，本课件共有103页例：例：1、下列能级能否中存在？如果存在，各包含多、下列能级能否中存在？如果存在，各包含多少轨道？少轨道？(1)2s(2)2d(3)4p(4)5d2、写出下列各组量子数表示的