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1、化学人教版选修（三）原子结构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？*2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外电子核外电子 质子质子 中子中子*3知识回顾知识回顾质量数（）质子数（）中子数（）质量数（）质子数（）中子数（）原子原子原子核原子核核外电子核外电子：质子质子：中子中子：（）个（）个个个个个核电荷数（）核内质子数核外电子数原子序数核电荷数（）核内质子数核外电子数原子序数原子：原子：1 1、原子的定义：、原子的定义：化学反应中化学反应中的最小微粒的
2、最小微粒。2 2、原子的结构原子的结构*4宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸*5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少量的氦少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*6 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
3、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氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%88.6%（氦氦1 18 8），另另外外还还有有9090多多种种元元素素，宇宇宙宙年年龄距近约龄距近约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*72 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
4、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。*9二、核外电子排布规律二、核外电子排布规律1、核外电子的运动特征、核外电子的运动特征、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，遵循遵循量子力学量子力学规律。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
5、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。*102 2、能层与能级能层与能级（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*11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*12（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
6、序号即：能层序号1234567符符号号KLMNOPQ最多电子数最多电子数281832507298（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
7、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，必理解，必须同时满须同时满足各项要足各项要求。求。*13巩固练习: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、20Ca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+2022 8 820Ca*14写出下列原子结构示意图表示的微粒+18288+16288+19288*15（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
8、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。*16三、构造原理与能量最低原理三、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量逐步升高的能级。级。*17构造原理中排布顺序构造原理中排布顺序1)相同能层的不同能级的能量高低顺序相同
9、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)dnp(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-电子先排能量低的能级电子先排能量低的能级 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 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 6s4f5d6p
10、 7s5f6d7p*182 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。*192 2构构造造原原理理揭揭示示的的电电子子排排布布能能级级顺顺序序，实实质质是是各各能能级级能能量量高高低低，若若以以E E 表表示示某某能能级级的的能能量量，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)(3
11、s)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)(3d)D DE E(5s)(5s)E E(4s)(4s)E E(4f)(4f)练习：练习：1 1一一个个电电子子排排布布为为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1的的元元素素最最可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 CA*203 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 1s
12、Al 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B B、O O2-2-1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6C C、NaNa+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 CDC*21【练习练习】试书写试书写
13、 ClCl、K K、2626FeFe、2323V V原子的核外原子的核外电子排布式。电子排布式。ClCl:Ca:Ca:2626Fe:Fe:2323V V1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d64s2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1s22s22p63s23p63d34s2*22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
14、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 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：*231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
15、最低状态，简称简称_。能量最低原理能量最低原理*24四、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（3 3）基态与激发态相互转化的关系）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
16、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*251s22s22p63s2基态鎂原子基态鎂原子1s22s22p63s13p1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。*263.3.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吸收
17、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。或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取。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*27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
18、线,线状不连续线状不连续发射光谱发射光谱吸收光谱吸收光谱*28(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*29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*30 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基态焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不激跃迁到激发态；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10
19、10s 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*31五、电子云与原子轨道五、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
20、图。电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。子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*32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*33s 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*34p 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。*35六、核外电子排布图规律六、核外电子排布图规
21、律（1）能量最低原理）能量最低原理（2）泡利不相容原理）泡利不相容原理每个轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反（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*3624Cr:29Cu:当同一能级的电子排布为全充满、半充满状态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时具有较低的能量和较大的稳定性1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s1*37轨道表示式轨道表示式自此，核外电子的运动状态的决定因素
22、：自此，核外电子的运动状态的决定因素：写出下列原子的电子排布式、轨道表示式写出下列原子的电子排布式、轨道表示式HeBNO能层、能级、轨道和自旋方向能层、能级、轨道和自旋方向*381 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、7
23、272和和6 D6 D、8686和和1010*394.4.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、下下列列各各组组微微粒粒中中，各各能能层层电电子子数数均均达达到到2n2n2 2个的是个的是 A.NeA.Ne和和 ArAr B.H B.H-和
24、和NaNa+C.NeC.Ne和和ClCl-D.F D.F-和和S S2-2-*40下列分别用电子排布式或轨道表示式表示的原下列分别用电子排布式或轨道表示式表示的原子基态（能量最低状态）核外电子排布是否正子基态（能量最低状态）核外电子排布是否正确？并说明理由确？并说明理由*41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 63s3s2 23p3p5 5（3 3）
25、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*42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 *43