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1、第一章第一节2021/8/11 星期三1人类对原子结构的认识历史人类对原子结构的认识历史公元前公元前5 5世纪世纪道尔顿原子模型汤姆生原子模型卢瑟福原子模型波尔原子模型电子云模型2021/8/11 星期三2道尔顿原子模型2021/8/11 星期三3汤姆生原子模型2021/8/11 星期三4卢瑟福原子模型2021/8/11 星期三5波尔原子模型2021/8/11 星期三6电子云模型2021/8/11 星期三7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熔合反应原子核的熔合反应合成合成其他元素其他元素一一.开天辟地开天辟地原子的诞生原子的诞生
2、2021/8/11 星期三8观察观察1-181-18号元素的原子结构示意图,讨号元素的原子结构示意图,讨论为什么原子核外的电子分层运动?论为什么原子核外的电子分层运动?2021/8/11 星期三9 电子层:电子层:K L M N O P Q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1 12 23 34 45 56 67 7K KL LMMN NO OP PQ Q2021/8/11 星期三10二、能层与能级二、能层与能级1.1.能层能层(1 1)定义:在多电子的原子核外电子的能)定义: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,可量是不同的,按电
3、子的能量差异,可 以将核外电子分成不同的能层。以将核外电子分成不同的能层。(2 2)表示方法及各能层所容纳的最多电子数:)表示方法及各能层所容纳的最多电子数:讨论:讨论:原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(与能层的序数(n n)间存在什么关系?)间存在什么关系?每一个能层最多可容纳的电子数为每一个能层最多可容纳的电子数为2n2n2 2个。个。2021/8/11 星期三112 2.能级能级(1 1)定义:在多电子原子中,同一能层的电子,)定义: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。能量可以不同,还可以把它
4、们分成能级。(2 2)表示方法及各能级所容纳的最多电子数:)表示方法及各能级所容纳的最多电子数:讨论:讨论:1.不同的能层分别有多少个能级,与能层的序数(不同的能层分别有多少个能级,与能层的序数(n)间存在什么关系?)间存在什么关系?2.在同一能层中,原子的序号的顺序是怎样排列的?不同层中,符号相同在同一能层中,原子的序号的顺序是怎样排列的?不同层中,符号相同 的能级中所容纳的最多电子数是否相同?各能级可容纳的的最多电子数的能级中所容纳的最多电子数是否相同?各能级可容纳的的最多电子数 是多少?是多少?小结:小结:1.任一能层的能级数等于该能层的序数。任一能层的能级数等于该能层的序数。2.在同一
5、能层中,原子的序号的顺序是在同一能层中,原子的序号的顺序是EnsEnpEndEnf。不同层。不同层 中,符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以中,符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以s、p、d、f排排 序的各能级可容纳的的最多电子数依次为序的各能级可容纳的的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍,即的二倍,即 2、6、10、14。2021/8/11 星期三12第二课时2021/8/11 星期三13 三、基态与激发态、光谱三、基态与激发态、光谱 1.1.基态原子与激发态原子基态原子与激发态原子(1 1)基态原子:处于最低能量)基态原子:处于最低能量 的原子叫基态原子。的原子叫基态原子。(
6、2 2)激发态原子:)激发态原子:当基态原子的电子吸收能量后,当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高的能级,变成激电子会跃迁到较高的能级,变成激发态原子。发态原子。2021/8/11 星期三142.原子光谱原子光谱:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释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放不同的光,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,总元素的电子的吸收光谱或发射光谱,总 称为原子光谱。称为原子光谱。3.原子光谱的应用:原子光谱的应用:在现代化学中,常利用原子光谱的特征在现代化学中,常利用原子光谱的特征 谱线谱线,通过光谱分析从而来鉴定元素。
7、通过光谱分析从而来鉴定元素。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱2021/8/11 星期三15图图1-2 1-2 构造原理构造原理2021/8/11 星期三16四、构造原理和能量最低原理四、构造原理和能量最低原理1.构造原理:随着原子核电荷数的递增,构造原理:随着原子核电荷数的递增,绝大多数元素的原子核外电子排布将遵绝大多数元素的原子核外电子排布将遵 循图循图1-2的排布顺序,其实质是各能级的的排布顺序,其实质是各能级的 能量高低顺序,可由下列公式得出能量高低顺序,可由下列公式得出 ns(n-2)f(n-1)d np(n表示能层序数表示能层序数)。2021/8/11 星期三17 从元素周期
8、表中查出铜、银、金的外围电子从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理?层排布。它们是否符合构造原理?思考与交流思考与交流 元素元素电子层排布电子层排布CuCuAgAgAuAu元素周期表元素周期表构造原理构造原理结论结论 3d104s14d105s15d106s1 3d94s24d95s25d96s2 有少数元素的基态原子的电子排布对有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差,如于构造原理有一个电子的偏差,如CuCu、AgAg、AuAu等。等。2021/8/11 星期三182.2.构造原理的应用构造原理的应用电电子子排排布布式式:用用数数字字在在能能级级
9、符符号号右右上上角角表表明明该该能能级级上上的的排排布布的的电电子子数数。如如Na:1sNa:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1或或Na:Ne3sNe3s1 1你能仿照钠的简化电子排布式写出第你能仿照钠的简化电子排布式写出第8 8号元号元素氧、第素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素铁的简号元素铁的简化电子排布式吗?化电子排布式吗?O O:He2sHe2s2 22p2p4 4 Si Si:Ne3sNe3s2 23p3p2 2FeFe:Ne3sNe3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2学生活动学生活动2021/8/11 星期三19短周期短周期核外核
10、外电子的排布电子的排布电子填充轨道顺序:电子填充轨道顺序:1S2S 2P 3S 3PH1S1He1S2Li1S2 2S1Be1S2 2S2B1S2 2S22P1C1S2 2S22P2N1S2 2S22P3O1S2 S2 2 2P4F1S2 2S22P5Ne1S2 2S22P6Na1S2 2S22P63S1Mg1S2 2S22P63S2Al1S2 2S22P63S23P1Si1S2 2S22P63S23P2P1S2 2S22P63S23P3S1S2 2S22P63S23P4Cl1S2 2S22P63S23P5Ar1S2 2S22P63S23P6原子核外电子排布式按照原子轨原子核外电子排布式按照原
11、子轨道能量由低到高的顺序填写道能量由低到高的顺序填写3.能量最低原理能量最低原理:原子的排布遵循构造原理能使原子的排布遵循构造原理能使 整个电子的能量处于最低状态。整个电子的能量处于最低状态。2021/8/11 星期三20第三课时2021/8/11 星期三21 1.1.1.1.电子在原子核外空间一定范围内出现,可电子在原子核外空间一定范围内出现,可电子在原子核外空间一定范围内出现,可电子在原子核外空间一定范围内出现,可以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围,以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围,以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围,以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围,所以,人们
12、形象地把它叫做所以,人们形象地把它叫做所以,人们形象地把它叫做所以,人们形象地把它叫做“电子云电子云电子云电子云”五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道2.2.原子轨道:电子云轮廓图称为原子轨道原子轨道:电子云轮廓图称为原子轨道2021/8/11 星期三223.3.原子轨道的特点原子轨道的特点s能级的原子轨道图p能级的原子轨道图2021/8/11 星期三23原原子子轨轨道道的的特特点点1.s1.s原子轨道是球形的,原子轨道是球形的,p p原子轨道是纺锤形的;原子轨道是纺锤形的;2.2.能层序数能层序数n n越大,越大,原子轨道的半径越大;原子轨道的半径越大;3.3.不同能层的同种能级的原子轨
13、道不同能层的同种能级的原子轨道形状相似,只是半径不同;形状相似,只是半径不同;4.s4.s能级只有一个原子轨道;能级只有一个原子轨道;5.p 5.p能级有能级有3 3个原子轨道,互相垂直,个原子轨道,互相垂直,可分别以可分别以pxpx、pypy、pzpz表示表示2021/8/11 星期三244.4.各能级包含的原子轨道数:各能级包含的原子轨道数:(1 1)nsns能级各有能级各有1 1个原子轨道;个原子轨道;(2 2)npnp能级各有能级各有3 3个原子轨道;个原子轨道;(3 3)ndnd能级各有能级各有5 5个原子轨道;个原子轨道;(4 4)nfnf能级各有能级各有7 7个原子轨道;个原子轨
14、道;2021/8/11 星期三25第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示(在图中每个方框代表一个原子轨道(在图中每个方框代表一个原子轨道,每个箭头每个箭头代表一个电子):代表一个电子):由图总结:1.每个原子轨道里最多只能容纳几个电子?方向如何?2.当电子排布在同一能级时,又什么规律?第二周期元素基态原子的电子排布图2021/8/11 星期三261.1.每个原子轨道里最多只能容纳每个原子轨道里最多只能容纳2 2个电子,个电子,而且自旋方向相反(用而且自旋方向相反(用“”“”表示)表示)泡利原理泡利原理2.2.当电子排布在同一能级的不同轨道时,总当电子排
15、布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同。同。洪特规则洪特规则2021/8/11 星期三273.3.各电子层包含的原子轨道各电子层包含的原子轨道和可容纳的电子数目和可容纳的电子数目电子电子电子电子层层层层原子轨原子轨原子轨原子轨道类型道类型道类型道类型原子轨道原子轨道原子轨道原子轨道类型数目类型数目类型数目类型数目可容纳的可容纳的可容纳的可容纳的电子数目电子数目电子数目电子数目1 1 1 11s1s1s1s1 1 1 12 2 2 22 2 2 22s2s2s2s,2p2p2p2p4 4 4 48 8 8 83 3 3 33s3
16、s3s3s,3p3p3p3p,3d3d3d3d9 9 9 9181818185 5 5 54s4s4s4s,4p4p4p4p,4d4d4d4d,4f4f4f4f1616161632323232n n n nn n n n2 2 2 22n2n2n2n2 2 2 22021/8/11 星期三284.4.各原子轨道的能量高低:各原子轨道的能量高低:多电子原子中,电子填充电子轨道时,多电子原子中,电子填充电子轨道时,原子轨道能量的高低存在以下规律原子轨道能量的高低存在以下规律:(1).相同电子层上原子轨道能量的高低相同电子层上原子轨道能量的高低:nsnpndnf(2).形状相同的原子轨道能量的高低:形状相同的原子轨道能量的高低:1s2s3s4s(3).电子层和形状相同的原子轨道的能量相电子层和形状相同的原子轨道的能量相 等等,如2px、2py、2pz轨道的能量相等。2021/8/11 星期三29 小结电子在排布时必须遵循的规律电子在排布时必须遵循的规律(1).能量最低原理;能量最低原理;(2).泡利原理;泡利原理;(3).洪特规则。洪特规则。2021/8/11 星期三30