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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 原子结构 （第1课时）第1页/共105页 【教学目标】1.了解人类认识原子的历史2.理解能层能级的概念，以及它们之间的关系3.能根据构造原理用电子排布式表示1-36原子核外电子的排布第2页/共105页第3页/共105页问题：宇宙大爆炸是怎么回事？物质是由原子构成的，那么原子是怎样诞生的呢？P4第4页/共105页思考与交流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？氢元素是宇宙中最丰富的元素，占88.6%（氦约为氢的18），另外还有90多种元素，它们的原子总数加起来不足1%。宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。地球上的
2、元素绝大多数是金属，非金属仅22种。阅读课本P4一、开天辟地原子的诞生一颗原子的时空之旅从大爆炸到生命诞生的故事 第5页/共105页道尔顿原子模型(1803年)坚实不可再分的实心球汤姆生原子模型(1904年)平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子卢瑟福原子模型(1911年)带正电荷的核位于中心，质量主要集中在核上，电子沿不同轨道运转玻尔原子模型(1913年)电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动电子云模型(1926年)现代物质结构学说第6页/共105页人类认识原子的过程 人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质
3、。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。第7页/共105页近代原子论发现电子带核原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型第8页/共105页近代科学原子论（近代科学原子论（18031803年）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（J.Dalton,17661844)道尔顿原子模型第9页/共105页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)电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤
4、姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,18561940）汤姆生原子模型第10页/共105页汤姆生原子模型汤姆生第11页/共105页粒子散射实验（粒子散射实验（19091909年）年）原子有核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。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在
5、原子核外空间绕核做高速运动。英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,18711937)卢瑟福原子模型第12页/共105页粒子散射实验Au第13页/共105页卢瑟福原子模型第14页/共105页玻尔原子模型（玻尔原子模型（19131913年）年）玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,18851962)玻尔原子模型第15页/共105页玻尔原子模型（1913年）第16页/共105页电电子子
6、云云模模型型电子云模型（1935年）第17页/共105页现代物质结构学说现代物质结构学说氢原子电子云图第18页/共105页二、能层与能级（1）能层 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，可以将核外电子分成不同的能层。第19页/共105页依据核外电子的能量不同：离核远近：近 远 能量高低：低 高核外电子分层排布1234567KLMNOPQ第20页/共105页（2）能级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，还可以把它们分成能级。第21页/共105页能层能层K KL LM MN NO O能级能级1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4
7、p 4d 4f 5s 5p 最多最多容纳容纳电子电子数数22626102610 1426 281832第22页/共105页【思考】2.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？能层最多可容纳的电子数为2n2个。【思考】1.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（n）间存在什么关系？第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第3能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。任一能层，能级数=能层序数第23页/共105页【思考】3.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？s、p、d、f能级可容纳的最多电子数是多少？不同能级中
8、的s级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍!第24页/共105页能层的能级数=能层序数。任一能层的能级总是从s能级开始。在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：nsnpndnf总结：第25页/共105页问题探究 由钾的原子结构示意图，推测钾的核外电子在能级上的排布情况+192881能层能层K KL LM MN N能级能级1s1s2s2s2p2p3s3s3p3p3d3d4s4s4p4p4d4d4f4f容纳的容纳的电子数电子数1622 62第26页/共105页三、构造原理与电子排布式【思考】：有何规律？构造原理：1s
9、 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 规律 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d第27页/共105页构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：(3)不同层不同能级可由下面的公式得出:-各能级的能量高低顺序 nsnpndnf1s2s3s4s；2p3p4p;3d4dns(n-2)f(n-1)dnp(n为能层序数)第28页/共105页2、根据2n2的规律推算第一到第四电子层最多可以容纳的电子数目为 。1、按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：()A1s、2p、3d、4sB1s、2s
10、、3s、2pC2s、2p、3s、3pD4p、3d、4s、3p2、8、18、32C练习：第29页/共105页4、电子排布式：氢 H钠 Na 铝 Al1s22s22p63s11s22s22p63s23p11s1用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。【思考】怎样用能层，能级表示核外电子排布？第30页/共105页【练习】试书写 Cl、K、26Fe原子的核外电子排布式。O:Cl:26Fe:1s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p4 1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2注意书写：1s2 2s22p6 3s23p64s2 3d6第31页/共105页练习：请根据构造原理，写
11、出下列元素基态原子的电子排布式：（1）Ne 。（2）S 。（3）29Cu 。（4）32Ge 。1s22s22p61s22s22p63s23p41s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s24p2第32页/共105页练习：请写出第四周期2136号元素原子的基态电子排布式。钪Sc：；钛Ti：；钒V：；铬Cr：；锰Mn：；铁Fe：；钴Co：；镍Ni：；1s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s2
12、1s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2第33页/共105页练习：请写出第四周期2136号元素原子的基态电子排布式。铜Cu：；锌Zn：；镓Ga：；锗Ge：；砷As：；硒Se：；溴Br：；氪Kr：；1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p6
13、3d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6P7【思考与交流】1第34页/共105页1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124号铬：29号铜：练习：136号元素中是否都遵循构造原理？举出具体的例子？第35页/共105页注 意第36页/共105页原子的简化电子排布：原子实Ne3s1练习：写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26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：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构Na的简化电子排布：He2s22p4Ne3s23p2Ar3d64s2O：Si：Fe：P7【思考与交流】2第
14、37页/共105页下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p5D.Ar1s22s22p63s23p6BC练习 1：第38页/共105页练习2：1.电子排布式为1s22s22p63s23p6某原子，则该元素的核电荷数是_2.某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是_18第3周期第VIA族第39页/共105页4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E 表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是()AE(3s)E(2s)E(1s)BE(3s)E(3p
15、)E(3d)CE(4f)E(4s)E(3d)DE(5s)E(4s)E(4f)3一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是()A+1 B+2 C+3 D-1 CA第40页/共105页5.下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.Al 1s22s22p63s23p1 B.O2-1s22s22p6 C.Na+1s22s22p6 D.Si 1s22s22p26.下列表达方式错误的是()A.甲烷的电子式 B.氟化钠的电子式 C.硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4 D.碳12原子符号 126CDC第41页/共105页小 结 元素符号电子式电子排布式结构示意图简化
16、的电子排布式外围电子排布式Ca第42页/共105页第43页/共105页第44页/共105页第45页/共105页第46页/共105页第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节 原子结构 （第3课时）第47页/共105页 【教学目标】1.理解能量最低原理，及其运用2.了解原子核外电子再一定条件下会发生跃迁，了解其简单运用第48页/共105页四.能量最低原理、基态与激发态、光谱能量最低原理: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。基态原子:处于最低能量的原子(稳定)电子放出能量电子吸收能量激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级,变为激发态原子。(不稳定)如
17、：Na 1s22s22p63s1如：Na 1s22s22p63p1【阅读】P7 四 第一段第49页/共105页 基态与激发态的关系原子光谱基态原子激发态原子吸收能量释放能量发射光谱吸收光谱能量较高能量最低第50页/共105页基态与激发态相互转化的应用焰色反应第51页/共105页 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10s）便跃迁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能
18、级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。焰火呈现五颜六色的原因第52页/共105页处于最低能量的原子_ ,简称能量最低原理。_叫做基态原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会_，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将_能量。光（辐射）是电子_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能量处于最低状态 跃迁到较高能级 释放 释放 第53页/共105页1.当镁原子由1s22s22p63s2 1s22s22p63p2时，以下说法正确的是（）A镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量
19、C镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 D镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量A课堂练习第54页/共105页2.判断下列表达是正确还是错误？(1)1s22s22p63s23p63d54s2属于激发态(2)1s22s22p63d1属于激发态构造原理：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d第55页/共105页光的色散第56页/共105页光谱：按一定次序排列的彩色光带第57页/共105页用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱第58页/共105页锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱特征:暗背景,亮线,线状不连续特
20、征:亮背景,暗线,线状不连续第59页/共105页原子光谱 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子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。第60页/共105页 光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。元素的发现等锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱第61页/共105页化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。光谱分析的应用通过原子光谱发现许多元素。如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。第62页/共105页下图是锂、氦、汞的吸收
21、光谱和发射光谱。其中图_是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图_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。第63页/共105页课堂练习2.关于光谱分析，下列说法错误的（）A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的 特征谱线 B、光谱分析不能用连续光谱 C、光谱分析既可以用发射谱也可以用吸收光谱 D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成 D第64页/共105页3.在太阳的光谱中有许多暗线，这表明（）A、太阳内部含有这些暗线所对应的元素 B、太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素 C、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元
22、素 D、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素 课堂练习C第65页/共105页第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节 原子结构 （第4课时）第66页/共105页 【教学目标】1.了解核外电子的运动状态即原子轨道2.了解泡利原理和洪特规则3.理解满足基态原子的条件4.学会用电子排布图表示核外电子排布规律第67页/共105页思考：宏观物体的运动特征：n n可以准确地测出它们在某一时刻所处的 位置及运行的速度；n n可以描画它们的运动轨迹。五、电子云与原子轨道第68页/共105页 核外电子质量小(只有9.1110-31 kg)，运动空间小（相对于宏观物体而言），运动速率大(近光速)。核外电
23、子运动的特征无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少(概率)。测不准原理(海森堡)第69页/共105页电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。1s电子在原子核外出现的概率分布图 核外电子运动状态的描述【阅读】P9第70页/共105页 电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。小黑点的疏密表示电子在核外空间内出现的机会的多少。第71页/共105页电子轮廓图的制作 常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。P10 最后一段第7
24、2页/共105页电子云轮廓图原子轨道S能级的原子轨道是球形对称的.第73页/共105页电子云形状s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；p电子云呈哑铃形(或纺锤形)；d电子云是花瓣形；f电子云更为复杂。原子轨道第74页/共105页S能级的原子轨道图*S能级的原子轨道是球形对称的*能层序数n越大,原子轨道半径越大第75页/共105页*P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。P能级的原子轨道图第76页/共105页原子轨道图第77页/共105页S能级的原子轨道图第78页/共105页P能级的原子轨道图第79页/共105页d能级的原
25、子轨道图第80页/共105页思考：回忆 s p d f 能级分别最多容纳电子个数？P5 第二段最后一句话第81页/共105页观察下图，这些图称为原子的电子排布图。1.每个原子轨道最多只能容纳几个电子？2.当电子排在同一个能级内时，有什么规律？科学探究 1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反(顺时针、逆时针)。-泡利原理 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。-洪特规则第82页/共105页第83页/共105页 泡利(Pauli),奥地利科学家,对于量子力学的形成以及原子结构理论的发展有重大的贡献，获得1945年诺贝尔物理奖。他对科学理论有着很深
26、刻的洞察力，语锋犀利，被称为“理论物理学的心脏”。第84页/共105页泡利原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。第85页/共105页泡利不相容原理电子排布式1s2s电子排布图用一个表示一个原子轨道，在中用“”或“”表示该轨道上排入的电子。Li:1s22s1第86页/共105页洪特规则 对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。C：1s22s22p2第87页/共105页1.每个原子轨道上最多能容纳_个电子，且自旋方向_科学研究2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不
27、同轨道时，总是_，而且自旋方向_洪特规则2不同泡利原理首先单独占一个轨道相同NOC第88页/共105页练习1：创新设计 例5，训练5练习2：写出 24Cr 29Cu 电子排布式29Cu 1s22s22p63s23p63d104s124Cr 1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例：第89页/共105页洪特规则特例：相对稳定的状态全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）第90页/共105页泡利原理：洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋状态相同。一个原子轨道最多容纳2个电子，而且自旋
28、方向相反。洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定第91页/共105页铁原子的电子排布图洪特规则泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s第92页/共105页 能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。注意：第93页/共105页小结：核外电子排布规则1.能量最低原理 2.泡利不相容原理 3.洪特规则 第94页/共105页其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）ABCDC第95页/共105页当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是（）A.碳原子由基态变为激发态 B.碳原
29、子由激发态变为基态C.碳原子要从外界环境中吸收能量D.碳原子要向外界环境释放能量AC1s2s2p3s3p3d第96页/共105页5下列有关原子轨道的叙述中不正确的（）A.氢原子的3s轨道能量较3p能级低 B.锂原子的2s与5s 轨道皆为球形分布 C.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多 D.能层n4的原子轨道最多可容纳16个电子课堂练习CD第97页/共105页6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（）A B C DC课堂练习第98页/共105页7、以下是表示铁原子的3种不同化学用语。结构示意图电子排布式电子排布图（轨道表示式）铁原子1s22s2
30、2p63s23p63d64s2 请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数 及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级 上的电子数。电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子 分布情况，自旋方向。第99页/共105页小结：一、原子核外电子排布遵循的原理和规则二、原子核外电子排布的表示式能量最低原则泡利不相容原理洪特规则电子排布式电子排布图第100页/共105页确定原子序数方法导引解答基态原子电子排布问题的一般思路：能量最低原则能级排布电子排布泡利不相容原理洪特规则小结：第101
31、页/共105页巩固练习1、某元素原子序数为24，试问：(1)该元素电子排布式：1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1(2)它有 个能层；个能级；占有 个原子轨道。(3)此元素有 个未成对电子；它的价电子数是 。647156第102页/共105页巩固练习核电荷数元素符号电子排布式周期表中位置Be1s22s22p63s23p129Ge2、填表：41s22s2第2周期第A族13第3周期第A族Al221s22s22p63s23p63d24s2TiCu第4周期第B族1s22s22p63s23p63d104s1第4周期第B族321s22s22p63s23p63d104s24p2第4周期第A族第103页/共105页 鲍林（Pauling），卓越的美国化学家。主要研究结构化学，曾获1954年诺贝尔化学奖和1963年诺贝尔和平奖。第104页/共105页感谢您的观看！第105页/共105页