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1、第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识原子结构模型的演变原子结构模型的演变原子结构模型的演变原子结构模型的演变物质是否无限可分？n小物质是由什么物质是由什么构成的？构成的？1.公元前公元前5世纪，希腊哲学家世纪，希腊哲学家德谟克利特德谟克利特 等人认为等人认为：万物是由大量的不可分割：万物是由大量的不可分割 的微粒构成的，即原子。的微粒构成的，即原子。2.19世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家道尔顿道尔顿提出提出近代原子学说近代原子学说，他认为原子是微小，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。的不可分割的实心球体。n所有物质都是由不可分割的原子构成。所有物质都是由不可分割
2、的原子构成。道尔顿的原子学说：道尔顿的原子学说：n同种元素的原子其质量、大小、性同种元素的原子其质量、大小、性质相同，不同元素的原子质量、大质相同，不同元素的原子质量、大小、性质不同。小、性质不同。n不同元素的原子通过钩子相互结合成不同元素的原子通过钩子相互结合成化合物。化合物。n在化学反应中，原子既不会产生或在化学反应中，原子既不会产生或者消失，也不会改变，原子的种类者消失，也不会改变，原子的种类和数目保持不变。和数目保持不变。汤姆生阴极射线实验汤姆生阴极射线实验（1897）3.1897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。1904年提出年提出“葡萄干面包式葡萄干面
3、包式”的原子结构模的原子结构模型型汤姆生的结论：汤姆生的结论：n阴极射线由极小的带负电的电子组成。阴极射线由极小的带负电的电子组成。n电子应该来自管中气体的原子内部或电子应该来自管中气体的原子内部或者金属电极中的原子内。者金属电极中的原子内。n由于任何材料的射线之荷质比相同，由于任何材料的射线之荷质比相同，电子是所有原子内的一种基本粒子。电子是所有原子内的一种基本粒子。n由于其荷质比很大，电子一定非常小由于其荷质比很大，电子一定非常小。卢瑟福卢瑟福粒子散射实验粒子散射实验（1911）卢瑟福的结论：卢瑟福的结论：n原子内大部分是空的，所以大多数原子内大部分是空的，所以大多数粒子得以穿过金箔。粒子
4、得以穿过金箔。n原子所有的正电荷和几乎全部质量原子所有的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的区域，即原子核。集中在一个很小的区域，即原子核。4.1911年英国物理学家年英国物理学家卢瑟福卢瑟福（汤姆生的（汤姆生的 学生）提出了带核的原子结构模型学生）提出了带核的原子结构模型行星模型5.1913年丹麦物理学家年丹麦物理学家波尔波尔（卢瑟福的学生）（卢瑟福的学生）引入量子论观点，提出新的引入量子论观点，提出新的原子壳层结构原子壳层结构 模型模型波尔的原子模型 玻尔通过光谱研究后认为：电子在原子核外空间玻尔通过光谱研究后认为：电子在原子核外空间内的一系列稳定的轨道上绕核作高速运动。内的一系列稳定的轨
5、道上绕核作高速运动。6.1926年年海森伯（玻尔的学生）海森伯（玻尔的学生）等提出了等提出了 原子的原子的量子力学量子力学模型。即用量子力学方法模型。即用量子力学方法 描述核外电子的运动描述核外电子的运动电子云模型电子云模型氢原子电子云模型电子的波粒二象性1990年诺贝尔物理学奖获得者年诺贝尔物理学奖获得者 弗里德曼弗里德曼 肯德尔肯德尔 泰勒泰勒美国斯坦福大学的直线加速器中心美国斯坦福大学的直线加速器中心 7.1967年三位科学家用年三位科学家用此加速器进行实验最终此加速器进行实验最终证明了夸克的存在证明了夸克的存在.2008-9-10 大型强子对撞机启动大型强子对撞机启动科学的科学的探索和
6、研究永无止境探索和研究永无止境原子原子质子质子 中子中子夸克夸克2008-9-10 大型大型强子对撞机启动强子对撞机启动启示启示:n人类对原子结构认识的逐渐深入，都是建立在人类对原子结构认识的逐渐深入，都是建立在实验研究基础上的，实验是揭示原子结构的重实验研究基础上的，实验是揭示原子结构的重要手段。要手段。n汤姆生、卢瑟福、玻尔、海森伯四代师生都是汤姆生、卢瑟福、玻尔、海森伯四代师生都是诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科学上的诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科学上的“定论定论”，不迷信权威，向自己的恩师挑战，不迷信权威，向自己的恩师挑战，为科学的发展作出了重要贡献。在他们的身上为科学的发展作出
7、了重要贡献。在他们的身上闪烁着科学探索精神的光辉！闪烁着科学探索精神的光辉！二、原子核外电子排布：二、原子核外电子排布：核外电子是分层排布的，由里向外，核外电子是分层排布的，由里向外，由能量低的轨道到能量高的轨道。由能量低的轨道到能量高的轨道。核外电子分层排布核外电子分层排布:1、电子按能量高低在核外分层排布。、电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高由内到外，能量逐渐升高思考：是否凡是思考：是否凡是L层电子的能量都层电子的能量都低于低于M层？层？稀有气体元素原子电子层排布：稀有气体元素原子电子层排布：核核电电荷荷数数元元素素名名称称元元素素符符号号各电
8、子层的电子数各电子层的电子数KLMNOP最外层最外层电子数电子数2氦氦He2210氖氖Ne28818氩氩Ar288836氪氪Kr28188854氙氙Xe2818188886氡氡Rn2818321888各层最多电子各层最多电子数数281832?原子核外电子分层排布的一般规律：原子核外电子分层排布的一般规律：1、能量最低原理（、能量最低原理（K、L、M、N、O、P、Q）2、每层最多容纳电子数、每层最多容纳电子数2n2（n表示电子层数）表示电子层数）3、最外层电子数目不超过最外层电子数目不超过8个（第一层不超过个（第一层不超过2个）个）4、次外层电子数目不超过次外层电子数目不超过18个，倒数第三层个
9、，倒数第三层 电子数目不超过电子数目不超过32个。个。三、原子结构与性质的关系三、原子结构与性质的关系八电子稳定结构八电子稳定结构 通常把最外层有通常把最外层有8个电子（个电子（K为最外层时为为最外层时为2个）个）的结构，称为相对稳定结构。稀有气体的原子就是的结构，称为相对稳定结构。稀有气体的原子就是这种结构，化学性质稳定，一般不与其他物质发生这种结构，化学性质稳定，一般不与其他物质发生化学反应。化学反应。三、原子结构与性质的关系三、原子结构与性质的关系1.1.金属元素原子最外层一般有金属元素原子最外层一般有1 1 3 3电子，在反应中电子，在反应中 易失去电子，形成与稀有气体元素原子相同的易
10、失去电子，形成与稀有气体元素原子相同的 电子层排布的阳离子（稳定结构）。电子层排布的阳离子（稳定结构）。2.2.非金属元素原子最外层一般超过非金属元素原子最外层一般超过4 4个电子，在反个电子，在反 应中易得到电子，形成与稀有气体元素原子相应中易得到电子，形成与稀有气体元素原子相 同的电子层排布的阴离子（稳定结构）。同的电子层排布的阴离子（稳定结构）。3.3.原子核在反应中不发生变化，原子的最外层电子原子核在反应中不发生变化，原子的最外层电子 数可能发生变化，元素的化学性质取决于原子的数可能发生变化，元素的化学性质取决于原子的 最外层电子。最外层电子。4、化合价：、化合价：元素化合价与得失电子
11、数目的关系：元素化合价与得失电子数目的关系：（1）金属元素为正化合价，失去电子的数目即为）金属元素为正化合价，失去电子的数目即为 化合价的数值。化合价的数值。（2）非金属元素既可以为正化合价也可以为负化）非金属元素既可以为正化合价也可以为负化 合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值 即为得到电子的数目。即为得到电子的数目。元素的主要化合价与原子的最外层电子数的关系元素的主要化合价与原子的最外层电子数的关系:1、活泼金属元素的化合价、活泼金属元素的化合价=原子最外层电子数原子最外层电子数2、活泼非金属元素的最高正化合价、活泼非金属元素的最高正化合价=最外
12、层电子数最外层电子数非金属元素（非金属元素（H除外）：除外）：最高正化合价最高正化合价+最低负化合价的绝对值最低负化合价的绝对值 =81.下列原子结构示意图中下列原子结构示意图中,正确的是（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,最外层最外层有有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.BA课堂练习：课堂练习：3.3.根据下列叙述根据下列叙述,写出元素名称并画出原子结构示意图。写出元素名称并画出原子结构示意图。（1 1）A A元素原子核外元素原子核外M M层电子数是层电子数是L L层电子数的层电子数的1/21/2：_ _（2 2）B B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的元素原子的最外层电子数是次外层电子数的 1.5 1.5倍：倍：_ _（3 3）C C元素的次外层电子数是最外层电子数的元素的次外层电子数是最外层电子数的1/41/4：_._.答案：答案：(1)硅硅 2 8 4(2)硼硼 2 3 (3)氖氖 2 8 离子结构示意图离子结构示意图镁离子、硫离子、氯离子镁离子、硫离子、氯离子