原子结构与性质
第一章原子结构与性质
第一章原子结构与性质一、引言原子是构成物质的基本单位，对于了解物质的性质和变化具有至关重要的作用。
本章将通过介绍原子的结构和性质，帮助读者更好地理解物质的组成和行为。
二、原子结构1.原子的组成原子是由原子核和电子组成的。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
电子绕原子核飞快地运动着。
2.原子的大小原子的大小一般用原子半径或原子体积来描述。
原子半径的单位是皮米(1皮米=1×10^-12m)，原子体积的单位是立方皮米。
3.原子的质量原子的质量是由原子核和电子的质量之和确定的。
原子核的质量要远远大于电子的质量，所以在计算原子的质量时可以忽略电子的贡献。
三、原子性质1.原子的电荷原子中带正电的质子与带负电的电子数量相等，所以原子是电中性的。
2.原子的稳定性原子的稳定性与原子核中质子与中子的比例有关。
如果质子与中子的比例不合适，原子核会不稳定，从而发生放射性衰变。
3.原子的价电子原子的外层电子称为价电子。
原子的化学性质主要由其价电子的数目和排布方式决定。
4.原子的原子数原子数是指原子中质子的数目，也被称为元素的原子序数。
原子数决定了元素的化学性质和位置。
5.原子的周期表根据原子数的大小排列元素的周期表展示了元素的周期性性质。
周期表对于研究元素的性质和变化具有重要的指导意义。
四、原子结构与性质的研究方法1.X射线衍射X射线衍射是一种重要的研究原子结构的方法，通过检测物质中X射线的衍射模式，可以推断物质的晶体结构和原子排列方式。
2.电子显微镜电子显微镜可以观察到原子的微观结构，对于研究原子的形状和分布具有重要的作用。
3.光谱学光谱学可以通过观察物质在不同波段的发射或吸收光谱，了解原子的能级结构和电子转移过程。
五、结论通过本章的学习，我们了解了原子的基本结构和性质。
原子是物质的基本单位，研究原子结构与性质对于理解物质的组成和行为具有重要的意义。
掌握原子结构与性质的基本知识，有助于我们更好地理解化学原理和应用化学知识。
第一章 原子结构与性质 第一节 原子结构
第一章原子结构与性质第一节原子结构学习目标：1.了解原子核外电子的能层、能级及其能量关系；2.掌握原子结构的构造原理。
一、原子结构理论发展史1.现代大爆炸宇宙学理论（1）现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。
大爆炸后约两小时，诞生了大量的、少量的以及极少量的锂。
其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。
（2）宇宙的年龄至今约140亿年，数的1/8。
它们合起来约占宇宙原子总数的（3（4）地球的年龄至今已有150亿年。
___种。
2.原子结构理论发展历程：（1）公元前400（2）19物理方法分割；同种分子的质量和性质相同（3）18971.能符理论研究证明，每层所容纳的最多电子数为(n表示)2.能级：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能，可以把它们分成(s、p、d、f、g)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
各能层上的能级是不一样的。
能层K L M N O……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f……最多电子数2262610261014……各能层电子数28183250……注意事项：（1）每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……，每一能层含有的能级数等于，（2）相同能级容纳的电子数。
（3）s、p、d、f……可容纳的最大电子数依次是、、、…的倍三、核外电子的运动状态（P9-P11）1.1926年，波尔的电子绕着原子核高速运转的模型被原子结构理论代替了。
2.量子力学指出：核外电子在核外空间的运动状态（位移和速度）是不确定的，而只能确定它出现在原子核外空间各处的。
3.4.地方出现的越多。
5.6.运动的形象化简单描述。
7.所有能层的s8.所有的p能级的电子云轮廓是个相互的形电子云，分别是p x、、。
9.廓就会有几个原子轨道，如：s能级(即s有个轨道，轨道有个轨道，5个L能层一共有个轨道，M能层一共有2个电子，所以每个能层最多排布的电子数目=数目。
化学元素的原子结构与性质
化学元素的原子结构与性质化学元素是构成物质的基本单位，每个元素都有独特的原子结构和性质。
了解元素的原子结构对于理解元素性质和化学反应至关重要。
本文将介绍化学元素的原子结构和性质，并探讨二者之间的关系。
一、原子结构化学元素的原子由原子核和围绕核运动的电子构成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电。
原子核带有正电荷，而电子带有负电荷，这种相反电荷之间的吸引力维持着电子围绕原子核运动。
原子的质子数决定了元素的原子序数，也称为元素的核电荷数。
原子中的电子以能级或轨道的形式存在。
每个能级具有一定数量的子壳，而每个子壳又包含一定数量的轨道。
每个轨道最多可以容纳一对电子，且电子在同一个轨道上自旋方向相同。
轨道按照能级从低到高排列，分为K、L、M、N等不同的字母表示。
二、元素性质不同元素的原子结构导致了它们的性质差异。
元素的性质可以分为物理性质和化学性质。
1. 物理性质物理性质是指物质不发生化学变化时所表现出的性质。
这些性质主要包括颜色、硬度、密度、熔点、沸点等。
例如，金属元素通常具有良好的导电性和导热性，这与它们具有自由电子和紧密排列的结构有关。
2. 化学性质化学性质是指物质与其他物质发生化学反应时所表现出的性质。
元素的化学性质主要取决于其原子结构中的电子配置。
原子的外层轨道电子数目决定了元素的化学反应活性。
一般来说，内层电子较稳定，不易被其他原子接触，而外层电子较活跃，容易参与化学反应。
三、原子结构与性质的关系元素的原子结构决定了元素的性质，这正是因为不同元素具有不同的原子结构，才能体现出它们独特的性质。
1. 周期表和元素性质元素周期表是一种将元素按原子序数和电子结构排列的方式。
通过周期表的布局，我们可以观察到一些明显的规律，例如，元素的周期性重复性质。
这是因为周期表中的元素具有相似的电子配置，导致它们具有类似的化学性质。
2. 价电子和化学反应价电子是指原子最外层轨道上的电子，也是参与元素化学反应的主要电子。
第1讲 原子结构与性质
三原理一规则
最大容纳原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则
1）最大容纳原理：每个电子层最多容纳2n2个电子。
(2)能量最低原理 ①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。 ②基态原子： 处于最低能量的原子 。当基态原子 吸收 能 量后，电子会 跃迁到较高能级 ，变成 激发态 (3)泡利原理 一个原子轨道最多容纳 2 个电子，而且 自旋状态 相反。 (4)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子 总是优先 单独占据一个轨道 ，而且 自旋状态 相同。 原子。
意义
决定元素的种类 决定同位素和质量数 价电子决定元素化性
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 原子： 质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
(1) 重 要 的 等 式
阳离子：质子数=核外电子数+离子所带电荷数 阴离子：质子数=核外电子数-离子所带电荷数
例1（99）“铱星”计划中的铱的一种同位素是 191 Ir其核内中子数是 B 77 A. 77 B. 114 C. 191 D. 268
元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5
个，则A、B两元素形成的化合物可表示为(
A. A3B2 B.A2B3 C.AB3
B
)
D.AB2
例2.设X、Y、Z代表三种元素，已知：
① X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构 ② Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个 ③ Y和Z两种元素可以形成4核42个电子的负一价阴离子 据此，请填空： （1）元素Y是
Cr：1s22s22p63s23p63d44s2(×) 例如： Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(√) Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(×) Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(√)
原子的结构与性质
原子的结构与性质原子是构成所有物质的基本单位，也是化学研究的基础。
原子是由质子、中子和电子构成的，每个原子的质子数是固定的，称作原子序数。
但是中子数可变，同种元素的原子的质子数相同，但中子数不同，称为同位素。
原子的电子数也可以变化，同种元素的原子在电子数不同的情况下具有不同的化学性质。
原子的结构先来说说原子的基本结构。
原子由中心的原子核和绕核运动的电子构成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子无电荷。
电子带负电荷，它们在原子核周围高速运动，形成电子壳层。
原子核直径约为10^-15米，它带有正电荷，故原子是带正电荷的。
核内的质子和中子是稳定的，因为它们彼此之间的相互作用力变化不大。
电子壳层数量的不同会对原子性质产生明显的影响。
原子的第一层最多容纳2个电子，第二层最多容纳8个电子。
这意味着带一定电子数的不同元素具有不同的化学性质。
例如，氢原子只有一个电子，因此它比较容易失去电子成为正离子；又例如，氧原子由8个电子构成，因此它比较容易接受两个电子成为负离子。
原子的性质原子的性质涉及它们化学和物理方面的各种特征。
其中一些是：化学性质原子的化学性质包括其倾向于接受、捐赠或共享电子的方式。
这对于它们在化学反应中的行为非常重要。
元素周期表列出了元素的化学性质。
例如，氧原子是高度电负的，也就是它更倾向于吸收电子；另一方面，金属元素如铜和铁更倾向于捐赠电子。
物理性质原子的物理性质包括原子的质量、大小、密度和熔点等。
这些性质主要受到原子核和电子互相作用的影响。
原子的重量原子的重量可以通过原子质量或相对原子质量来表示。
原子质量等于原子核内质子和中子的质量之和，相对原子质量等于元素的原子质量与碳-12相对的比率。
例如，氧-16的原子质量为15.995 u，相对原子质量为16 u。
同位素可以有不同的原子质量和不同的相对原子质量。
原子的大小原子的大小可以通过测量原子的原子半径来确定。
原子半径是从原子核到最外层电子的平均距离。
原子的结构和性质
原子的结构和性质原子是构成物质的基本单位，它的结构和性质决定了物质的特征和行为。
本文将探讨原子的结构和性质，介绍原子的组成部分、电子结构以及相关的物理和化学性质。
一、原子的组成部分原子由三种基本粒子组成：质子、中子和电子。
质子和中子集中在原子的中心，即原子核，而电子则围绕着原子核运动。
质子是带正电荷的粒子，其电荷量等于电子的电荷量，但是符号相反。
质子的质量约为1.67×10^-27千克。
中子是电中性的粒子，不带电荷。
中子的质量也约为质子的质量。
电子是带负电荷的粒子，其电荷量等于质子的电荷量。
电子的质量很小，约为9.11×10^-31千克。
二、原子的电子结构原子的电子结构描述了电子在原子中的排布方式。
根据电子的能量不同，它们分布在不同的能级上。
原子的最内层能级称为K层，其次依次是L层、M层等。
每个能级可容纳的电子数有限，第一能级K层最多容纳2个电子，第二能级L 层最多容纳8个电子，以此类推。
原子的电子结构遵循“能级填充原理”和“奥克塔规则”。
能级填充原理指出，电子会优先填充能级低的轨道，直到轨道填满或接近填满。
奥克塔规则则表明，在填充电子时，每个轨道会尽可能容纳满的电子，以达到电子尽量成对的状态。
电子结构的不同决定了元素的化学性质和反应能力。
三、原子的物理性质原子的物理性质包括质量、体积、密度等。
原子质量是指一个单独的原子所具有的质量，它可以用质子数加上中子数来计算。
质子和中子的质量占据了原子的绝大部分质量。
原子体积主要取决于电子云的大小，由于电子的质量极小，原子的大小主要由电子云的外部边界决定。
原子的密度是指单位体积内的质量，不同元素的原子密度各不相同。
原子的密度与其原子质量和原子体积有关。
四、原子的化学性质原子的化学性质包括元素的化学反应和化学结合行为。
原子间的结合通过共价键、离子键和金属键等形式实现。
共价键形成于两个非金属原子之间，共享电子对；离子键形成于正负电荷的吸引力下，通常是金属和非金属原子之间的结合；金属键则是金属原子之间通过电子云共享实现的结合。
高中化学选修三知识点总结原子结构与性质
高中化学选修三知识点总结：原子结构与性质一.原子结构1.能级与能层2.原子轨道3.原子核外电子排布规律⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。
能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。
说明：构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低（实际上4s能级比3d能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。
也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。
（2）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构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。
构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。
（3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。
换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli）原理。
（4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund）规则。
洪特规则特例：当p、d、f轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。
即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。
前36号元素中，全空状态的有4Be2s22p0、12Mg3s23p0、20Ca4s23d0；半充满状态的有：7N2s22p3、15P3s23p3、24Cr3d54s1、25Mn3d54s2、33As4s24p3；全充满状态的有10Ne2s22p6、18Ar3s23p6、29Cu3d104s1、30Zn3d104s2、36Kr4s24p6。
4.基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。
原子结构与原子性质1
示为
。
自主探究
精要解读
实验探究
洪特规则：原子核外电子在同一能级的不同轨道上排布时， 3． 总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。如
2p3的电子排布为
或 。
，不能表示为
注：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、
d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，这一点 违反了洪特规则，可看成是洪特规则的特例。如：24Cr的电 子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满稳定)；
E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)……
自主探究
精要解读
实验探究
【慎思3】 从第几能层开始出现“能级交错”现象的？
提示
各能级s、p、d、f的能量高低顺序可表示为(n为能
层序数)：Ens＞E(n－1)s＞E(n－2)s……Enp＞E(n－1)p＞E(n－
2)p……End＞E(n－1)d＞E(n－2)d……Enf＞E(n－1)f＞E(n－2)f……
但由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能 层顺序，即产生能级交错现象，可表示为：Ens＜E(n－2)f＜
E(n－1)d＜Enp……如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞
E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等．
自主探究
精要解读
构造原理
1. 构造原理 (1)含义： 序数 的递增，绝大多数元素的原子核外电子将 随着原子_____ 遵循以下顺序填充到各能级中：1s、2s、2p、3s、3p、 6p 、 4d 、5p、6s、____ 4f 、____ 5d 、____ 4s、____ 3d 、4p、5s、____
原子的结构和性质
原子的结构和性质原子是物质的基本构建单元，由一个中心核和绕核运动的电子组成。
原子的结构和性质对于理解物质的性质和化学反应机制至关重要。
本文将从原子的结构、原子的物理性质、原子的化学性质和原子的性质的变化等方面进行阐述。
首先，原子的结构主要由原子核和电子组成。
原子核是位于原子中心的带正电荷的粒子，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷。
电子是带负电荷的粒子，围绕在原子核外层的电子壳中。
原子核的质量集中在质子和中子上，而电子的质量很小。
原子的物理性质包括质量、电荷和大小。
原子的质量可以通过质子和中子的数量来确定，通常用原子质量单位来表示。
原子的电荷由电子和质子的数量决定，通常情况下原子是电中性的，即正电荷和负电荷平衡。
原子的大小通常通过原子半径来表示，原子半径的大小和电子壳的分布有关，一般来说，原子的半径越大，中心核和外层电子之间的距离越远。
原子的化学性质主要涉及原子的化学键和化学反应。
原子通过与其他原子形成化学键来形成化合物。
化学键主要包括共价键和离子键。
共价键是通过电子共享来形成的，如在氢气分子中，两个氢原子共享一对电子。
离子键是由正离子和负离子之间的吸引力形成的，如氯化钠中的氯离子和钠离子。
化学反应是指原子之间的重新排列以形成新的化学物质。
在化学反应中，原子的化学键会被打破和形成，导致反应物变为产物。
原子的性质会随着原子的变化而变化。
首先，原子的性质可以通过元素周期表来归类和预测。
元素周期表是按照原子序数排列的表格，元素周期规律地从左到右和从上到下排列。
在同一周期中，原子的大小和电负性呈现出规律性的变化。
在同一族中，原子的性质也会有相似之处，如同一族的元素通常具有相似的化学性质。
其次，原子的性质还与原子的能级结构有关。
原子中的电子按照能级填充，每个能级可以容纳一定数量的电子。
不同能级的电子具有不同的能量。
最外层的电子被称为价电子，它们对于原子的化学性质起着重要的作用。
价电子的数量和分布决定了原子的化学键和化学反应。
第1讲原子结构与性质
第1讲原子结构与性质原子结构与性质讲述了原子的组成和特性。
原子是物质的基本单位，由带电质子和无电荷中子以及带负电子组成。
质子和中子聚集在原子的中心，形成了原子核，而电子环绕在原子核外。
原子的性质与其原子结构密切相关，因此理解原子结构对于理解物质的性质具有重要意义。
首先，我们来介绍原子的基本组成。
原子的最基本的单位是质子和中子，它们都集中在原子核中。
质子带有正电荷，中子是没有电荷的。
原子核的质量主要来自质子和中子。
而电子是带有负电荷的，其质量要比质子和中子轻得多。
电子环绕在原子核的外部。
一个普通原子由相等数量的质子和电子组成，因此它是电中性的。
原子的性质受到原子结构的控制。
首先，质子和中子的数量决定了原子的质量数，即原子的质量。
质子的数量称为原子的原子序数，决定了原子的化学性质，因为它决定了原子所具有的电荷。
正电荷相等于质子的数目。
原子核中的质子数量不能改变，因此一个元素的原子序数也不能改变，这是一个元素独特的标志。
另外一个重要的原子性质是原子的尺寸。
原子的尺寸可以通过一些实验技术进行测定。
测得的数据表明，原子的尺寸大约在1×10^-10米的数量级，即一个纳米级别。
相对于尺寸来说，原子的质量非常小，因此我们通常使用摩尔来表示物质的数量。
1摩尔是指包含6.02x10^23个原子的物质。
这个数量被称为阿伏伽德罗常数，是指在一个摩尔中含有的原子或分子的数量。
原子还可以通过能级结构来描述。
根据量子力学的理论，电子被认为是在不同的能级上运动的。
一个原子的能级是由它的电子云所决定的。
电子云是指电子在原子核周围的空间分布。
当电子从低能级跃迁到高能级时，它会吸收能量，因为电子在更远离原子核的位置具有更高的能量。
当电子从高能级回到低能级时，它会释放出能量，这就是光的产生。
原子的化学性质也与原子的化学键有关。
化学键是指原子之间的相互作用力。
主要的化学键有共价键、离子键和金属键等。
共价键是通过共享电子来实现的，离子键是通过电子的转移来实现的，而金属键则是在金属结构中形成的。
《原子结构与性质》PPT课件
伽莫夫认为，宇宙最初是一个温度极高、密度极
大的由最基本粒子组成的“原始火球”。根据现代物 理学，这个火球必定迅速膨胀，它的演化过程好像一 次巨大的爆炸。由于迅速膨胀，宇宙密度和温度不断 降低，在这个过程中形成了一些化学元素（原子核）， 然后形成由原子、分子构成的气体物质。气体物质又 逐渐凝聚起星云，最后从星云中逐渐产生各种天体， 成为现在的宇宙。
精选ppt
12
宇 宙 的 创 造 过 程
到1到15100s-亿6，-s04年，s万温，前生年度夸，成后下克在了，降开大轻温到始爆粒度1合0炸子下0并的：亿降成一电℃到较刹子，3大0那、粒0粒0，夸子℃子宇克形，：宙及成原质温其停子子度反止核和高粒与。中子。
达电子 核1子以聚0结3及合2℃合反开，成质始只原子，存子、质在，反子1宇中和0-宙4子中3s变和子，精得选正结pp透电t合明子生。。成D、He等
13
H 88.6% He 11.1%
最基本的元素、最原始的元素
最稳定的元素核（α粒子）。
精选ppt
14
3 ．关于构成生命的元素
生命的元素的分布情况：C、O、N、H、S占生物 体的95％以上，再加上Ca、P、Na、K、Cl、Mg、Fe 共占99.9％以上。此外生物体中还有一些微量元素，主 要有B、F、Si、Mn、Cu、I、Zn、Co、Mo等。
到底谁先出现，DNA（鸡） 还是蛋白质（蛋）？
生命起源于第一个能够自我
复制精选的ppt RNA分子。
3
➢RNA起源说 RNA由核苷酸构成，可以在细胞中扮演多种角色 双螺旋结构 （类似与DNA） 单链折叠结构 （类似与蛋白质）
“我们可以设想一个RNA世界：在这个世界中只 存在能催化自身合成的RNA分子，当RNA催化核苷 酸合成新的RNA时，进化的第一步就启动了。”
原子结构与性质
原子结构与性质原子是构成一切物质的基本单位，了解原子结构对于理解物质的性质至关重要。
本文将介绍原子的组成以及不同原子结构对物质性质的影响。
第一部分：原子组成在古代，人们将物质一分为二，即认为物质可以无限地被切割下去。
然而，在19世纪末，科学家发现了原子这一不可再分的基本单元。
原子的组成主要包括三个基本粒子：质子、中子和电子。
1. 质子：质子位于原子核中，带有正电荷。
质子的数量决定了原子的核电荷，同时也决定了原子的元素特征。
比如，氢原子只有一个质子，而氧原子则有八个质子。
2. 中子：中子也位于原子核中，没有电荷。
中子的数量可以影响原子的质量，但不会改变原子的元素特征。
3. 电子：电子以轨道的形式环绕在原子核周围，带有负电荷。
电子的数量和排布决定了原子的化学性质，同时也决定了原子的大小。
第二部分：原子结构与性质原子的结构对物质的性质有重要影响。
以下是不同原子结构对物质性质的几个方面影响的介绍。
1. 原子尺寸：原子的尺寸由电子云决定。
电子云是由电子构成的，并且电子云的半径决定了原子的大小。
一般来说，原子的半径越大，原子外层电子与外界的相互作用越强，原子的化学性质也相对较活跃。
反之，原子的半径越小，原子的化学性质相对惰性。
2. 原子核电荷：原子核电荷决定了原子的质子数。
原子核电荷越大，原子内外电子之间的相互作用力越强，原子的化学性质也相对较活跃。
反之，原子核电荷越小，原子的化学性质相对惰性。
3. 原子核的中子数：原子核的中子数可以影响原子的质量。
中子的存在可以稳定原子核，使得核内质子之间的排斥力得到平衡。
在同一元素的不同同位素中，中子的数量不同，导致了同位素具有不同的物理性质，如放射性衰变速率的差异。
4. 原子的电子排布：原子的电子排布决定了原子的化学性质。
原子的外层电子称为价电子，它们参与化学反应和化学键的形成。
原子的价电子数目决定了原子形成的化学键的类型和强度。
比如，碳原子具有4个价电子，可以形成共价键，使得碳可以构成多种化合物。
原子的结构与性质
对于每一个n值均有相应径向波函数
2Z 3 (n l 1)! 12 2 l 2l 1 Rn ,l ( ) [( ) ] e Ln l ( ) 3 n 0 2n[(n 1)!]
2Zr , n 0
其中
d 2l 1 d n 1 n l L2ll1 e e n 2l 1 n l d d
e im2 1
1 2 cos m i 2 sin m
欧拉公式
• 对于波函数m=（2）-½ exp（im），是角动量在Z方向分量算符的本 征函数！
ˆ ih Mz 2 ˆ M zm
ih x y x y 2 3 ih m (2 ) 2 hm m 2
• 要使该等式成立，惟有两边同时等于一个常数！ 令这个常数为-m2，方程右边可得： 2 () m 2 () (1) 2 而方程右边再经移项可得：
1 m2 1 2 2r 2 sin r R 2 2 sin sin R r r
3s 3 pz 3 px 3 py 3d 3 z 2 r 2 3d zx 3d zy 3d x 2 y 2 3d xy
1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9
1 1 4 1 4 1 4 1 4
0 1 1 1
0 0 1(Cos型) 1( Sin型)
2s 2 pz 2 px 2 py
2
n
l
m
光谱学 符号
能量En
e2
8 0 0
简并 状态数
《原子结构与性质》课件
散力、诱导力和取向力等。
氢键的形成
02
当一个电负性较强的原子上有一个孤对电子时，它可以与另一
个电负性较强的原子上的氢原子之间形成氢键。
氢键的特点
03
氢键是一种较强的分子间作用力，可以影响物质的熔点、沸点
和溶解度等性质。
THANKS
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05
化学键合理论
共价键合理论
共价键合理论概述
共价键合理论是化学键合理论的 重要组成部分，它解释了原子之 间如何通过共享电子来形成化学
键。
共价键的形成
当两个原子相互靠近时，它们各自 提供电子，形成一个或多个共用电 子对，这些电子对将两个原子紧密 结合在一起。
共价键的类型
根据电子云的分布和重叠程度，共 价键可以分为非极性键、极性键和 离域大π键等类型。
吸收光谱与发射光谱
吸收光谱
指物质吸收光子，从低能级跃迁到高 能级而产生的光谱。吸收光谱中的暗 线与原子的能级有关，可用来研究原 子结构。
发射光谱
指物质通过加热、放电、激光等方式 从高能级跃迁到低能级而释放光子产 生的光谱。发射光谱中的亮线与原子 的能级有关，可用来研究原子结构。
线光谱与连续光谱
线光谱
指由稀薄气体或金属蒸气所发出 的光谱，由不连续的线组成。每 一条线都对应着某种特定的波长 ，反映了原子能级跃迁的规律。
连续光谱
指由炽热的固体、液体或高压气 体所发出的光谱，其特征是谱线 密集且连续分布，反映了原子能 级跃迁的复杂性。
原子能级与光谱项
原子能级
指原子内部各个状态的能量值，由主量子数、角量子数和磁 量子数决定。原子能级是描述原子状态的重要参数，决定了 原子的光谱性质。
离子键合理论
原子结构与性质知识点总结
第一章 原子结构与性质一.原子结构1.能级与能层2.原子轨道3.原子核外电子排布规律⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。
能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。
说明：构造原理并不是说4s 能级比3d 能级能量低（实际上4s 能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。
也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。
（2）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构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量说明：构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。
（3）泡利（不相容）原理基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。
换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）原理。
（4）洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund ）规则。
比如，p3的轨道式为或，而不是。
洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全↑↓ ↑↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑充满时，原子处于较稳定的状态。
即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。
前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn3d104s2、36Kr 4s24p6。
4. 基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。
原子的结构和性质
E
-2-坐标变换与变量分离
（1）坐标变换 为了分离变量和求解，必须将方程变化为球极坐标形
式，这就需要把二阶偏微分算符——Laplace算符变换成 球极坐标形式。
变换是根据两种坐标的关系, 利用复合函数链式求导 法则进行.
直角坐标( x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换
r : 径向坐标, 决定了球面的大小 θ: 角坐标, 由z轴沿球面延伸至r 的弧 线所表示的角度. φ: 角坐标, 由r沿球面平行xy面延伸至 xz面的弧线所表示的角度.
-- --
-
卢瑟福原子模型 （Ernest Rutherford）(1871-1937)
粒子穿透金箔
因在揭示原
子奥秘方面做 出的卓越贡献 获1908年度的 诺贝尔化学奖
原子由原子核和核外
电子构成，原子核带正电 荷，占据整个原子的极小 一部分空间，而电子带负 电，绕着原子核转动，如 同行星绕太阳转动一样。
电子的发现 J.J.汤姆逊（J.J.Thomson,1856-1940)
测出电子的电荷与质量的比值，获 1906年度的诺贝尔物理奖。
第一个原子模型: 葡萄干布丁模型
整个原子呈胶冻状的球体，正电荷均匀分 布于球体上，而电子镶嵌在原子球内，在 各自的平衡位置作简谐振动，并发射同频 率的电磁波。
2
m r
e2
4 o r
2
r
e2
4om
2
向心力 库仑引力
玻尔量子化条件：
nh 2 mr
rn
oh2n2 me2
a0n2
(n 1,2,3,) a0 —Bohr半径
r1
oh2 me2
原子结构与性质知识点总结
原子结构与性质知识点总结一、原子的基本组成原子是物质的最小单位，由原子核和电子组成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子没有电荷。
电子位于原子核外部，带有负电荷。
二、核结构原子核的直径约为10^-14米，但它含有原子几乎所有的质量。
原子核的质量数为A，等于质子数Z和中子数N的和，即A=Z+N。
原子核的电荷数等于质子数Z，即原子核的电荷数等于原子中正电子的数目。
三、电子结构电子分布在原子核外部的空间中，遵循能量最低原则填充电子壳层。
电子壳层是原子核的轨道，具有不同的能量级别。
电子壳层分为K、L、M、N等壳层，其中K壳层能量最低，L壳层次之，以此类推。
每个壳层可以容纳不同数量的电子，即2n^2个电子，其中n为壳层的编号。
四、周期表元素周期表是化学元素系统的组织形式，将元素按照化学性质和原子结构进行排列。
周期表分为横向周期和纵向族。
横向周期代表原子核中质子数增加的顺序。
纵向族指的是具有相似化学性质的元素列。
五、元素性质元素的性质与其原子结构密切相关。
原子中质子数Z决定了元素的原子序数，而原子核外电子的排布则决定了元素的化学性质。
元素的性质包括物理性质和化学性质。
1.物理性质：物理性质是不改变物质化学组成的性质。
它们包括原子半径、电离能、电负性、金属性等。
原子半径指的是原子的大小，随着周期上升而减小，周期内从左到右逐渐减小，从上到下逐渐增大。
电离能是电子从原子中被移除所需的能量，随着周期上升而增大，周期内从左到右逐渐增大，从上到下逐渐减小。
电负性是原子对电子的吸引能力，随着周期上升而增大，周期内从左到右逐渐增大，从上到下逐渐减小。
金属性指的是元素在化合物中释放电子的能力，金属元素通常具有良好的导电性和导热性。
2.化学性质：化学性质是物质变化组成的性质。
它们包括元素周期表中元素的活动性和化合价等。
元素的活动性指的是元素与其他元素进行化学反应的倾向。
活动性依赖于元素的电子层结构和原子尺寸。
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③同一纵行元素的原子与相应离子的半径变化。 原子半径 < 相应阴离子半径 原子半径 > 相应阳离子离子半径 ④电子排布相同的离子，离子半径随着核电荷数的递增 而减小。
【思考】试比较 O、F 、 Na 、 Mg 、 Al 的半径大小？ Na>Mg>Al>O>F 【思考】试比较O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半径大小？ O2->F- > Na+ > Mg2+ > Al3+ 【思考】试比较Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半径大小？ S2->Cl- > Na+>Mg2+
ds
Cf
p
Er Tm Yb Lu Lr Es Fm Md No
Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho
f
【思考】为什么s区、d区、ds区和f区的元素都是金属 （氢元素除外）？ s区元素：最外层构型是ns1和ns2。IA和 IIA族元素。 除H外，其余为活泼金属。 d区元素：包含第IIIB族到VIII族元素，电子构型是 (n-1)d1~9ns1~2最外层电子数皆为1~2个，均为金属元素， 性质相似。 ds区元素：包括IB族和IIB族元素，价电子构型是 (n-1)d10ns1~2，均为金属元素 。 f区元素：最后一个电子排入(n-2)f能级，包括镧系和 锕系元素，均为金属。 p区元素：最外层电子构型从ns2np1~ns2np6的元素。 即IIIA~VIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素 都在p区。
【思考】为什么处于非金属三角区边缘的元素常被称为 半金属或准金属？
由于元素金属性和非金属性间没严格的界限，处于非金属三角边 缘的元素既能表现出一定的金属性、又能表现出一定的非金属性。
二、元素周期律 元素的性质随核电荷数增加发生周期性的递变 1、原子半径 相邻原子的平均核间距
共价半径：同种元素的原子以共价键连接时核间 距离的一半
Se Br Te Po I
Nb Mo Tc Ta W
Ru Rh Pd Ag Ir Pt Au
Cs Ba Fr
La Hf
Re Os
At Rn
Ra Ac Rf
Db Sg Bh Hs
Mt Uun Uuu Uub 113 114 115 116 117 118
s
La Ce Ac Th Pr Pa U
d
Np Pu Am Cm Bk
4、电离能 （1）概念：
kJ/mol
第一电离能（I1）：气态电中性基态原子失去一 个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。 第二电离能（I2）：从气态基态一价正离子失去一个 电子转化为气态基态二价正离子所需要的最低能量。 第三电离能（I3）？ 电离能的大小反映了原子失去电子的难易。 第一电离能越小，越易失电子，金属越活泼。 决定电离能大小的因素：核电荷数 原子半径
1 ．原子核外电子的排布 原子结构的了解 质子 (Z个) 原子核 中子 [(A－Z)个]
A Z
M
(几乎集中原子的全部质量) 电子 (Z个)
原子
(其运动空间几乎占据了原子的整个体积)
（1）能层与能级 能层（电子层） 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。 能层 符号 最多容纳电子数 一 K 2 二 L 8 三 M 18 四 N 32 五 O 50 六 P 七 Q
每一个能层最多可容纳的电子数：2n2
5g
现代原子结构模型
3d 2p 3p 3s 4s 4p 1s 2s 4d
4f 5d 5p 5s
5f
+
原子轨道 能级 原子轨道数 s 1 p 3 d 5 f 7
（2）多电子原子的核外电子排布－－构造原理
能量升高
7s 6s 7p 6p 5p 4p 3p 2p 6d 5d 4d 3d 5f 4f
①np能级有三个能量相等 能量相等的原子轨道，px、py、pz， 能量相等 哑铃形，相互垂直。 ② n越大，原子轨道半径越大
2p 3p
（3）核外电子的排布原则 ①能量最低原理 －－自然界的普适规律 多电子原子在基态时核外电子优先占据能量最低 的轨道。 ②泡利原理 1个原子轨道最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反。 顺时针 自旋 用↑↓表示自旋方向 ↑↓表示自旋方向 逆时针 能级 原子轨道数
（4）电子排布图（轨道表示式）： 核外电子运动状态的描述： 能层、能级、原子轨道、自旋方向 例．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状 态描述最详尽的是（ D ） D． A．： B． C．1s2 He
【练习】请写出第四周期元素的电子排布的轨道表示式 【练习】某元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电 子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式 ？ 2p 2s C O ↑↓ 2s ↑↓ ↑ ↑ 2p ↑
金 属 性 逐 渐 增 强
O S Se Te Po
F Cl Br I At
He Ne Ar Kr Xe Rn
非 金 属 性 逐 渐 增 强
依次 原子半径依次减小 原 子 半 径 依 次 增 大 原 子 半 径 依 次 减 小
原子半径依次 依次
金 与水或酸反应，置换出H2的难易 属 最高价氧化物的水化物碱性强弱 性 相互置换 非 与H 反应的条件及生成氢化物的稳定性 2 金 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 属 性 相互置换
+6 2 4
1s22s22p2 [He]2s22p2 2s ↑↓ ↑ 2p ↑
1s 轨道表示式 ↑ ↓
第二节 原子结构与元素的性质
对元素的分类： 短周期元素 长周期元素 主族元素 副族元素 非金属元素 金属元素 前三周期，1～18号 后四周期，18号以后 长周期和短周期元素共同组成 长周期元素单独构成 22种 90多种
【练习】请写出K+、S2-、 Cu2+ 离子的电子排布式？ K+ ：1s22s22p63s23p6 S2- ：1s22s22p63s23p6 Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9
②简化电子排布式 K的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1 表示Ar(前一周期的稀有气体)的电子排布（原子实） K的简化电子排布式：[Ar] 4s1 【练习】请写出14、24、26、31号元素的简化电子排布式？
最多容纳电子数
s 1 2
p 3 6
d 5 10
f 7 14
③洪特规则
－－能量最低原理的特例
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，而且自旋状态相同。 总能量最低 推论：当轨道被电子半充满或全充满时最稳定。 即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定 【思考】从洪特规则解释Cr和Cu的核外电子排布？
Ru Rh Pd Ag Ir Pt Au
Cs Ba Fr
La Hf
Re Os
At Rn
Ra Ac Rf
Db Sg Bh Hs
Mt Uun Uuu Uub
【思考】为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上 角三角区内？
由于元素价电子层结构和元素周期表中元素性质递变规律 决定的。同周期元素由左向右非金属逐渐增强，金属性逐渐减 弱；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。 结果使元素周期表右上角区域主要呈现非金属性。
↑↓ ↑
【练习】某元素原子的L层上有3对成对电子。请写出该 元素原子的价层电子的轨道表示式 ？ F 2s ↑↓ 2p ↑↓ ↑↓ ↑
区别原子的电子式、原子结构示意图、核外电子排布 区别 式、电子排布图（轨道表示式）。 以C为例: 电子式 原子结构示意图 电子排布式 简化电子排布式 · ·C · ·
H Li Be Na Mg K Ca Sc Rb Sr Y Ti Zr V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Cd Hg B Al C Si N P O S F Cl
He Ne Ar Kr Xe
Ga Ge As In Tl Sn Sb Pb Bi
Se Br Te Po I
Nb Mo Tc Ta W
能 量 升 高
5s 4s 3s 2s 1s
各圆圈间连接线 的方向表示随核电荷 数增加而增加的电子 填入能级的顺序
——能级能量高低的顺序 能级交错 4s<3d<4p 5s<4d<5p
【问题解决】 1 ．比较下列多电子原子的不同能层中能级的能量高低 （1）1s、3d （2）3s、3p、3d （3）2p、3p、4p 1s<3d 3s<3p<3d 2p<3p<4p
（2）元素的第一电离能变化规律 【思考】预测同主族元素原子的第一电离能随核电荷数递 增有何规律？
①同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小 。
【思考】预测同周期元素原子的第一电离能随核电荷数递 增有何规律？
②同周期元素，从左往右第一电离能总体呈增大趋势。 电子亚层结构为全满、半满时较相邻元素要大。即第 ⅡA 族、第 ⅤA 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。
（2）原子轨道： 常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，把 这种电子云轮廓图称为原子轨道
90% 50%
电子云轮廓图：表示电子在核外空间经常出现的区域。 绘制电子云的轮廓图的方法：等密度面
s能级的原子轨道图（球形）
①ns能级只有一个原子轨道，球形 ②n越大，原子轨道半径越大
p能级的原子轨道图（哑铃形）
3、原子的电子构型和元素的分区
H
分区依据：最后一个电子排入的能级不同（除ds区）
B Al Ti Zr V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Cd Hg C Si N P O S F Cl
He Ne Ar Kr Xe
Li Be Na Mg K Ca Sc Rb Sr Y