原子结构的发展史

2、道尔 顿 ——实 心球模 型
资料卡
十八世纪末，生产力的发展推动了科学进步，化学科学从物 质的变化的简单研究进入到定量研究，陆续发现了一些元素 相互化合时的基本定律，为化学新理论的诞生打下了基础
质量守恒定律：化学反应前后物质质量不变。 定组成定律：一种纯净物不论来源 如何，各组分元 素的质量间都有一定的比例 倍比定律：当甲和乙两种元素相互化合生成两种以 上的化合物时，在这些化合物中，与一定质量甲元 素相化合的乙元素的质量间互成简单整数比关系
反馈练习
6、画出下列各微粒的结构示意图：
（1）与氖原子电子层结构相同的－2价阴离子：
（2）最外层电子数为次外层电子数2倍的原子： （3）L层电子数为K层、M层电子数之和的原子：
。
。 。
（4）与氩原子电子层结构相同的+1价阳离子 ：
。
反馈练习
7、某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其
质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结 构示意图为 。
Cl－
MgCl Mg2+2
Cl－
氯化镁的形成过程
1．化学反应中，原子核不发生变化，但原子的核 外电子排布发生变化，元素的化学性质主要决定 于原子的最外层电子。 2．镁等金属元素的原子，最外层电子数较少， 与活泼非金属反应时，易失电子，形成8电子稳 定结构。 3．氧、氯等非金属元素的原子，最外层电子数 较多，与活泼金属反应时，易得电子，形成8电 子稳定结构。
大量实验 发现电子
古代原 子学说 观察、 猜想
α—粒子 散射实验
事实、推测
道尔 顿原 子学 说
原子可分 结论，葡 萄干模型
元素放射现象
原子光谱实验
原子有核 模型即行 星模型
实验、推测 量子理论
电子云模 型
科学探究的一般过程是：
提出假设→设计实验→对照实验→ （若不符合）再假设→再实验→再证实。
如此循环往复。
子数是内层电子总数一半的元素种类有（ B ） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
反馈练习
5、有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3
个电子，B原子的L层电子数恰好为A原子L层电子数的2 倍。A和B分别是 （D ） A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氦原子 C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子
8电子稳定结构
+12 2 8 2
6 2 +8
Mg
O
镁条燃烧
+12 2 8 2
6 2 +8 8
Mg 2+
O 2－
镁条燃烧
+12 2 8
8 2 +8
Mg2+
MgO
O 2－
镁条燃烧
+17
+12
+17
Cl
Mg
Cl
氯化镁的形成过程
+17
+12
+17
Cl－
Mg2+
Cl－
氯化镁的形成过程
+17
+12
+17
7 8
核电荷数为11～20的元素原子核外电子层排布
核电荷数
元素名称
元素符号
各电子层的电子数
K 2 2
L 8 8 8 8 8 8 8
M 1 2
N
11
钠
Na
12
13 14 15 16 17 18 19 20
镁
铝 硅 磷 硫 氯 氩 钾 钙
Mg
Al Si P S Cl Ar K Ca
2 2
2 2
3Fra Baidu bibliotek
4 5 6 7 8 8
2 2 2 2
8 8 8
1
8
2
稀有气体元素原子电子层排布
元素 名称 元素 符号
各电子层的电子数
K 1 L 2 M 3 N 4 O 5 P 6 最外层电子数
氦
氖
He
Ne
2
2 8
氩
氪 氙
氡
Ar
Kr Xe Rn
2
2 2 2
8
8 8 8
8
18 18 18 8 18 32 8 18 8
2 8 8 8 8 8
上述规律相互制约，相互联系
随堂演练
请写出下列原子结构示意图：
He
Ne
Ar
H
O
Mg
N
Na
S
+10
+18
Ne +10
2 8
Ar +18
2 88
Kr +36
2 8 18 8
原子结构示意图
观察化学反应中，原子微观结构的变化，思考元素得 失电子与原子微观结构有什么联系？
+8
+12
+17
O2－
Mg 2+
Cl －
分析稀有气体的核外电子排布与其性质有什么联系？
2、原子核外电子排布一般规律
① 电子总是尽先排布在能量最低的电子层里, 然后由里 往外，依次排在能量逐步升高的电子层里（能量最低原 理）， 先排K层，排满K层后再排L层，排满L层后再排 M层。 ②每个电子层最多只能容纳2n2个电子。
③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层时 不能超过2个），次外层不超过18个，倒数第三层 不超过32个
原子是否真的是一个不可再分的 球体呢？
资料卡
简比定律： 十九世纪初，法国化学家盖•吕萨克对 气体研究发现，参加反应的气体和反应生成后的气 体的体积都有简单整数比关系。归纳为：同温同压 下，气体反应中各气体体积互成简单整数比
思考？如果用道尔顿的原子论解释会 出现怎样的情况？
如果用道尔顿的原子论解释，则会出现在HCl 中存在半个H原子和半个Cl原子，或者同温同 压下相同体积的任何气体含有相同的原子数
探寻规律
一些元素的原子得失电子的情况
元素 化合价 原子最外层电 失去（或得到） 子数目 电子的数目
Na Mg O Cl
+1 +2 -2 -1
1 2 6
失去1个 失去2个 得到2个 得到1个
7
讨论：化合价与得失电子的数目、最外层电子数 结论：最高正化合价 =失电子数=最外层电子数 目之间的关系。 负2 化合价 =得电子数 =8 负价＝－得电子数＝－（ 8－最外层电子数 －最外层电子数） +11 81 +17 2 8 7
例如H2 +Cl2 = 2HCl
阿伏伽德罗的分子原子论
• 为了解决半个原子的矛盾，引入分子的概念。 • 1、一切物质都是由分子组成的，而分子是由原子组成的， 分子是物质能够独立存在而保持物质化学性质的最小微粒； 原子则是构成分子的不可再分的更小微粒，它是物质进行 化学反应的基本微粒，原子是不能独立存在的 • 2、同种原子的化学性质相同，质量相同 • 3、单质分子由相同的原子组成，化合物由不同原子组成。 分子质量由构成其原子的质量之和。
反馈练习
1、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用，他的学说中，包含
有下述三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的原子 的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的 观点看，你认为这三个论点中，不确切的是（D） A只有 ③ B只有①③ C只有②③ D有①②③
反馈练习
2、根据硫元素的原子结构，推测硫元素的最高正价和
2
K层
8
8
Ar
L层
M层
该电子层上的电子数
核电荷数为1～10的元素原子核外电子层排布
核电荷数
元素名称
元素符号
各电子层的电子数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
氢 氦 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 氖
H He Li Be B C N O F Ne
K 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2
L
M
N
1 2 3 4 5 6
20世纪初，科学家发现了中子，揭示了微观 世界波粒二象性规律、认识到原子核外电子的 运动不遵循经典力学的原理，建立用量子力学 方法描述核外电子运动的数学模型。
道尔顿模型（1803）
汤姆生模型（1904） 卢瑟福模型（1911） 波尔模型（1913） 电子云模型 （1935）
人类认识原子结构的过程，符合认识世界的普遍规律
反馈练习
8、下列微粒中，最外层是8个电子，并与Li+ 相差两个
电子层的是 （C ） A．F－ B．Mg 2+ C．S2D．Na+
反馈练习
9、在1—18号元素中,电子总数是最外层电子数两倍的
元素是 Be ；最外层电子数是次外层电子数两 倍的元素是 C ；次外层电子数是最外层电子 数两倍的元素是 Li Si ；内层电子总数是最外层 电子数两倍的元素是 Li P 。
在你眼中…? 在化学家眼中…?
原子
它们由什么微粒构成？
铜由铜原子构成
食盐由离子构成
水由水分子构成
公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特等人认 为，原子是构成物质的微粒，万物都是由简短 的、不可分割的原子构成。
一、原子结构模型的演变
6、微观 粒子波 粒二象 性 3、汤姆生 ——葡萄 干面包模 型
最低负价分别为（ B ） A.+2、－2 B. +6、－2 C. +4、－4 D. +2、－6
反馈练习
3、已知最外层电子数相等的元素的原子有相似的化学性质。氧
元素原子核外电子分层排布示意图： 原子的化学性质相似的是（ D ） 下列原子中，与氧
反馈练习
4、核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电
实心球模型
1803年，英国科学家道尔顿提出物质是由原子组 成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变 化中不可再分割，在化学反应中保持本性不变。
道尔顿的原子学说
• 1、一切物质都是由不可见的，不可分割的 原子组成，原子不能自生自灭 • 2、同种类的原子在质量，形状和性质上都 完全相同，不同种类的原子则不同 • 3、每种物质都是由它自己的原子组成，单 质是由简单原子组成，化合物是由复杂原 子组成，而复杂原子又是由为数不多的简 单原子组成，复杂原子的质量等于组成它 的简单原子的质量之和。
原子核外电子的分层排布
原子核
电子层
+2
+10
+18
He
Ne
核电荷数
Ar
该电子层 上的电子
+1
+8
+12
H
O
Mg
1、原子结构示意图 为了形象、简单的表示原子的结构，人们就创 造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
第3层
电子层 原子核 原子核
第2层 第1层
+18 原子核带正电 核电荷数
+18
该电子层 上的电子 核电荷数
原子结构与元素性质的关系
（1）金属元素原子最外层一般少于4个电子，在反应中易失去 电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阳离子 （稳定结构）。 （2）非金属元素原子最外层一般超过4个电子，在反应中易得 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）。 （3）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最外层电子。 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。 元素化合价与最外层电子数目的关系： ①活泼金属元素化合价=__原子最外层电子数 ②非金属元素的最低价=_原子最外层电子数－8
核式结构模型
1．原子由原子核和核外电 子构成，原子的质量主要 集中在原子核上，原子核 带正电荷，位于原子中心 2．电子带负电，在原子核 周围空间做高速运动
玻尔——发现核外电子的能量
原子核外电子在一系列 稳定的轨道上运动，每 个轨道都具有一个确定 的能量值；核外电子在 这些稳定的轨道上运动 时，既不放出能量，也 不吸收能量。
原子论 分子原 子论 + =
+
=
汤姆生的原子结构模型
“葡萄干面包式”
1897年，汤姆生发现原子中存在电子，用实验 方法测出电子的质量，并确定了质荷比 正电荷均匀地分布在原子之中,电子则散布在正 电荷之中。
科学探究
体积很小 相对质量 为4的带 正电粒子
1911年卢瑟福通过实验推断出： 现象： 1、原子大部分是空的。 1、大部分α粒子穿过薄的金箔 2、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积 2、极少数α粒子好象打在坚硬的东西上， 很小的粒子 ——原子核。 完全反弹回来。 3、电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子 3、少数α粒子穿过薄的金箔时，发生了 偏转。 核运转。