原子结构与化合价

核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原 子称为一种核素（nuclide）。同种元素，可 以有若干种不同的核素。
同位素：绝大多数元素存在多种核素，质子数 相同，质量数（或中子数）不同的核素互称 为同位素(isotope)。（元素112种，同位素 1800种）
(1) 同一种元素可能有若干种同位素，即有若干种 不同的原子 。至今发现了115种元素，但不是只 发现了115种原子。
3、质量数(A)≈该原子的相对原子质量
质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、 质量数之间的关系
1、大小关系 原子直径：约120nm；原子核直径：5pm 体积关系：大型体育场与蚂蚊 1nm=1×10－9m 1pm=1×10－12m 2、电量关系
1个电子带一个单位负电荷 1个质子带一个单位正电荷 中子不带电
阴离子类：N3- O2- F- OH- NH2- （共15种）
C.核外电子总数及质子总数均相等的粒子有:
Na+ NH4+ H3O+(10,11) F- OH- NH2-(10,9)
Cl- HS-(18,17)
三. 原子核外电子的排布
在含有多个电子的原子里，由于电子的能量不同， 因此，它们的运动区域就不同。通常，能量低的电子在 离核较近的区域运动，而能量高的电子就在离核较远的 区域运动。
1 电子层
划分标准：电子能量的高低及离核远近。
电子层 电子层符号 离核距离 电子的能量 1 2 3 K L M 近 低 4 N 5 6 O P 远 高 7 Q
A Z
X
±d
X——元素符号 c± A——代表质量数； Z——代表核电荷数； c±——代表离子的电荷数； ±d——代表化合价
总结：
原子：质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N） 核电荷数=核内质子总数（Z）=核外电子总数（e）
元素：具有相同质子数的同一类原子的总称。 同一种元素的原子具有相同的质子数，但中子 数不一定相同。如氢元素存在三种原子。
◆第03讲 人类对原子结构的认识
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两千多年以来，科学家 一直在思考一个问题：如果 把一个物体一直分割下去， 将会怎样？能不能找到一种 组成物质的最基本粒子？
我们不防来看一看：
我们前辈是如何来认识原子的？
一、 原子结构模型的演变
回顾历史：我们是如何来认识原子的。
1. 公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人 认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的， 即原子。
质量数
16
质子数
8
O
-2
离子电荷
22
原子个数
请按下列要求填写元素符号：
1.最外层电子数跟次外层电子数相等 的原子有: Be Ar 2.最外层电子数是次外层电子数2倍 的原子是: C
3.最外层电子数是次外层电子数3倍 的原子是: O
请按下列要求填写元素符号：
4.最外层电子数是次外层电子数4倍 的原子是: Ne 5.次外层电子数是最外层电子数2倍 的原子有: Li Si
(2)同位素实际指的是同一元素的不同原子，不同 点在于中子数不同，但核电荷数相同，核外电子 排布相同，其原子、单质、元素及其化合物的化 学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差 异。
(3)天然同位素在地壳中的分布，不论单质、化合 物等几乎完全一致，即元素各同位素的原子个数 比是定值(丰度一定)。
质子：决定元素的种类，与中子共同决定原子 的相对原子质量 中子：决定原子的种类，与质子共同决定原子 的相对原子质量 电子：最外层电子数决定元素的化学性质
一、运动速度的比较 运动物体 汽车 炮弹 人造卫星 宇宙飞船 氢的核外电子 运动速度（km/s) 0.03 2.00 7.8 11.00 2200.00
特点1、运动速度极快
乒乓球直径 4×10－2m 特点2、运动空间小
核外电子运动范围 N×10－10m
特点3、电子质量极小,约为9.11×10-31；约 为氢原子质量的1/1836。
德谟克利特 （约公元前460—前370）
2. 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代 原子学说。他认为①物质由原子组成；②原 子不能创造，也不能被毁灭；③原子是微小 的不可分割的实心球体。
实心球模型
3. 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。 认为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，中和了正电荷，从而形成 了中性原子。
6. 电子层数跟最外层电子数相等的原 子有: H Be Al 7.最外层电子数是电子层数3倍的原 子是: O
三. 原子核外电子的排布
3、常见的等电子体归纳：
a.核外电子总数为2的粒子有： He H- Li+ Be2+
b.核外电子总数为10的粒子有：
分子类：Ne HF H2O NH3 CH4 阳离子类：Na+ Mg2+ Al3+ NH4+ H3O+
4. 卢瑟福原子模型——空心球。通过α粒子为 物质所散射的研究，论证了原子的核模型，因而 一举把原子结构的研究引上了正确的轨道
行星式模型
5. 波尔原子轨道模型
①电子在原子核外一系列稳定的轨道上运动，每一层都 具有一个稳定的能量值。 ②电子在这些轨道上运动时， 既不放出能量，也不吸收能量。
宏观物体与微观粒子运动的比较
2
8
O
O2-
结 论
1、活泼金属元素的原子容易失去最外层上 的电子变为带正电荷的阳离子，阳离子所带 正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。
失 2 e Mg
Mg2+（带2个单位正电荷）
2、活泼非金属元素的原子容易得到电子 变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电 荷的数目等于原子得到的电子的数目。
O 得 2eO2（带2个单位负电荷）
原子
质子 中子
电子
思考：原子中是否必需含有 原子核、电子、质子、中子。
定义：质量数
忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相 对质量取近似整数值加起来所得的数值，叫质量数。
质量数(A)＝质子数(Z)+中子数(N) 几个定量关系：
1、原子序数=核电荷数=核内的质子数=核外电子数 2、质量数（A）＝质子数（Z）+中子数（N）
葡萄干面 包式模型
α散射实验——发现原子核结构
4、卢瑟福的空心球 原子结构模型
1．每一个原子都有一个体积极小、极密实的核；原 子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量； 2．原子核被一个体积很大几乎什么也没有的空间包围 着；原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总电 荷数恰好与原子核中的正电荷相等。
-
+
+
质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、 质量数之间的关系
3、质量关系
构成原子 的粒子
电子
原子核
质子
中子
不显电性
1个电子带1个 1个质子带1个 电性与电量 单位负电荷 单位正电荷
质量/Kg
相对质量
9.109×10－31
1/1836
1.673×10－27 1.675×10－27
1.007 1.008
总结:微观粒子（电子）的特征：
电子的质量很小，电子的运动速度很大，核外电子的运 动范围很小（相对于宏观物体而言）；
如何来描述电子在核外的运动？
只能指出它在原子核外空间某处出现的机会大小 ——几率（电子云）。 电子云密度大小反映电子在该区域（单位体积）出现的 机会（几率）大小
二、 原子的构成
原子核
M层
写出1-18号元素的原子结 构示意图
呈现：1-18号元素的核外电子排 布-----原子结构示意图
交流讨论：
1、分析氦、氖、氩原子结构示意图， 请问有什么共同特点？ 2、其它原子的“人生追求”是什么？
谁要电子
镁原子
我要电子
e
+12 2
8
2
失去电子
+12 2
8
Mg
Mg2+
+8
2
6
得到电子
+8
① 原子：核电荷数=核外电子数。 如Na、Ca、Al、F、Cl、S等示意图。 ② 阳离子：核电荷数>核外电子数。 核电荷数=核外电子数+电荷数。 如Na+、Ca2+、Al3+等示意图。 ③ 阴离子：核电荷数<核外电子数， 核电荷数=核外电子数-电荷数。 如F-、Cl-、S2-等示意图。
化 合 价
2 排步规律（一低四不超）
①能量最低原理 ②各层最多容纳2n2 个电子
③最外层不超过8个（K层2个） ④次外层不超过18个，倒数第百度文库 层不超过32个。
上述规律相互制约，相互联系
3、核外电子分层排布
原子核 第 3层 第 2层 第 1层
＋ 16
原 子 结 构 示 意 图
2
L层
8
6
原子核带正电
K层
核电荷数