选修3第一章第一节 原子结构

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化学研究的是构成宏观物体的物质。 一、研究物质的组成与结构 二、研究物质的性质、变化、合成
二者的关系如何? 结构决定性质、性质反映结构
原子结构
分子结构 结 决定



晶体结构
宇宙大爆炸 宇宙大爆炸
第一节 原子结构
一.开天辟地—原子的诞生
1、原子的诞生
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论
子序数是

(3)根据“稳定岛”假说,第114号元素是一
种稳定同位素,半衰期很长,可能在自然界都
可以找到。试推测第114号元素属于

期,
族元素,原子的外围电子构型是
下列有几元素的核外电荷数,其中最外层电子 数目最多的是( )
A、8 B、14 C、18 D、20
由下列微粒的最外层电子排布,能确定形成该 微粒的元素在周期表中的位置的是( )
2h后
宇宙大爆炸
诞生
大量的氢 大量的氦 极少量的锂
原子核的
熔合反应
其他元素
合成
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?
氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6% (氦1/8),另外还有90多种元素,宇宙年 龄距近约140亿年,地球年龄已有46亿年。
2、人类认识原 子的过程
(E.Rutherford,1871~1937)
卢瑟福原子模型
玻尔原子模型(1913年)
玻尔借助诞生不久的量
玻 子理论改进了卢瑟福的

模型。 玻尔原子模型(又称分
原 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
模 型
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
以下是表示铁原子和铁离子的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
1s22s22p63s23p63d64s2
铁离 子
1s22s22p63s23p63d5
3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息?
判断下列原子的电子排布式是否正确;如不 正确,说明它违反了什么原理? (1)Al:1s22s22p63s13p2 (2)Cl:1s22s22p63s23p5 (3)S:1s22s22p63s33p3 (4)K:1s22s22p63s23p63d1
2、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。
核外电子分层排布
依据核外电子的能量不同:
离核远近:近

能量高低:低

1234567 K LMN O P Q
(2)能级
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。
5、电子云与原子轨道
(1)电子云 电子在原子核外出现的概率密度分布图。 电子云是核外电子运动状态的形象化描述。
(2)原子轨道 电子云的轮廓图称为原子轨道
概率分布图 (电子云)
电子云轮廓图的制作过程 原子轨道
s能级的原子轨道图 ns能级的各有1个轨道,呈球形
p能级的原子轨道图
np能级的各有3个轨道,呈纺锤形, 3个轨道相互垂直。
⑤ 倒数第三层最多只能容纳32个电子;
6、原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理 电子优先占据能量较低的轨道
(2)泡利不相容原理 1个原子轨道里最多只能容纳2个电子,且自 旋方向相反
在同一个原子里,不存在四个方面的运动状 态完全相同的电子
6、原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理 (2)泡利不相容原理
电子云密度大的地方,表明电子在核外单位 体积内出现的机会多,反之,出现的机会少。
如:氢原子的电子云
现代物质结构学说 电子云
{ 3、原子的构成 原子
原子核
{
质子 中子
核外电子
二、核外电子排布规律
1、核外电子的运动特征
①、电子具有波粒二象性,不遵循经典的力学理论, 遵循量子力学规律。 ②、没有固定的运动轨迹,也无法测出某一时刻具 体位置,遵循概率分布统计规律。
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
(5)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。
(6) 光谱分析的应用: ①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。
表示方法及各能级所容纳的最多电子数:
【思考】1.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?
【思考】 2. 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?以s、p、d、f……排序的各能级 可容纳的最多电子数是多少?
3、构造原理与能量最低原理
构造原理: 随原子核电荷 数递增,绝大 多数原子核外 电子的排布遵 循如右图的排 布顺序,这个 排布顺序被称 为构造原理。
具有一定级差的稳定轨 道。
丹麦物理学家玻尔 (N.Bohr,1885~1962)
玻尔原子模型
电 子 云 模 型
电子云模型 (现代物质结构学说)
现代科学家们在实验中发现,电子在原子核 周围有的区域出现的次数多,有的区域出现 的次数少。电子在核外空间的概率分布图就 像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了 “电子云模型”。
1.一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可 能的价态是( )
A +1 B +2 C +3 D -1
2.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
A.E(3s)>E(2s)>E(1s) B.E(3s)>E(3p)>E(3d) C.E(4f)>E(4s)>E(3d) D.E(5s)>E(4s)>E(4f)
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。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。

代 原
发 现
带 核
子 电原
论 子子




轨 道 原 子 结 构 模 型
化为基态时的光谱。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。
现代原子结构理论认为,在同一电子层上,可
有s、p、d、f、g、h……等亚层,各亚层分别
有1、3、5、……个轨道。试根据电子填入轨
道的顺序预测:
(1)第8周期共有
种元素;
(2)原子核外出现第一个6f电子的元素的原

(6)32Ge

写出第四周期元素的原子核外电子排布式
原子的简化电子排布: 钠 Na的简化电子排布: [Ne]3s1
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
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?
O:[He]2s22p4 Si:[Ne]3s23p2 Fe:[Ar]3d64s2
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优 先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同
当同一能级的电子排布为全充满、半充满状态时具 有较低的能量和较大的稳定性
7、轨道表示式
写出基态铜原子的电子排布式、轨道表示式
写出Fe、Fe2+、Fe3+的电子排布式
写出Br、I 电子排布式、轨道表示式、价 电子排布式、价电子轨道表示式
A.1s2
B.3s23p1
C.2s22p6
D.ns2np3
__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。
构造原理中排布顺序的实质
-----各能级的能量高低顺序
1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 : ns<np<nd<nf
2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序: 1s<2s<3s<4s;2p<3p<4p; 3d<4d
3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)
五、电子云与原子轨道
2. 原子轨道
d能级的原子轨道图
五、电子云与原子轨道
2. 原子轨道
f能级的原子轨道图
6、原子核外电子排布规律
① 核外电子总是尽量先排布在能量较低的能层,然 后由里向外,依次排布在能量逐步升高的能层。 ② 每个能层最多只能容纳2n2电子。 ③ 最外层最多只能容纳 8个电子(氦原子是2个); ④ 次外层最多只能容纳18个电子;
电 子 云 模 型
近代科学原子论(1803年)
道 一切物质都是由最小的

不能再分的粒子——原 子构成。
顿 原子模型:原子是坚实
原 的、不可再分的实心球。



英国化学家道尔顿 (J.Dalton , 1766~1844)
原子并不是构成物质的最小微粒

——汤姆生发现了电子(1897年)

电子是种带负电、有一 定质量的微粒,普遍存
——原子有核
卢 卢瑟福和他的助手做了

著名α粒子散射实验。 根据实验,卢瑟福在
福 1911年提出原子有核模

型。 卢瑟福原子模型(又称
子 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,电子在原
子核外空间绕核做高速
运动。
英国科学家卢瑟福
②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存 在与含量等
下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的
关键词
能层、能级、电子云、原子轨道、自旋、 构造原理、能量最低原理、泡利原理、 洪特规则、电子排布式、轨道表示式、 价电子、未成对电子、基态、激发态、 吸收光谱、发射光谱
下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其 中图_____________是原子由基态转化为激发态 时的光谱,图____________是原子由激发态转
(5)24Cr:1s22s22p63s23p63d44s2
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
D
基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共

A.1种
B.2种
C.3种
D.8种
已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的 基态锰原子核外电子的轨道表示式(即电子排布 图),其中最能准确表示基态锰原子核外电子运 动状态的是
n+l 1 2 3 4 5 6 7 8 能级
4、电子排布式:
用数字在能级符号右上角表明该能级上的排 布的电子数。
氢H
1s1
钠 Na 1s22s22p63s1
钾K
1s22s22p63s23p64s1
请根据构造原理,写出下列元素基态原子的
电子排布式:
(1)N

(2)Ne

(3)S

(4)Ca

(5)24Cr
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
构造原理中排布顺序的实质
-----各能级的能量高低顺序
4) 不同层不同能级可由下面的公式得出:
n+l 数值大的能量高,数值相同的由n决定。 n = 1 2 3 4 5 6 7 ……
K L MN O P Q
l=
0 s
1 p
2 d
3 …… f
n+l 能级
12345678
1s 2s 2p 3p 3d 4d 4f 5f 3s 4s 4p 5p 5d 6d 5s 6s 6p 7p 7s
A
B
C
D
若某原子在处于能量最低状态时,外围电子排布 为4d15s2,则下列说法正确的是 A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中共 有3个未成对电子 B.该元素原子核外共有5个电子层 C.该元素原子的M能层共有8个电子 D.该元素原子最外层共有3个电子
8、基态与激发态、光谱
(1)基态原子:处于最低能量的原子叫基态 原子。
3.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 1s22s22p2
4.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 126C
(2)激发态原子:当基态原子的电子吸收能 量后,电子会跃迁到较高的能级,变成激发态 原子。
(3)基态与激发态的关系
吸收能量
基态原子
激发态原子
释放能量
吸收能量
1s22s22p63s2
1s22s22p63s13p1
释放能量
(4)原子光谱:
不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收 或释放不同频率的光,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,总称为原 子光谱。

在于各种原子之中。
原 子
汤姆生原子模型: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
英国物理学家汤姆生 内,电子像面包里的葡
(J.J.Thomson ,1856~1940) 萄干镶嵌其中。
汤姆生原子模型
α粒子散射实验(1909年)
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