新鲁科版选择性必修2第1章第1节原子结构模型课件(36张)

子数不同,每一电子层最多容纳的电子数为2n2(n表示电子层序数)。
5.能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数
电子层(n) 符号 能级 原子轨道数
12
3
4
…
KL M
N
…
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …
1 13 13 5 13 5 7 …
最多容纳 每个能级 2 2 6 2 6 10 2 6
2.电子层与能级类似楼层与阶梯之间的关系,在每一个电子层中,能 级符号顺序是ns、np、nd、nf……(如右图所示)。
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3.同一能级又可能包含几个空间分布不同的原子轨道,s能级中有1
个原子轨道、p能级中有3个能量相同的原子轨道,分别记作npx、 npy、npz,d能级中有5个能量相同的原子轨道。 4.对于确定的n值,其原子轨道数为n2;每一电子层最多能容纳的电
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易错警示 要正确理解“能级数等于该电子层序数”。在电子层中能 级顺序依次为ns、np、nd、nf……故每个电子层都有s能级,从第二 电子层开始才有p能级,从第三电子层开始才有d能级,从第四电子 层开始才有f能级。原子核外每一电子层所能容纳的最多电子数为 2n2。
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【微点拨】(1)原子核外电子的每一电子层(n)最多可容纳的电子数 是2n2。 (2)多电子原子中,离核越近的电子层具有的能量越低。不同电子层 之间,符号相同的能级的能量随着电子层序数的增大而增大。例 如:1s<2s<3s<4s<5s<6s<7s。 (3)相同电子层中各能级能量由低到高的顺序是ns<np<nd<nf。
结构模型 步建立起核外电子分层排布的原子结构模型
量子力学 20世纪20年代中期,建立了量子力学理论,从而产
模型
生了原子结构的量子力学模型
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2.光谱和氢原子光谱 (1)光谱。 许多物质都能够吸收光或发射光。人们利用原子光谱仪将物质吸 收的光或发射的光的频率(或波长)和强度分布记录下来,就得光谱。 (2)氢原子光谱。 氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。
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素能应用 典例1(双选)(2020江苏徐州第一中学高二月考)下列说法正确的是
() A.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐升高 B.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区 域运动 D.各电子层含有的原子轨道数为n2(n为电子层序数)
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深化拓展 1.任一电子层的能级总是从s能级开始,能级数等于该电子层的序数: 第一电子层只有1个能级(1s),第二电子层有2个能级(2s和2p),第三 电子层有3个能级(3s,3p和3d),即对于任一电子层,其能级数=电子层 序数。
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电子层、能级和原子轨道之间的关系 问题探究 1.按电子的能量差异可以将原子核外电子分成哪几个不同电子层? 能级符号如ns、np、nd、nf中的n代表什么? 提示:原子核外电子一般分成K、L、M、N、O、P、Q 7个电子层。 n代表电子层。 2.K、L、M、N层最多容纳的电子数分别是多少? 提示:K、L、M、N层最多容纳的电子数分别是2、8、18、32。
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3.如何比较原子核外电子的能量高低? 提示:在多电子原子中,电子填充原子轨道时,原子轨道能量的高低 存在如下规律: (1)相同电子层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf。 (2)不同电子层中能级符号相同的原子轨道,电子层序数越小,能量 越低,如1s<2s<3s;2p<3p<4p等。 (3)相同电子层中能级符号相同的原子轨道能量(无外磁场)相等,如 2px=2py=2pz。
1.原子结构模型的演变
道尔顿 原子学说
1803年,英国化学家道尔顿提出原子论
汤姆孙“葡 1904年,汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子结
萄干布丁” 构的“葡萄干布丁”模型,开始涉及原子内部的结构
模型
卢瑟福 1911年,英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验
核式模型 提出了原子结构的核式模型
玻尔原子 1913年,丹麦科学家玻尔根据原子光谱实验,进一
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2.原子轨道的图形描述 (1)原子轨道:描述原子中单个电子的空间运动状态。 (2)原子轨道示意图。 ①s轨道在三维空间分布的图形为球形。即s轨道具有球对称性。 电子层序数n不同时,s轨道的形状相同、半径不同,即s轨道半径 1s<2s<3s<……电子层序数越大,原子轨道的半径越大。
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②p轨道在三维空间分布的图形与s轨道明显不同,它的分布特点是 分别相对于x、y、z轴对称,p轨道在空间分别沿x、y、z轴的方向分 布。电子层序数n不同时,p轨道的形状相同,大小不同。
【微点拨】ns能级各有1个原子轨道;np能级各有3个原子轨道,相互
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二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
1.原子轨道
(1)电子层。
①量子力学理论仍然使用量子数n。习惯上,将n所描述的电子运动
状态称为电子层。
②电子层的表示方法:原子中由里向外的电子层数n可取1、2、3、
4、5、6等,对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P等。电
的电子数 每个电子层 2 8
18
32
能量
一般顺序是K<L<M<N<…
10 14 … …
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注意:在没有特别说明的情况下,本书中所描述的核外电子运动状 态均为不存在外磁场的情况。 【微点拨】①每一电子层最多能容纳的电子数为2n2(n为电子层序 数)。②原子核外电子按能量不同分为不同的电子层,同一电子层 又按能量不同分为不同的能级,每个能级(s能级除外)中又分为能量 相同但空间分布不同的原子轨道,每个轨道中最多填充2个自旋状 态不同的电子。由此可知,在任何一个原子中找不到两个完全相同 的电子。
子层序数、符号、离核远近及能量之间的关系如下表:
n
1
2
3
4
5…
对应电子层 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 …
符号
K
L
M
N
O…
离核远近
近
远
能量高低
低
高
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(2)能级。 在含有多个电子的原子中,在同一电子层(即n相同)的电子,能量也 可能不同,即同一个电子层内的电子可处于不同能级,分别用s、p、 d、f等表示。在无外磁场的条件下,处于同一能级的电子能量相同。 【微思考1】电子层序数与能级数的关系是怎样的? 提示:能级数等于电子层序数,如当n=4时,有4个能级,分别用符号s、 p、d、f表示。
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1.构成原子的粒子
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2.原子中相关量之间的关系 (1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。 (2)数量关系:质子数(Z)=核电荷数=中性原子的核外电子数。
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一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
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3.玻尔的原子结构模型 (1)玻尔原子结构模型的基本观点。
运动 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运
轨迹 动,并且不辐射能量
能量 分布
在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E),而且能量 值是不连续的,这称为能量“量子化”。轨道能量依n值(1、 2、3、…)的增大而升高,n称为量子数
垂直(用px、py、pz表示);nd能级各有5个原子轨道;nf能级各有7个原 子轨道。
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3.电子在核外的空间分布 (1)电子运动的特点:质量非常小、运行速度极快且运动空间极小。 (2)描述核外电子运动的方法:通常用单位体积内小点的疏密程度 来表示电子在原子核外某处单位体积内出现概率的大小。这种形 象地描述电子在原子核外空间某处单位体积内的概率分布的图形 称为电子云图。 【微思考2】电子云图表示的是电子在原子核外的运动轨迹吗? 提示:电子云图表示电子在核外空间某处出现的概率分布,不代表 电子的运动轨迹。
第1节 原子结构模型
-1-
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1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程。会运用玻 尔原子结构模型的基本观点解释原子光谱的特点,形成证 据推理与模型认知的化学核心素养。 2.结合量子力学对核外电子运动状态的描述认识微观电子 不同于宏观物体,不能同时准确地测定电子的位置和速度, 培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 3.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征,电子可以 处于不同的能级,在一定条件下会发生激发和跃迁。知道 电子的运动状态(空间分布及能量)可以通过原子轨道和电 子云模型来描述,形成证据推理与模型认知的化学核心素 养。
电子 跃迁
只有当电子从一个轨道(能量为E1)跃迁到另一个轨道(能 量为E2)时,才会辐射或吸收能量,当辐射或吸收的能量以 光的形式表现出来并被记录时,就形成了光谱
(2)意义。 成功解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实;原子光谱源自核外 电子在能量不同的轨道之间的跃迁;电子所处的轨道的能量是量子 化的。
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(3)原子轨道。 ①含义:用来描述原子中单个电子的空间运动状态。 ②n(电子层)值所对应的原子轨道数目。 电子层为n的状态含有n2个原子轨道。当n=1,有1个能级,记为1s,也 只有一个原子轨道,记作1s。当n=2时,有2个能级,分别记为2s、2p; 共有4个原子轨道,包括1个s轨道和3个p轨道(分别记为2s、2px、 2py、2pz)。当n=3时,有3个能级,分别记为3s、3p、3d;有9个原子轨 道,包括1个s轨道和3个p轨道(分别记为3s、3px、3py、3pz)以及5个 d轨道。 (4)自旋运动状态。 在核外运动的电子还存在一种被称为“自旋”的量子化运动。处于 同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种,分别用符号“↑”和“↓” 表示。
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判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。 1.1s电子云呈球形,表示电子绕原子核做圆周运动。( ) 2.电子云图中的小黑点密度越大,说明该原子核外空间电子越多。
() 3.ns轨道在三维空间分布的图形为球形。( ) 4.焰色反应中观察到的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到 激发态时产生的光谱谱线的颜色。( ) 5.能级就是电子层。( ) 6.对于确定的n值,其对应的电子层的原子轨道数为n2。( ) 7.同一电子层中不同能级的能量高低相同。( ) 8.不同电子层中的s能级的能量高低相同。( ) 答案:1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.×
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答案:AD 解析:不同电子层中能级符号相同的能级,电子层序数越大能量越 高,故A正确;同一原子中,各p能级的轨道数相等,都为3,故B错误;能 量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运 动,故C错误;第一电子层上只有s能级,含有轨道数目为1,第二电子 层上有s、p 2个能级,分别含有轨道数目为1、3,共含有原子轨道数 为4,第三电子层上有s、p、d 3个能级,分别含有轨道数目为1、3、 5,共含有原子轨道数为9,第四电子层上有s、p、d、f 4个能级,分别 含有轨道数目为1、3、5、7,共含有原子轨道数为16,D正确。