原子核外电子的运动状态

原子核外电子排布

【学习目标】

知识与技能

1、了解元素原子核外电子排布的基本规律

2、会用原子结构示意图熟练表示1——18号元素，惰性气体，部分第四，五周

期的主族元素的电子排布式，

3、在必修1的基础上，进一步认识卢瑟福和玻尔的原子结构模型，了解原子核

外电子的运动状态。

4、在原子核外电子排布基本规律的基础上，进一步了解表述电子运动状态的四

个要素，了解电子云，知道1——36号元素的电子排布式，轨道表示式，价电子排式。

过程与方法

学习运用实验，查阅资料等多种手段获取信息，运用比较、分类、归纳等方法对信息进行加工。

情感态度与价值观

体会化学发展史中化学家们追求真理的精神，培养问题意识与探究意识，提高逻辑思维能力，领悟科学发现的艰辛，了解科学发现的意义，培养科学精神【教学重点】原子电子排布的规律

【教学难点】原子电子排布规律的探究

已有知识背景：

1、原子结构模型的演变过程

“原子结构模型”是科学家根据自己的认识对原子结构的形象描述，一种模型代表了人类某一阶段对原子结构的认识。人类认识原子结构的历史依次为：道尔顿的原子模型→汤姆生的原子模型→卢瑟福原子模型→波尔原子模型→现代量子力学、电子云模型。

公元前5世纪，我国墨翟曾经提出物质微粒说，他称物质的微粒为“端”，意思是不可分割的质点。但在战国时代，有一本著作《庄子·天下篇》中却提到了物质无限可分的思想。与此同时，公元前5世纪的古希腊哲学家德谟克里特把物质碎片小到不可再分的最小组成单位称为“原子”（意思是“不可分割”）。在他的观点中，原子是最微小的不可分割的物质微粒。

19世纪，化学家道尔顿进一步阐述了原子学说的基本观点：化学元素由非常微小的、不可分割的物质微粒——原子组成，原子在所有化学变化中均保持自己独特的性质；同一元素的所有原子，各方面性质相同，而不同元素的原子有自己独特的性质；元素的原子以简单数值比相结合时就发生化合。由此近代原子理论得以建立。然而，道尔顿的学说不能从化合比例决定原子的相对重量。1811年阿伏伽德罗提出了分子的概念（尽管当时不被人接受）。19世纪初原子分子学说的出现，是近代化学发展过程中的重要里程碑。

1897年，汤姆生在研究阴极射线的时候，发现了原子中电子的存在，这打破了“原子不可分割”的理念，明确地向人们昭示：原子是可以继续分割的，

它有着自己的内部结构。汤姆逊当时因缺乏实验证据，于是通过想象勾勒出这样的图景：原子呈球状，带正电荷。而带负电荷的电子则一粒粒地

“镶嵌”在这个圆球上。这样的一幅图画，就是史称的“葡萄干面包模型”。

1910年卢瑟福和学生们利用高能α粒子（质量数为4，带两个正电荷）去轰击一张极薄的金箔，想通过散射来确认“葡萄干面包”的大小和性质。但是不可思议的情况出现了：当一束平行的α—粒子射向一金属薄片时，穿过薄片的α—粒子绝大多数都是直线前进的，只有极少数（约万分之一）的α—粒子发生了偏转，其中有些α—粒子偏转的程度较大，甚至被反射回来。这样就发生了所谓的α—粒子散射现象。根据以上实验结果，可以得出以下结论：（1）每个原子中央都有一个带正电荷的原子核，核外有若干电子绕核旋转。原子核和电子之间是十分敞空的，并存在着电场，电场把核和电子束缚在一起，形成相对稳定的原子。

（2）原子核所带的正电量与核外电子的负电总量相等。所以整个原子是电中性的。

（3）由于电子的质量很小，因此原子的质量几乎全部集中在原子核上。

但是，这个看似完美的模型却有着自身难以克服的严重困难。因为物理学家们很快就指出，带负电的电子绕着带正电的原子核运转，这个体系是不稳定的，两者之间会放出强烈的电磁辐射，从而导致电子一点点地失去自己的能量，作为代价，它便不得不逐渐缩小运行半径，直到最终“坠毁”在原子核上为止，整个过程用时不过一眨眼的工夫。

1913年，丹麦物理学家卢瑟福的学生玻尔在研究了氢原子光谱(原子中电子在能量变化时所发射或吸收的一系列光所组成的光谱。光谱是不连续的)后，根据量子力学观点，提出了新的原子结构模型，其要点有：（1）原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。（2）不同原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的，即量子化的。（3）原子核外电子可以在不同的轨道上发生跃迁。当电子吸收了能量（如光能、热能等）后，就会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道的电子不稳定，会回到能量较低的轨道上，就会发射出光子，发出光的波长取决于两个轨道的能量之差。

20世纪初，科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律，认识到原子核外电子的远动不遵循经典力学的原理，必须用量子力学的模型描述核外电子的远动。

1919年，卢瑟福用α粒子撞击氮原子核而发现质子；1932年，英国人查德威克用α粒子撞击铍原子核而发现中子。此时人们才发现：原子核还可以分为质子和中子。在原子核中或核反应中还有一些其它的亚原子粒子，并且已经建立了中子和质子的组成与被称为“夸克”的基本粒子的有关理论。

2、原子由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子构成。一个质子带一个单位正电荷，一个电子带一个单位负电荷，原子中质子数等于核外电子数，整个原子呈电中性。质量数=质子数+中子数。

一个原子的表示：

3、元素的种类只有114种，而原子的种类远不止114种。造成这种现象的原因是由于大多数元素都有同位素的缘故。各种天然的同位素原子在自然界中的丰度（即原子个数百分比）是固定的。

4、关于相对原子质量的几个概念

（1）原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得，原子的真实质量很小，记忆、使用很不方便，所以科学上一般不直接使用原子的真实质量，而采用原子的相对质量。

（2）原子（核素）的相对原子量（同位素的相对原子量）：指的是某一种原子的相对质量，即指各同位素原子的绝对质量分别与12C的绝对质量1/12的比值。（3）原子（核素）的质量数（同位素的质量数）：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得的数值）

（4）元素的相对原子质量：指某元素各种同位素的相对原子质量与该同位素原

=A×a%+B×b%+C×子所占的原子个数百分比（即丰度）的乘积之和。即M

X

c%+……，其中A、B、C表示各同位素的相对原子质量，a%、b%、c%分别为自然界中各种天然同位素原子所占的原子个数百分比，M

是元素X的相对原子质量。

X

元素周期表中查得的原子量就是这样计算出来的。

（5）元素的近似相对原子质量：在上式中，若用同位素的质量数代替同位素相对原子质量，所得结果即为该元素的近似相对原子质量。

一．原子核外电子的排布规律

1:有关能级

玻尔原子模型将核外电子的分布情形，由内向外可分为几个壳层，以n的大小表示壳层能量高低的顺序，此一顺序称为能级，n越大表示该壳层的能级越高。

当n=1时为最靠近原子核，能级最低的第一层，成为K层，n = 2,3,4