原子结构的发展史

原子结构的发展史Last revision on 21 December 2020

第一讲原子结构的发展史

学习目标：

1．了解原子结构的发展历史

2．熟悉相应化学用语表示方法

3．掌握微粒计算方法、概念差异的比较

4．掌握核外电子排布及其相关理论

教学过程：

1．发展历史与实验

原子结构模型的演变图中，⑴为道尔顿实心球式原子模型、⑵为卢瑟福行星运转式原子模型、⑶为汤姆生葡萄干面包式原子模型、⑷为近代量子力学原子模型、⑸为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变顺序的一组排列是A．⑴⑶⑵⑸⑷ B．⑴⑵⑶⑷⑸ C．⑴⑸⑶⑵⑷ D．⑴⑶⑸⑷⑵

2．组成原子的基本粒子之间的关系

（1）质子数决定_________的种类；质子数和中子数决定________的种类

（2）A Z X代表一个质量数为_______，质子数为_______，中子数为______，核外电子数为___________的原子

（3）质量数==_________ + ___________，对任一原子，核电荷数==_________；对中性原子，核外电子数==__________________

（4）Z X n-中核外电子数==______________，Z X n+中核外电子数==____________

课堂练习：

1：在物质结构研究的历史上，根据量子论的观点，首先提出原子核外电子在一系列稳定轨道上运动并较好地解释了氢原子光谱的科学家是

A．汤姆生 B．卢瑟福 C．道尔顿 D．玻尔

2．两种微粒的质子数和电子数都相等，它们不可能是

A．一种阳离子和一种阴离子 B．一种单质分子和一种化合物分子

C．一种分子和一种离子 D．一种原子和一种分子

2．核外电子排布的初步

核外电子以极高的速度、在极小的空间作应不停止的运转。不遵循宏观物体的运动规律（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。

可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。电子云——电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。电子云图中小黑点的疏密表示___________，成______________关系。

原子核外电子的运动特征

（一）电子层（又称能层）：分层依据：能量的较大差别；

电子运动的主要区域或离核远近的不同。

（二）原子轨道——电子亚层

轨道的类型不同，轨道的形状也不同。

用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。

原子轨道表示方法：表示为ns，np，nd，nf等。

原子轨道种类数与电子层序数_______。

（三）轨道的伸展方向

思考：各原子轨道的能量高低：（提高是多电子原子中，电子填充原子轨道时）

①相同电子层上原子轨道能量的高低：ns ___np____ nd _____ nf

②形状相同的原子轨道能量的高低：1s ____ 2s______3s______ 4s……

③电子层和形状相同的原子轨道的能量高低：2px____2py______2pz

巩固练习：

1．下列轨道含有轨道数目为3的是（）

A．1s B．2p C．3p D．4d

2．3d轨道中最多容纳电子数为（）

A．2 B．10 C． 14 D． 18

3．第三电子层含有的轨道数为（）

A．3 B． 5 C． 7 D． 9

4．用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低

⑴3s 3p ⑵2px 2py

⑶3s 3d ⑷4s 3p

5．以下能级符号不正确的是（）

A． 5s B． 4d C ．3f D． 6p

6．下列各电子层中不包含d亚层的是（）

A．N电子层 B．M电子层 C．L电子层 D．K电子层

（四）自旋方向

思考：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数

3．核外电子排布与周期表的关系

（1）构造原理关键点：一定要记住电子排入轨道的顺序，这是本章最重要的内容。从第四能层开始，该能层的ns与np能级之间插入了(n-1)层的d能级，第六能层开始还插入（n-2）f，其能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np

核外电子排布的表示方法：

____________________________________________________________________________ ___

（2）核外电子排布规律

A．最低能量原理：

B．_____________________原理：

C．_____________________规则：

（3）核外电子排布方法

以24Cr为例：

课堂练习：

1．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

2．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）

A. Ca2+ 1s22s22p63s23p6

B. O2- 1s22s23p4

C. Cl- 1s22s22p63s23p6

D. Ar 1s22s22p63s23p6

3．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： 1s2 2s22p6 3s13p2

（2）Cl： 1s2 2s22p6 3s23p5

（3） S： 1s2 2s22p6 3s33p3

（4） K： 1s2 2s22p6 3s23p63d1

（5）Ne： 1s2 2s22p6

4．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是A．构造原理 B．泡利原理 C．洪特规则 D．能量最低原理

5．下列原子结构与洪特规则有关的是

A．Cu原子的外围电子排布是 3d104s1而不是3d94s2。