原子结构与性质：第一节原子结构解读

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1、化学 选修（三） 原子结构,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,分子结构,原子结构,晶体结构,物质结构,性质,决定,应 用,原子结构,2、人类认识原子的过程,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。,近代原子论,发现电子,带核原子结构模型,轨道原子结构模型,电子云模型,回忆,1. 化学变化中最小的微粒是什么？

2、 2. 原子能否再分呢？原子如何构成？ 3. 原子核的构成如何？,回顾：原子的构成,原子,原子核,核外电子,质子,中子,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,大量的氢 大量的氦 极少量的锂,其他元素,第一节 原子结构,1932年勒梅特首次提出了现代大爆炸宇宙理论,一、开天辟地原子的诞生,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18），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。,二、能层与能级,（1）能层（即电子层）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。,能

3、层的表示,依据核外电子的能量不同： 离核远近：近 远 能量高低：低 高,核外电子分层排布结果,（1）各能层最多能容纳2n2个电子。 即：能层序号 1 2 3 4 5 6 7 符 号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 （2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时 不超过2个）；次外层电子数最多不超过18 个；倒数第三层不超过32个。,原子核外电子分层排布规律：,（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近 的能层，然后才由里往外，依次排在能量 较高能层。而失电子总是先失最外层电子。,注意： 以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。

4、,巩固练习:,根据核外电子排布规律，写出16S 、18Ar 、19K、26Fe的原子结构示意图 答案：,（2）能级,能级的表示方法及各能级所容纳的最多电子数：,在多电子原子中，同一能层的电子，能量可能不同，还可以把它们分成能级。,表示第4能层d能级上排布6个电子,1、每一个能层所包含能级的个数与能层的序数有什么样的关系？,2、每一个能层所包含能级从哪个能级开始的？依次是什么能级？,3、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？ s、p、d、f 能级所容纳最多电子数分别是多少？,4、 “4d6”的含义是什么？,问题思考：,小结：,1、每一能层中所含能级个数与能层序数n相等 即能级数

5、 = 能层序数,2、每一能层中的能级都从S能级开始依次ns、np、 nd、nf,3、同一能层中EnsEnpEndEnf,4、s、p、d、f各能级最多可容纳的电子数依次为 1、3、5、7的二倍,5、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同,1构造原理 (1)含义 在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是：电子先排在能量_的能级上，然后依次排在能量_的能级上。,低,较高,三、构造原理与电子排布式,（2）思考感悟 (1)“能层越大，能级的能量越高。”对吗？ (2)为什么K原子的原子结构示意图不是,（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

6、的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,核外电子总是尽量先排布在能量较低的能级，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能级。,【提示】 (1)从构造原理图中可以看出能级的能量高低除了符合E(ns)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。 (2)由于出现能级交错现象，K原子排满第一层和第二层后，在排第三层时，先排满3s能级、3p能级，最后一个电子进入4s能级而不是3d能级，所以它的原子结构示意图为：,构造原理中排布顺序的结果,1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： nsnpndnf 2)英文字母相同的不同能级

7、的能量高低顺序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d 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)称为能级交错现象,-各能级的能量高低顺序,2、电子排布式：,氢 H 钠 Na 钾 K,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p64s1,1s1,用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。,原子的简化电子排布：,Ne3s1,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？,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,O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2 Fe：Ar

8、3d64s2,钠 Na的简化电子排布：,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 （ ） AE(3s)E(2s)E(1s) BE(3s)E(3p)E(3d) CE(4f)E(4s)E(3d) DE(5s)E(4s)E(4f),练习： 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,C,A,3下列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 1s22s22

9、p2 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,D,C,五、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。,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

10、轨道,f能级的原子轨道图,六、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,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,电子优先占据能量较低的轨道,1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反,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,（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,轨道表示式（电子排布图）,写出8O、19K、24Cr、 29Cu电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式、轨道表示式。,以下是表示铁原子和铁

11、离子的3种不同化学用语。,1s22s22p63s23p63d64s2,1s22s22p63s23p63d5,3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息?,四、能量最低原理、基态与激发态、光谱 1能量最低原理 现代物质结构理论证实，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,（3）基态与激发态相互转化的关系,2、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。基态原子稳定。,（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。激发态原子不稳定，又跃迁回较低能级，并释放能量。,吸收能量,释放能量,1s22s22p

12、63s2 基态鎂原子,1s22s22p63s13p1 激发态鎂原子,吸收能量,释放能量,（4）要点提示： 光辐射是电子释放能量的重要形式之一 日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都和核外电子发生跃迁后释放能量有关。,3.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。,光谱与光谱分析 (1)光谱形成原因 不同元素的原子发生_时会吸收或释放不同的光。 (2)光谱分类 根据光是被吸收或释放，可将光谱分为_ 和_，总称_。,跃迁,吸收光谱,发射光谱,原子光谱,锂、氦、汞的发射光

13、谱,锂、氦、汞的吸收光谱,特征:暗背景, 亮线, 线状不连续,特征:亮背景, 暗线, 线状不连续,发射光谱,吸收光谱,(3)光谱分析 在现代化学中，利用_上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。,原子光谱,化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等,（4） 光谱分析的应用：,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。,下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的,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吸收光谱，图_是原子由激发态转化为基态时的发射光

14、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。,四.能量最低原理、基态与激发态、光谱,基态与激发态相互转化的应用,焰色 反应,焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。,焰火呈现五颜六色的原因,现代原子结构理论认为，在同一电

15、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 周期， 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（ ） A1s2 B3s23p1 C2s22p6 Dns2np3,_ ,简称能量最低原理。 _叫做基态原子,当基态原子的电子吸收能量后，电子会_，变成激发态