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1、 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 结构 性质 决定 宇宙大爆炸 宇宙大爆炸 宇宙大爆炸 宇宙大爆炸 宇宙大爆炸 2h后 诞生 大量的氢 大量的氦 极少量的锂 原子核的 熔合反应 合成 其他元素 一 开天辟地 原子的诞生 第一节 原子结构 1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论 1 原子的诞生 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
2、地球年龄已有46亿年 思考与交流 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 电子云模型电子云模型 近代科学原子论 1803年 一切物质都是由最小的 不能再分的粒子 原 子构成 原子模型 原子是坚实 的 不可再分的实心球 英国化学家道尔顿 J Dalton 1766 1844 道尔顿原子模型 原子
3、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 在于各种原子之中 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 体内 电子像面包里的 葡萄干镶嵌其中 英国物理学家汤姆生 J J Thomson 1856 1940 汤姆生原子模型 汤姆生原子模型 粒子散射实验 1909年 原子有核 卢瑟福和他的助手做了 著名 粒子散射实验 根据实验 卢瑟福在 1911年提出原子有核模 型 卢瑟福原子模型 又称 行星原子模型 原子 是由居于原子中心的带 正电的
4、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 E Rutherford 1871 1937 卢瑟福原子模型 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 子理论改进了卢瑟福的 模型 玻尔原子模型 又称分 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 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 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 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
5、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 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 电子云 现代物质结构学说 3 原子的构成 原子 原子核 核外电子 质子 中子 二 核外电子排布规律 1 1 核外电子的运动特征 核外电子的运动特征 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 没有固定的运动轨迹 也无法测出某一时刻具 体位置 遵循概率率分布统计规律 2 能层与能级 1 能层 在多电子的原子核外电子
6、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 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 1234567 KLMNOPQ 2 能级 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 能量可以不同 还可以把它们分成能级 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
7、顺序 这个 排布顺序被称 为构造原理 构造原理中排布顺序的实质 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 各能级的能量高低顺序 构造原理中排布顺序的实质 4 不同层不同能级可由下面的公式得出 各能级的能量高低顺序 n l 数值大的能量高 数值相同的由n决定 1234567 KLMNOPQ n l 0123 spdf 5f 6d 7p 4f 5d 6p 7s 4d 5p 6s 3d 4p 5s
8、3p 4s 2p 3s 2s1s能级 87654321n l 能级 87654321n l 4 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 写出第四周期元素的原子核外电子排布式 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 29Cu 6 32Ge 原子的简化电子排布 Ne 3s1 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 He 2s2
9、2p4 Si Ne 3s23p2 Fe Ar 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 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 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 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 1s22
10、s22p2 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 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 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
11、道图 6 原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳 8个电子 氦原子是2个 次外层最多只能容纳18个电子 倒数第三层最多只能容纳32个电子 每个能层最多只能容纳2n2电子 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 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 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 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 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
12、 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 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 铁离 子 1s22s22p63s23p63d64s2 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 1s22s22p63s1
13、3p2 2 Cl 1s22s22p63s23p5 3 S 1s22s22p63s33p3 4 K 1s22s22p63s23p63d1 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 有 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 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
14、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 3 基态与激发态的关系 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 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 基态原子激发态原子 吸收能量 释放能量 1s22s22p63s2 1s22s22p63s13p1 吸收能量 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
15、子光谱 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 锂 氦 汞的吸收光谱 锂 氦 汞的发射光谱 化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存 在与含量等 6 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 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 关键词 下图是锂 氦 汞的吸收光谱和发
16、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 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 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 A 1s2 B 3s23p1 C 2s22p6 D ns2np3 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 变成激发态原子 电子从较 高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至 基态时 将 能量 光 辐射 是电 子 能量的重要形式之一 原子的电
