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1、高三化学 第一章第1节原子结构 一 原子构成 1 原子 组成物质的一种微粒 在化学反应中不可分 原子是电中性的 原子有大小 质量 间隔 运动 原子半径一般在10 10m数量级范围内 一个原子的质量等于M NA原子是由居于原子中心的原子核和核外电子构成 原子核很小 但原子的质量主要集中在原子核上 原子核由质子和中子构成 一 原子构成 原子中各微粒之间有如下关系 质子数 中子数 质量数质子数 核外电子数 核电荷数 原子序数简单离子中各微粒之间有如下关系 质子数 中子数 质量数阳离子 电子数 Z n阴离子 电子数 Z n 一 原子构成 由原子直接构成的物质有单原子单质如 He单质型原子晶体如 C S
2、i化合物型原子晶体如 SiO2SiC 二 同位素 元素 具有相同核电荷数 即质子数 的同一类原子的总称 注 同一类原子 就是指质子数相同 中子数不同的各同位素的原子或离子 元素只讲种类不论个数同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的原子互称为同位素 二 同位素 同一元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同 但物理性质可能有差异 在自然界里 某元素不论是以游离态还是化合态存在 各种同位素原子所占的百分比 摩尔百分比 一般是不变的 在自然界里 各种同位素原子所占的百分比 摩尔百分比 也叫丰度 原子构成的表示方法 AZX 人们发现了109种元素 但原子的的种类远远不止109种 二 同位素 几种概念比
3、较 原子 质子数 元素种类 中子数 原子种类 单质 化合物 有机物 元素 分子式 通式 类别 官能团 结构 物理性质 结构 分子组成 二 同位素 注 虽然H2 D2是同种元素形成的不同单质 但不属于同素异形体 它们的关系也不是同位素 同种元素的同位素可组成不同的单质和化合物 如H2O与D2O是不同的分子 D2与T2也是不同的分子 23592U是制造原子弹和核反应堆的原料 D T是制造氢弹的原料 三 相对原子质量 原子量 原子的原子量 同位素的原子量 以12C的一个原子的质量的十二分之一为标准 其它原子的质量与它相比较所得的数值 叫做该种原子的相对原子质量 原子量 原子量和一个原子的质量及原子的
4、摩尔质量是三个完全不同的概念 原子量是相对数值 一个原子的质量是一个绝对数值 摩尔质量则是6 02 1023个原子的质量 单位是克 三 相对原子质量 原子量 如 一个Cl 37原子的质量为6 144 10 26Kg而Cl 37原子的相对原子质量是36 966 1molCl 37原子的质量约是37g 元素的原子量 是用该元素各种天然同位素原子的丰度与各同位素相对原子质量计算出来的一个加权平均值 三 相对原子质量 原子量 如 氯元素的原子量计算如下34 969 0 7577 36 966 0 2423 35 4846同位素原子量丰度元素的原子量质子的相对质量为1 007 中子的相对质量为1 008
5、 都近似为1 三 相对原子质量 原子量 元素原子量与原子原子量比较 同位素相对原子质量 丰度 等于质量数 同位素质量数 丰度 三 相对原子质量 原子量 注 1 原子的相对原子质量也叫同位素相对原子质量2 国际原子量表 中列出的是元素的相对原子质量 为什么 中子的相对质量为1 008 质子的相对质量为1 007 而由17个质子和18个中子组成的氯 35原子的相对原子质量只有34 969 四 电子云 要点 电子带一个单位的负电荷 有质量 无大小 在原子核外高速运动 没有确定的轨道 与宏观物体运动的区别 电子数特别是最外层电子数决定元素的化学性质 电子得失是氧化还原反应的本质 电子具有波粒二象性即粒
6、子性如有质量 波动性如电子能发生类似于波的衍射等 四 电子云 照相机 氢原子 电子云示意图好象有一团电子所形成的云雾笼罩在氢原子核周围 这就是通常形象地描述氢原子核外电子运动的电子云图中小黑点多的区域电子出现的机会多 小黑点少的区域电子出现的机会少 这是一个统计概念 五 核外电子的运动状态 1 电子层 电子在原子核外是分层排布的 电子的能量有大小 离核近的电子能量小 离核远的电子能量高 电子层用1234 或KLMN 等来表示 各电子层的能量关系 E1 E2 E3 E4 五 核外电子的运动状态 2 电子亚层 电子云的形状 同一电子层上的电子的能量仍有高低不同 又分为电子亚层 电子亚层有 s p
7、d f等同一电子层内各亚层的能量关系 Es Ep Ed Ef s电子云 特点 球面对称分布 无方向性 p电子云 特点 相交于原点的两个纺锤型曲面无正负有极大值 3 电子云的伸展方向 轨道 S电子云为球形共一个伸展方向 p电子云为纺纺锺形有三个伸展方向 分别为三维坐标的X Y Z三个方向 一个伸展方向为一个轨道 同一电子层中同一亚层中的各轨道的能量是相同的 4 电子的自旋 可分别用 或 两个符号表示 五 核外电子的运动状态 六 核外电子的排布 一 排布规律1 能量最低原理 原子核外的电子总是尽量先占有能量最低的的轨道 只有当能量最低的轨道被排满以后 电子才依次占有能量较高的轨道 1s2s2p3s
8、3p4s3d 电子排布顺序 能量升高能级交错现象 六 核外电子的排布 2 泡利不相容原理 在同一原子中不可能出现四个方面的运动状态完全相同的两个电子 所以每个电子层最多容纳的电子数为2n2个 电子层电子亚层 轨道 各电子层轨道数1s1 122sp1 3 4 223spd1 3 5 9 324spdf1 3 5 7 16 42n n2最外层不超过8个电子 n 2 次外层不超过18个电子 倒数第三层不超过32个电子 这些规律都是由电子亚层的能级高低决定的 3 洪特规则 在同一亚层的不同轨道中 电子倾向于尽可能分占不同的轨道 而且自旋方向相同 如2p亚层如有3个电子 它们的排布应是 而不是 六 核外
9、电子的排布 七 原子结构的表示法 1 结构示意图 原子 SiSKClN离子 S2 Ca2 Al3 F 2 电子式 原子 POCClNa阳离子 H K 阴离子 O2 Cl I H 3 电子排布式 主族元素 前20号元素 91016206813184 轨道表示式 了解5 价电子构型 主族元素价电子构型 A A A A A A A0ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns2np6 总结1 20号元素微观结构的特点 1 稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同 与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子结构相同 与He原子电子层结构相同的
10、离子有 H Li Be2 与Ne原子电子层结构相同的离子有 与Ar原子电子层结构相同的离子有 2 核外有10 18 个电子的分子 总结1 20号元素微观结构的特点 3 元素的原子结构的特殊性A 原子核中无中子 B 最外层有1个电子的元素 C 最外层有2个电子的元素 D 最外层电子数等于次外层电子数的元素 E 最外层电子数是次外层电子数2倍的元素 3倍的元素 4倍的元素F 电子层数与最外层电子数相等的元素 总结1 20号元素微观结构的特点 G 电子总数为最外层电子数的2倍的元素 H 次外层电子数是最外层电子数2倍的元素 I 内层电子数是最外层电子数2倍的元素 J M层上未成对电子数为1个的元素 K M层上未成对电子数为2个的元素 L M层上未成对电子数为3个的元素 M s电子等于p电子的元素 N s电子数是p电子数2倍的元素
