第一节原子结构课件

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1、高中化学 选修3 第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,教学目标,一、知识与能力 1.进一步认识原子核外电子的分层排布 ，知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 2.知道原子核外电子的能级分布及其能量关系，能用符号表示原子核外的不同能级 3.从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 二、教学重点：1.原子核外电子的能层分布及其能量关系 2.原子核外电子的能级分布及其能量关系 三、教学难点：知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 四、教学方法： 讲授法、指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法等,1、进一步认识原子核外电子的分层排

2、布 2、知道原子核外电子的能层分布及其能量关系 3、知道原子核外电子的能级分布及其能量关系 4、能用符号表示原子核外的不同能级，初步知道量子数的涵义 5、了解原子结构的构造原理，能用构造原理认识原子的核外电子排布 6、能用电子排布式表示、简化电子排步式常见元素（136号）原子核外电子的排布,学习目标,1、德膜克利特 2、道尔顿 3、门捷列夫 4、居里 5、汤姆逊,6、卢瑟福 7、玻尔 8、查德威克 9、德布罗依 现代大爆炸宇宙学理论,下列科学家在物质结构方面，提出了怎样的观点？或有怎样的重要发现？,一、物质结构理论的发展史（了解）,德膜克利特,1、 德膜克利特,（希腊）,公元前500年，,提出

3、物质由原子组成,返回主题,道尔顿,2、 道尔顿,（英国）,1808年，,提出：,一种元素是由完全相同的原子构成的； 不同元素的原子互不相同； 化合物的分子是这些原子化合而成的。原子是化学上的最小微粒。,返回主题,门捷列夫,3、 门捷列夫,（俄国）,1869年，,建立了根据原子量大小排列的周期表，揭示了原子结构与元素性质有关系,返回主题,居里夫妇,4、 居里夫妇,（法国）,1898年，,发现镭，发现原子可以分裂,返回主题,汤姆逊,5、 汤姆逊,（英国）,1897年，,发现所有原子都含有带负电的粒子电子。汤姆逊的原子模型象带正电的“蛋糕”里夹着许多带负电的“葡萄干”,返回主题,卢瑟福,6、卢瑟福,

4、（英国）,1907年，,做了著名的 粒子散射实验，表明正电荷在原子的中心，负电荷（电子）在正电荷周围运动，就象飞蛾在灯泡四周乱飞那样。原子的大部分是空空洞洞的空间。,返回主题,玻尔,7、 玻尔,（丹麦）,1913年，,提出原子中心的这个正电荷叫原子核，它几乎占去了原子的全部质量，但体积却很小，电子（其质量可忽略不计）象行星绕太阳公转那样围绕着原子核高速运转，是个“小太阳系”,返回主题,查德威克,8、 查德威克,（英国）,1932年，,发现了原子核中有电中性的中子。,返回主题,德布罗依,9、 德布罗依,（法国）,1924-1935年，,提出：每一种运动着的粒子，象光一样，都有与它相联系的波动性。

5、三年以后，戴维逊（美国）和汤姆生（英国）各自独立地解释了他们的电子衍射实验结果。,返回主题,返回主题,现代大爆炸宇宙学理论认为：,我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约2小时，诞生了大量的氢、少量的氦及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。,现代大爆炸宇宙学理论,原子核外电子的排布遵循哪些规律？,知识回顾,（2）每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2个,（3）最外层电子数最多不超过8个，若K层为最外层，电子数最多不超过2个；,（4）次外层电子数最多不超过18个。,（1）电子总是尽先排在能量最低的电子层里,能层：在多电子原子的核外电子

6、的能量是不同的，按电子能量的差异，可以将核外电子分为不同的能层（电子层）,能级：在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级（电子亚层）,二、能层与能级,思考：同能层的电子能量一定相同吗？,名称,序数n,符号,能 层,能级,最多电子数,能层最多可容纳电子数,一,二,三,四,五,六,七,符号,问题1,问题2,问题3,学与问,原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）之间存在什么关系？,每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个,不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）之间存在什么关系？,能级数等于该能层序数,英文字母相同的不同能级中，所容纳的最多电

7、子数是否相同？,相同,挑战题,第五能层中所能容纳的最多电子数是多少？说出你推导的两种方法。,第一，依据每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个，当n=5， 2n2=50,第二、第五能层中有5个能级5s、5p、5d、5f、5g，最多电子数分别是2、6、10、14、18，所能容纳的最多电子数为50,道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：原子是不能再分的微粒；同种元素的原子的各种性质和质量都相同；原子是微小的实心球体。从现代原子分子学说的观点看，你认为不正确的是（ ） A 只有 B 只有 C 只有 D ,课堂，在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量 。在同一能层中，各

8、能级的能量按s、p、d、f的次序 。 理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有3个能级分别为 。,思考: 宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?,宏观物体的运动特征：,可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。,微观物体的运动特征：,电子的质量很小，只有9.1110-31千克； 核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）； 电子的运动速度很快；,测不准,(1)电子运动的特点：_ _ _ 因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用_的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外

9、电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定_。,质量极小,运动空间极小,极高速运动,统计,它在原子核外各处出现的概率,图中 表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次,小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。,* 电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。,常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，称为电子云轮廓图。,2、原子轨道,1、电子云,是电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,思考：电子云 图很难绘制，怎么办？,电子在原子核外的空间运动状态,思考 ：有没有比画轮廓图更简单的？,三、电子云和原子轨道,电子云,电子云轮廓图,球,半径越

10、大,1） S能级的原子轨道是_形的，能层序数（n）越大，原子轨道的_。,S能级的原子轨道图,2）P能级的原子轨道是_形的，每个P能级有_个轨道，它们互相垂直，分别以_、_、_为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而_。,哑铃,3,Px,Py,Pz,增大,P能级的原子轨道,1s,2s，2p,4s,4p,4d,4f,3s,3p,3d,1,1+3,1+3+5,1+3+5+7,n2,2,8,18,32,2n2,小结：,1各原子轨道的能量高低比较,（1）nsnpndnf,（2）1s2s3s4s,（3）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等： 2Px2Py2Pz,思考,为什么钾的电子排布不是2、8、9

11、，而是2、8、8、1呢？可以2、8、7、2吗？,四、构造原理与电子排布式,各能级的能量高低顺序,ns(n-2)f(n-1)dnp,n表示能层序数,四、构造原理与电子排布式,（1）根据构造原理，电子所排的能级顺序为：_,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f ,（2）原子的电子排布式：,氢 H 钠 Na 钾 K,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p64s1,1s1,下列各原子的电子排布正确的是（） A.Be1s22s12p1 B.C1s22s22p2 C.He1s12s1 D.Cl1s22s22p63s23p5,BD,2.书写下列原子的电子

12、排布式,S Fe Sc V Se Ga Br,练习：,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 1s22s22p2,D,思考与交流,电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成【Ne】3s1。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出O、Si、Fe的简化电子排布式吗？,上式方括号里的符号的意义是 _.,试写出6、13、19、25号（锰）元素的简化电子排布式：,该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构,（3）原子的简化电子排布：,钠 Na,Ne3s

13、1,在日常生活中，我们看到许多可见光如灯光、霓虹灯光、激光、焰火与原子结构有什么关系呢？,这些光现象是怎样产生的?从原子中电子能量变化的角度去认识光产生的原因。,五、能量最低原理、基态与激发态、光谱,能量最低原理:,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,基态原子: 处于最低能量的原子 (稳定),电子放出能量,电子吸收能量,激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级,变为激发态原子,(不稳定),前面提到的焰色反应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

14、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：,可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量,表现为光的形式,用光谱仪摄取,得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,光谱：,按一定次序排列的彩色光带。,锂、氦、汞的发射光谱,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,用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光

15、谱,课堂练习,1、关于光谱分析，下列说法错误的（ ） A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的 特征谱线 B、光谱分析不能用连续光谱 C、光谱分析既可以用发射谱也可以用吸收光谱 D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成,D,3、在太阳的光谱中有许多暗线，这表明（ ） A、太阳内部含有这些暗线所对应的元素 B、太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素 C、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素 D、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素,课堂练习,D,2、 当镁原子由1s22s22p63s2 1s22s22p63p2时，以下说法正确 的是（ ） A镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量 B镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量 C镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量 D镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量,A,课堂练习,3、判断下列表达是正确还是错误 1）1s22p1属于基态； 2）1s22s2 2p63s2 3p63d54s1属于激发态； 3）1s22s2 2p63d1属于激发态； 4）1s22s2 2p63p1属于基态；,答案： (1) x(2) x(3)(4