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1、新课标人教版选修三物质结构与性质,第一章原子结构与性质 第一节原子结构,2018年11月9日星期五,化学 选修三,原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,原子结构,原子结构与元素的性质,共价键,分子的立体结构,分子的性质,晶体的常识,分子晶体与原子晶体,金属晶体,离子晶体,第一章 原子的结构与性质,第一节 原子结构,一、开天辟地原子的诞生,1、原子的诞生,宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子 极少量锂原子,140亿年后的今天： 氢原子占88.6% 氦原子为氢原子数1/8 其他原子总数不到1%,99.7%,2、地球中的元素,绝大多数为金属元素,包括稀有气体在内的非金属仅22种,地壳中
2、含量在前五位：O、Si、Al、Fe、Ca,3、原子的认识过程,古希腊哲学家留基伯和德谟克立特,思辨精神,原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒,1803年 道尔顿（英）,原子是微小的不可分割的实心球体,1897年，英国科学家汤姆生,枣糕模型,1911年，英国物理学家卢瑟福,电子绕核旋转的原子结构模型,1913年，丹麦科学家玻尔 行星轨道的原子结构模型,1926年，奥地利物理学家薛定谔等 以量子力学为基础提出电子云模型,原子,原子核,核外电子,质子,中子,（正电）,不显 电性,（负电）,（正电）,（不带电）,分层排布,与物质化学性质密切相关,核外电子是怎样排布的？,二、能层与能级,1、能层,
3、电子层,能层名称,能层符号,一 二 三 四 五 六 七,K L M N O P Q,从K至Q ，能层离核越远，能层能量越大,每层最多容纳电子的数量：2n2,2、能级,同一个能层中电子的能量相同的电子亚层,能级名称：s、p、d、f、g、h,能级符号：ns、np、nd、nf,n代表能层,能层: 一 二 三 四,K L M N ,1s,2s 2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,能级：,最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14,3、注意问题,能层与能级的关系,每一能层的能级从s开始，s,p,d,f,能层中能级的数量不超过能层的序数,能量关系,EKEL EM EN,EnsEnp
4、 End Enf,EnsE(n+1) s E(n+2) s E(n+3) s,EnpE(n+1)p E(n+2)p E(n+3)p,任一能层的能级数等于该能层的序数，依次用ns、np、nd、nf等表示,不同能层中，能级的能量高低是 1s2s3s4s.,2p3p4p,不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同,以s、p、d、f排序的各能级可容纳的的最多电子数 依次为2、6、10、14,1、3、5、7的二倍。,在同一能层中，能级的能量高低是 nsnpndnf,能级分裂,K L M N O,+,能级,1s,2s 2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,能级（电子亚层）,在多电子原子中，
5、同一能层的电子，能量可以不同，可以把它们分成能级。,最多容纳电子数,2,2,6,2,6,10,2,6,10,14,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,2,2,2,2,6,6,6,10,10,14,2,2n2,8,18,32,2n2,2n2,2n2,三、构造原理与电子排布式,1、构造原理,多电子基态原子的电子按能级交错的形式排布,电子排布顺序,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p,2、电子排布式,例：写出Zn的电子排布式,Zn为30号元素，电子共30个,依据构造原理,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
6、0,书写时：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,写出K Ca Ti Co Ga Kr Br的电子排布式,电子排布式,Zn：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,Ar,简化,Zn：Ar 3d10 4s2,简化电子排布式,写出K Ca Ti Co Ga Kr Br的简化电子排布式,价层电子：主族、0族元素最外层 副族、族最外层和次外层,电子排布式,表示该能级填充的电子数目,能级,虽先排4s后排3d ，但电子排布式中先写3d，后写4s。26Fe（铁）电子排布式中最后2个能级应写为 3d64s2，而不能写成4s23d6。,在书写电子排布式时，能层低的能级要写在
7、左边， 不能按填充顺序写。,失电子的顺序：,从外层到内层逐渐失去,能层,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+ ：1s22s22p63s23p63d6,Fe3+ ：1s22s22p63s23p63d5,1s1,1s2 2s1,1s2,1s2 2s2,1s2 2s22p1,1s2 2s22p2,1s2 2s22p3,1s2 2s22p4,1s2 2s22p5,1s2 2s22p6,要求熟练书写136号元素原子的电子排布式,1s2 2s22p6 3s1,1s2 2s22p6 3s2,1s2 2s22p6 3s23p1,1s2 2s22p6 3s23p2,1s2 2s22p6 3
8、s23p3,1s2 2s22p6 3s23p4,1s2 2s22p6 3s23p5,1s2 2s22p6 3s23p6,1s2 2s22p6 3s23p6 4s1,1s2 2s22p6 3s23p6 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1,1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d8
9、4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p2,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2,【思考】是否所有元素的基态原子的电子排布都遵循构造 原理？,铬、铜、银、金等,【练习】请写出K+、S2-、 Cu2+ 离子的电子排布式？,K
10、+ ：1s22s22p63s23p6,S2- ：1s22s22p63s23p6,Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9,特殊规则,例：写出Cr和Cu的电子排布式,全满规则,半满规则,四、电子云与原子轨道,1、电子云,以量子力学为基础,处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,小黑点：概率密度,单位体积内出现的概率,小黑点越密概率密度越大,电子云,小黑点不是电子！,电子云轮廓图,电子出现的概率约为90%的空间,即精简版电子云,电子云轮廓图特点,a.形状,nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形,ns能级的电子云轮廓图：球形,np能级的电子云轮廓图：双纺锤形,b.电子云
11、扩展程度,同类电子云能层序数n越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张,2、原子轨道,电子在原子核外的一个空间运动状态,定义,原子轨道与能级,ns能级,ns轨道,np能级,npx轨道,npy轨道,npz轨道,nd能级,ndz2轨道,ndx2y2轨道,ndxy轨道,ndxz轨道,ndyz轨道,同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道,简 并 轨 道,原子轨道：,50%,90%,绘制电子云的轮廓图的方法：,等密度面,电子云轮廓图：表示电子在核外空间经常出现的区域。,常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，把这种电子云轮廓图称为原子轨道,原子轨道的电子云轮廓图,s轨道的电子云轮廓图,npx
12、轨道电 子云轮廓图,npy轨道电 子云轮廓图,npz轨道电 子云轮廓图,s能级的原子轨道图（球形）,ns能级只有一个原子轨道，球形,n越大，原子轨道半径越大,p能级的原子轨道图（纺锤形）,np能级有三个能量相等的原子轨道，px、py、pz，纺锤形，相互垂直。, n越大，原子轨道半径越大,nd轨道电子云轮廓图,d能级的原子轨道图,nd能级有5个能量相等的原子轨道,五、泡利原理和洪特规则,核外电子的基本特征,能层,能级,轨道,自旋,公转,自转,大范围,小范围,1、泡利原理,每个轨道最多只能容纳2个电子,且它们的自旋方向相反,2、洪特规则,电子总是优先单独地占据简并轨道,且它们的自旋方向相同,怎么填
13、,填多少,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，而且自旋状态相同。,总能量最低,能量最低原理的特例,推论：当轨道被电子半充满或全充满时最稳定。,【思考】从洪特规则解释Cr和Cu的核外电子排布？,即p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14全充满稳定,3、电子排布图,例：写出O原子的电子排布图,O原子的电子排布式：,1s2 2s2 2p4,1s2 2s2 2p4,Li,Be,B,C,1s,2s,1s,2s,2p,1s,2s,2p,1s,2s,N,O,1s,2s,2p,1s,2s,2p,F,Ne,1s,2s,2p,1s,2s,2p,【思考】请写出第二周期元素原子的
14、电子排布图（即轨 道表示式）？,【练习】某元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电 子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式 ？,【练习】请写出第四周期元素的电子排布的轨道表示式,O,2s,2p,F,2s,2p,【练习】某元素原子的L层上有3对成对电子。请写出该 元素原子的价层电子的轨道表示式 ？,C,2s,2p,原子结构的表示方法,原子结构示意图,电子排布式,O原子：1s2 2s2 2p4,电子排布图,O原子,六、能量最低原理、基态与激发态、光谱,1、能量最低原理,能量最低原理：原子电子排布遵循构造原理 能使整个原子的能量处于最低,基态原子：遵循泡利原理、洪特规则、能量 最低原理的原子,2、基态原子,基态原子吸收能量后，电子发生跃迁变为激发态原子,基态,激发态,吸收能量,释放能量,光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一,吸收光谱,发射光谱,原子光谱,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，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，总称原子光谱。,核外电子的跃迁,节日燃放的焰火与金属内层的电子跃迁有关,激光的产生与电子受激跃迁有关,3、光谱,吸收光谱,发射
