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1、人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识课程标准要求课程标准要求1通通过过从从道道尔尔顿顿原原子子结结构构模模型型到到量量子子力力学学原原子子结结构构模模型型等等原原子子结结构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程。构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程。2通通过过汤汤姆姆生生原原子子结结构构模模型型、卢卢瑟瑟福福原原子子结结构构模模型型等等的的学学习习，体体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。3了了解解钠钠、镁镁、氧氧等等常常见见元元素素原原子子的的核核外外电电子子分分层层排排布布的的情情况况，化化学学反反应应中中电电
2、子子得得失失使使最最外外层层达达到到8电电子子稳稳定定结结构构的的事事实实。揭揭示示化化学反应的本质。学反应的本质。 4了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成。能根据原子组成符号判断原子的构成。核是由质子和中子构成。能根据原子组成符号判断原子的构成。知道同位素等概念。知道同位素等概念。 两千多万种化学物质两千多万种化学物质大多数由原子构成大多数由原子构成,而人类而人类对原子的认识和探索已经历了对原子的认识和探索已经历了2500多年直到多年直到20世世纪纪80年代，科学家才用扫描隧道显微镜观察到物体年代，科学家
3、才用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子可你有没有思考过下列问题？表面的原子可你有没有思考过下列问题？原子到底是什么原子到底是什么“东西东西”？科学家眼里的原子是怎样的？科学家眼里的原子是怎样的？科学家是怎样探索原子结构的？有哪些科学家为科学家是怎样探索原子结构的？有哪些科学家为探索原子结构作出了重大的贡献？探索原子结构作出了重大的贡献？历史历史1. 公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。一、原子结构模型的演变一、原子结构模型的演变 1所所有有物物质质都都是是由由非非常常微微小小的的，不不可可再再分分的的实实心心球球体即原子组成的；体即原子组成
4、的； 2同同种种物物质质的的原原子子其其质质量量、大大小小和和形形状状都都相相同同，不不同元素的原子不同，主要表现为质量的不同；同元素的原子不同，主要表现为质量的不同； 3原子不能被分割；原子不能被分割； 4原子是元素参加化学变化的最小单位，在化学反原子是元素参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失。应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失。 (一一)道尔顿的原子学说道尔顿的原子学说-提出原子论提出原子论 1803年，英国化学家道尔顿阐述了他的化学原子年，英国化学家道尔顿阐述了他的化学原子论。主要观点有：论。主要观点有： (二二)几种原子结构模型几种原子
5、结构模型 。 1汤姆生的原子结构模型汤姆生的原子结构模型-发现电子（带负电荷）发现电子（带负电荷） 1897年，汤姆生证明假设原子带正电的部分像年，汤姆生证明假设原子带正电的部分像“流流体体”一样均匀分布在球形的原子内，而负电子则嵌在球一样均匀分布在球形的原子内，而负电子则嵌在球体的某些固定位置。汤母生认为，正电荷均匀地分布在体的某些固定位置。汤母生认为，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型葡萄干面包式葡萄干面包式模型。模
6、型。 2卢瑟福的原子结构模型卢瑟福的原子结构模型-发现原子核结构发现原子核结构 1911年年，英英国国物物理理学学家家卢卢瑟瑟福福做做了了一一系系列列实实验验：当当用用一一束束平平行行的的a粒粒子子轰轰击击金金箔箔时时，发发现现绝绝大大多多数数a粒粒子子穿穿过过金金箔箔不不改改变变行行进进方方向向，只只有有极极少少数数的的a粒粒子子产产生生偏偏转转，其其中中个个别别的的甚甚至至反反方方向向折折回回。大大量量实实验验发发现现绝绝大大部部分分a粒粒子子穿穿过过金金箔箔时时不不改改变变行行进进方方向向、第第800010000个个a粒粒子子中中才才有有一一个个大大角角度度散散射射或或反反方方向向折折回
7、回。根根据据a粒粒子子散散射射实实验验，卢卢瑟福提出含核原子结构模型。他的主要观点是：瑟福提出含核原子结构模型。他的主要观点是：(1)(1)每每一一个个原原子子都都有有一一个个体体积积极极小小、极极密密实实的的核核 (2)(2)原原子子核核占占有有全全部部正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部的的原原子子质质量量 (3)(3)原原子子核核被被一一个个体体积积很很大大几几乎乎什什么么也也没没有有的的空空间间包包围围着着 (4)(4)原原子子核核外外的的空空间间里里极极稀稀疏疏地地散散布布着着电电子子，其其总总电电荷荷数数恰恰好与原子核中的正电荷相等好与原子核中的正电荷相等 3玻尔的原子结构模型玻尔的原
8、子结构模型-发现核外电子的能量发现核外电子的能量 玻玻尔尔把把化化学学、放放射射性性和和光光谱谱学学方方面面的的实实验验事事实实与与原原子子结结构构模模型型联联系系在在一一起起，在在研研究究氢氢原原子子光光谱谱产产生生的的原原因因中中发发展展了了原原子子结结构构理理论论。1913年年，玻玻尔尔提提出出了了新新的原子结构模型，其要点如下：的原子结构模型，其要点如下： (1)在在原原子子中中，电电了了不不能能沿沿着着任任意意轨轨道道绕绕核核旋旋转转，而而只只能能沿沿着着符符合合一一定定条条件件的的轨轨道道旋旋转转。电电子子在在轨轨道道上上运运动动时时，不不吸吸收或放出能量，处于一种稳定状态收或放出
9、能量，处于一种稳定状态 (2)原原子子中中的的电电子子在在不不同同轨轨道道运运动动时时可可具具有有不不同同的的能能量量，电电子子运运动动时时所所处处的的能能量量状状态态称称为为能能级级。电电子子在在轨轨道道上上运运动动时时所具有的能量只能取某些不连续数值所具有的能量只能取某些不连续数值(电子能量是量子化的电子能量是量子化的) (3)只只有有当当电电子子从从某某一一轨轨道道跃跃迁迁到到另另一一轨轨道道时时，才才有有能能量量的的吸吸收收或或放放出出。当当电电子子从从能能量量较较高高的的(E2)轨轨道道跃跃迁迁到到能能量量较较低低的的(E。)轨轨道道时时，原原子子就就放放出出能能量量。放放出出的的能
10、能量量转转变变为为一一个个辐辐射射能能的的光光子子，其其频频率率可可由由两两个个轨轨道道的的能能量量差差决决定定。玻玻尔尔提提出出的的原原子子结结构构模模型型，揭揭示示了了光光谱谱线线与与原原子子结结构构的的内内在在联联系系。由由于于这这一一开开拓拓性性的的贡贡献献，玻玻尔尔获获得得了了1922年年诺诺贝贝尔尔物理学奖。物理学奖。 4原原子子的的量量子子力力学学模模型型-核核外外电电子子的的运运动动和和电电子子排排布规律布规律 玻玻尔尔的的原原子子结结构构模模型型理理论论也也不不是是十十分分完完美美，在在解解释释氢氢以以外外的的多多电电子子原原子子的的光光谱谱线线时时，就就只只能能做做出出近近
11、似似的的估估计计，无无法法定定量量计计算算。科科学学家家们们经经过过13年年的的艰艰苦苦修修改改、验验证证、论论证证，终终于于在在1925年年1926年年，在在玻玻尔尔原原子子结结构构模模型型的的基基础础上上发发展展成成为为原原子子的的量量子子力力学学模模型型，其其核核心心是是薛薛定锷波动方程定锷波动方程。该模型已经受了半个多世纪的考验。该模型已经受了半个多世纪的考验。 原原子子的的量量子子力力学学模模型型包包括括了了玻玻尔尔所所采采用用的的量量子子化化能能级级的的概概念念，即即主主量量子子数数(主主层层)。此此外外还还提提出出其其他他量量子子数数以以说说明明电电子子的的能能量量，如如亚亚层层
12、和和轨轨道道数数。由由于于电电子子属属于于微微观观粒粒子子，具具有有波波粒粒二二象象性性，它它在在核核外外的的运运动动速速度度可可以以与与光光速速相相比比，很很难难同同时时准准确确地地测测定定它它的的速速度度和和位位置置，只只能能用用统统计计的的方方法法来描述，来描述，因而引入了因而引入了“电子云电子云”的概念。的概念。 小结小结原子结构模型的演变历史给我们的启迪原子结构模型的演变历史给我们的启迪化化学学认认识识发发展展的的形形式式与与科科学学认认识识发发展展的的形形式一样是继承、积累突破和革命。式一样是继承、积累突破和革命。实实验验方方法法是是科科学学研研究究的的一一种种重重要要方方法法，实
13、实验手段的不断进步是化学发展的一个关键。验手段的不断进步是化学发展的一个关键。科学研究、科学发现是无止境的。科学研究、科学发现是无止境的。 核外电子分层排布核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排布。电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高核外电子排布的一般规律：核外电子排布的一般规律：1、K层为最外层时，最多容纳电子数层为最外层时，最多容纳电子数-。2、其他各层为最外层最多容纳电子数、其他各层为最外层最多容纳电子数-。3、次外层最多容纳电子数、次外层最多容纳电子数-。4、倒数第三层最多容纳电子数、倒数第三层最多容纳电子数-。5、第、第n层最多容纳电子
14、数层最多容纳电子数-。2个个8个个18个个32个个2n2个个注意：多条规律必须同时兼顾。注意：多条规律必须同时兼顾。 各层电子的数目各层电子的数目 原子原子符号符号核电荷数核电荷数电子电子层层4、离子结构示意图、离子结构示意图辨析原子结构示意图和离子结构示意图辨析原子结构示意图和离子结构示意图注注意意：任任何何原原子子都都有有趋趋于于8电电子子（或或2电电子子）稳稳定定结结构构的的倾倾向向，因因此此活活泼泼的的原原子子会会发发生生电子得失电子得失5、离子化合物的形成、离子化合物的形成 共价化合物的形成共价化合物的形成 原子原子 核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数=原子
15、序数原子序数阳离子：质子数阳离子：质子数=核外电子数电荷数核外电子数电荷数阴离子：质子数阴离子：质子数=核外电子数电荷数核外电子数电荷数核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=原子序数原子序数核外电子数核外电子数离子离子你知道的微粒有哪些？原子：化学变化中的最小微粒。什么是原子什么是原子?原子核：原子的组成部分，位于原子的中心，由质子和中子构成，带正电的小微粒，所占的体积忽略不计.几乎集中了原子的所有质量。原子核二、原子的结构二、原子的结构1、原子的构成、原子的构成2.理解几个概念理解几个概念1、粒子的相对质量、粒子的相对质量原子的原子的质量数质量数：将原子核内所有：将原子核内所有质子质子和和
16、中子中子的相对质量，取整数加起来所的相对质量，取整数加起来所得的数值叫质量数得的数值叫质量数质量数质量数=质子数质子数+中子数中子数电子电子：原子的组成部分，位于原子核外围，带电子：原子的组成部分，位于原子核外围，带负电的小微粒负电的小微粒，带一单位负电荷带一单位负电荷,是质子质量的是质子质量的1/1836，在原子中质量可以不计在原子中质量可以不计，电子云电子云占占有了原子几乎所有的体积。有了原子几乎所有的体积。质子质子：原子核的组成部分，带正电的小微粒，一个质子：原子核的组成部分，带正电的小微粒，一个质子带一个单位的正电荷质子带一个单位的正电荷，相对质量相对质量是是1.007。电子云：电子云
17、： 电子围绕原子核作高速运动，就向云雾笼罩在电子围绕原子核作高速运动，就向云雾笼罩在原子核周围，我们形象称之为电子云。原子核周围，我们形象称之为电子云。相对质量：相对质量：是电子、质子、中子的质量与是电子、质子、中子的质量与12C原子质量的原子质量的1/12（1.6611027 kg）相比较所得的数值。）相比较所得的数值。 3. 质子、中子、电子的电性和电量怎样？1个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷中子不显电性中子 中子中子: 原子核的组成部分，不带电的小原子核的组成部分，不带电的小微粒微粒，相对质量是相对质量是1.008。离子离子：带电的原子或原子团。离子：带电的原子或原子团。分
18、子分子分子:保持物质化学性质的一种微粒。保持物质化学性质的一种微粒。质量数：质量数：原子核内所有质子和中子的相对质量取整数原子核内所有质子和中子的相对质量取整数加起来，所得数值称为质量数（加起来，所得数值称为质量数（A）。 用用X X表示元素，表示元素， Z Z表示数质子，表示数质子，N表示中子数则原子表示中子数则原子的表达式为：的表达式为：质量数（质量数（A）= 质子数（质子数（Z）+ 中子数（中子数（N） 核核电荷数荷数=核内核内质子数子数=核外核外电子数。子数。（原子状态）（原子状态）2、原子的表达方式、原子的表达方式ZX A来表示一个质量数为来表示一个质量数为A、质子数为、质子数为Z的
19、具体的具体的的X原子。原子。比如：比如： 6 12 C表示质量数为表示质量数为12，原子核内，原子核内有有6个质子和个质子和6个中子的碳原子。个中子的碳原子。 注意：注意： a、元素符号（、元素符号（X） 左上角写上质量数左上角写上质量数 左下角写上质子数左下角写上质子数 原子符号原子符号 X b、 原子质量（原子质量（m） 12C （m） 1/12 = 相对原子质量相对原子质量 = 摩尔质量摩尔质量 （g g/molmol） 质量数质量数 c、原子与对应离子比较，电子数不等，质子数、中子、原子与对应离子比较，电子数不等，质子数、中子、质量、相对原子质量、质量数仍相等。质量、相对原子质量、质量
20、数仍相等。 Cl1735-ab+dXca代表代表质量数质量数；b代表核代表核电荷数电荷数；c代表代表离子的价态离子的价态；d代表代表化合价化合价e 代表代表原子个数原子个数 ea、b、c、d、e各代表什么？1. 氧原子的质量数为16，质子数为8，那么它的中子数是多少？( 8 )2. 钠原子的质量数为23，中子数为12，那么它的质子数是多少？核外电子数是多少？ ( 11,11 )3. 硫的二价阴离子的核外电子数是18，中子数为17，那么它的质量数是多少？( 33 )解：因为 S2- 的核外电子数是18，即硫原子得 到 2 个电子后，是18，那么硫原子的核外电子数是16，则16+17=33。质子：
21、决定质子：决定元素的种类元素的种类，与中子共，与中子共 同决定原子的相对原子质量同决定原子的相对原子质量中子：决定中子：决定原子的种类原子的种类，与质子共，与质子共 同决定原子的相对原子质量同决定原子的相对原子质量电子：最外层电子数决定元素的电子：最外层电子数决定元素的 化学性质化学性质 微粒数计算微粒数计算 电子总数电子总数 质子总数质子总数 中子总数中子总数 D216O 128 10 （21）2 （168） 23Na35Cl 1117 28 （2311）（）（3517） OH 811 9 (168) （11） NH4+ 7141 11 （147）（）（11）4 微粒数计算微粒数计算 A、2
22、g g重水中多少个中子？重水中多少个中子？ D2O 中子中子20g 106.021023个个2g x 个个 B、R2含含x 个电子，质量数个电子，质量数A ，mgR2中多少个中子？中多少个中子？ R2 中子中子 Ag A（X2） 6.021023个个 mg g x 个个 3、核素和、核素和同位素同位素 同位素定义：同位素定义：质子数相同而中子数不同的同一元素质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。注意：的不同原子互称为同位素。注意：Z同：表示同一元素同：表示同一元素N不同：质量数不同：质量数A A不同，不同，原子原子也不同也不同 注意：注意：Z同：同一元素同：同一元素 ；N不同
23、：不同：A A不同，不同，原子原子也不同也不同 原子的种原子的种类是由是由质子数和中子数共同决定的。子数和中子数共同决定的。同同 位素是原子的互称，是单质的互称。位素是原子的互称，是单质的互称。 核素定义：核素定义：具有一定质子数和一定中子数的原子具有一定质子数和一定中子数的原子同种核素特征：同种核素特征：质子数相同，中子数也相同质子数相同，中子数也相同氢元素：氢元素：同一种核素同一种核素1111+11- 不同种核素不同种核素 111213特性：特性：(1)化学性质几乎完全相同。化学性质几乎完全相同。 1735 Cl、17 37 Cl （2）原子个数百分比（即丰度）基本不变。）原子个数百分比（
24、即丰度）基本不变。 17 35 Cl 75.77% ； 17 37 Cl 24.23% (3)物理性质不同：物理性质不同：N不同，不同， A不同，不同， M不同，不同， m不同，不同， d不同。不同。 元素元素、核素和同位素的关系核素和同位素的关系在天然元素中，多数元素含有多种核素，少数在天然元素中，多数元素含有多种核素，少数元素只含有一种核素（例如元素只含有一种核素（例如a、等、等）。某种元素）。某种元素跟核素和同位素的关系：跟核素和同位素的关系：同位素同位素核素核素核素核素某种元素某种元素用途：用途：（1） C ：612C、6 61313C、6 61414C 6 61414C每隔每隔556
25、8年它的质量就会减少一半，考古学家根年它的质量就会减少一半，考古学家根据生物体内据生物体内6 61414C的含量，就可判断其生活的年代的含量，就可判断其生活的年代 (2) 11H N=0 氕氕 12H(D) N=1 氘氘(重氢重氢) 13H(T) N=2 氚氚(超重氢超重氢)制氢弹制氢弹 O：816O 8 17O 8 18O H2O 水水 18； D2O 重水重水 20； T2O 超重水超重水 22 （3）U： 92234U 92235 U 92238U 铀铀235 制原子弹制原子弹 2760O是恶性肿瘤的是恶性肿瘤的“克星克星”，也可用其辐射育种，刺激，也可用其辐射育种，刺激增长，保鲜，防腐
26、增长，保鲜，防腐练习练习1 1、元素是质子数相同的（元素是质子数相同的（ ）的统称。）的统称。A.A.原子原子 B. B.微粒微粒 C. C.原子及其对应的离子原子及其对应的离子2 2、1 11 1H 2、D2、T2、816O 2 、1H217O、D218O2 有有 种原子，种原子， 种分子，种分子， 种元素，种元素， ； 属同位素。属同位素。 3 3、17173535Cl和和17173737Cl组成组成Cl，为什么，为什么Cl的原子量的原子量 （3537）/ 2 ？C C662 11H 、D、T 816O、 817O、8 818O 因为因为Cl原子的丰度不等原子的丰度不等 【4】1803年年
27、，英英国国科科学学家家道道尔尔顿顿提提出出了了近近代代原原子子学学说说，他他认认为为一一切切物物质质是是由由原原子子构构成成的的，这这些些原原子子是是微微小小的的不不可可分分割割的的实实心心球球。1911年年，英英国国科科学学家家卢卢瑟瑟福福用用一一束束平平行行高高速速运运动动的的a粒粒子子(a粒粒子子是是带带两两个个单单位位正正电电荷荷的的氦氦原原子子核核)轰轰击击金金箔箔时时(金金原原子子的的核核电电荷荷数数为为79，相相对对原原子子质质量量为为197)，发发现现大大多多数数a粒粒子子能能穿穿透透金金箔箔，而而且且不不改改变变原原来来的的运运动动方方向向，但但是是也也有有一一小小部部分分a
28、粒粒子子改改变变了了原原来来的的运运动动路路径径，甚甚至至有有极极少少数数的的a粒粒子子好好像碰到了坚硬不可穿透的质点而被弹了回来像碰到了坚硬不可穿透的质点而被弹了回来有有一一小小部部分分a粒粒子子改改变变了了原原来来的的运运动动路路径径。原原因因是是a粒粒子途经金原子核附近时，受到斥力而稍微改变了运动方向。子途经金原子核附近时，受到斥力而稍微改变了运动方向。大多数大多数a粒子不改变原来的运动方向。原因是粒子不改变原来的运动方向。原因是 . 。极少数极少数a粒子被弹了回来。原因是粒子被弹了回来。原因是 . . 。按现在对原子、分子的认识，你认为道尔顿提出的近代按现在对原子、分子的认识，你认为道
29、尔顿提出的近代原子学说中不确切的地方，请用原子学说中不确切的地方，请用“ ”划出，并在下方划出，并在下方加以改正。加以改正。金原子的核外电子数为金原子的核外电子数为 ，中子数为，中子数为 。 金金原原子子核核被被一一个个体体积积很很大大的的几几乎乎什什么么也也没没有有的的空空间间包包围围着着a粒子穿粒子穿越这个空间越这个空间 a粒粒子子撞撞击击了了金金原原子子核核而而弹弹回回(仪仪粒粒子子撞撞击击了了带带正正电电荷荷、质质量量大大、体体积积很很小小的的金金原子核而被弹回原子核而被弹回) 一切一切 不可分割不可分割 实心球实心球一些一些 可分割可分割 电子在原子核外的空间内做高速运动电子在原子核
30、外的空间内做高速运动 79 118 例：硼有10B和11B两种同位素组成，硼元素的原子量 为10.8，求10B和11B在自然界中各自的百分比。解：设10B所占百分比为x: 10 x + 11 (1x) = 10.8 x = 0.2 10B占20%，11B占80%。5、下列说法不正确的是（ ）、质子数相同的粒子一定属于同种元素、同位素的化学性质几乎完全相同、质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子、电子数相同的粒子不一定是同一种元素、一种元素只能有一种质量数A、B、C、 D、6、在微粒RO3n-中，共有X个核外电子，R原子的质量数为A，求R原子核内所含的中子数？若现有m克微粒RO3n-中，质子数为？R原子核内所含的中子数为？
