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1、原子结构模型的建立和修正原子结构模型的建立和修正化学家已经发现和创造化学家已经发现和创造35000多万种化学物质，多万种化学物质，其中其中两千多万种化学物质两千多万种化学物质大多数由大多数由原子原子构成构成,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？（1 1）人类）人类对原子结构对原子结构的认识经历了哪几个阶段的认识经历了哪几个阶段？（2 2）道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔的原子结构）
2、道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔的原子结构 模型有哪些错误或不足？模型有哪些错误或不足？（3 3）我们从原子结构的认识历程中受到哪些启迪？）我们从原子结构的认识历程中受到哪些启迪？阅读思考阅读思考P27-28阅读教材，完成下列问题：阅读教材，完成下列问题：1 1、原子结构模型演变历史、原子结构模型演变历史（1 1）公元前）公元前5 5世纪，古希腊哲学家提出物质是由原子构成的。世纪，古希腊哲学家提出物质是由原子构成的。（2 2）1919世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家 _提出原子学说，提出原子学说， 认为认为_ （3 3）1919世纪末世纪末, ,科学家科学家_发现原子中存在电子，发现原子中存在
3、电子， 并于并于19041904年提出了年提出了_ _ 的原子结构模型。的原子结构模型。（4 4）19111911年，英国物理学家卢瑟福提出年，英国物理学家卢瑟福提出_的原子结构的原子结构 模型。模型。（5 5）19131913年，丹麦物理学家年，丹麦物理学家_提出了原子轨道模型。提出了原子轨道模型。（6 6）19261926年，科学家又提出了原子结构的年，科学家又提出了原子结构的_模型。模型。 现在人们可以近似认为，多电子原子中，核外电子是现在人们可以近似认为，多电子原子中，核外电子是 分层排布的。分层排布的。道尔顿道尔顿物质由原子构成，原子不能被创造，也不能被毁灭物质由原子构成，原子不能被
4、创造，也不能被毁灭在在化学变化中不可再分割化学变化中不可再分割汤姆生汤姆生葡萄干面包式葡萄干面包式带核带核玻尔玻尔量子力学量子力学小结小结原子核外电子的分层排布原子核外电子的分层排布 +2He+18Ar1 1、原子核外电子的分层排布、原子核外电子的分层排布+10Ne该电子层该电子层上的电子上的电子核电荷数核电荷数电子层电子层原子核原子核+1H+8O+12Mg核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高由内到外，能量逐渐升高MLNKC碳碳6N氮氮7O氧氧8F氟氟9Ne氖氖10B硼硼5Be铍铍4Li锂锂3He氦氦2H氢氢1 各电子层的电子数各电子
5、层的电子数元素符号元素符号元素名称元素名称核电荷数核电荷数核电荷数为核电荷数为1 12020的元素原子核外电子层排布的元素原子核外电子层排布12212222222234567 78MLNKS硫硫16Cl氯氯17Ar氩氩18K钾钾19Ca钙钙20P磷磷15Si硅硅14Al铝铝13Mg镁镁12Na钠钠11 各电子层的电子数各电子层的电子数元素符号元素符号元素名称元素名称核电荷数核电荷数核电荷数为核电荷数为1 12020的元素原子核外电子层排布的元素原子核外电子层排布22222222228888888888888765432121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
6、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。 3、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律能量最低能量最低原理原理:先排先排K层，排满层，排满K层后再排层后再排L层层.每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2个电子。个电子。最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳8个电子
7、（个电子（K层为最外层时层为最外层时不能超过不能超过2个）个）次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳18个电子（个电子（K层为次外层层为次外层时不能超过时不能超过2个个倒数第三层最多只能容纳倒数第三层最多只能容纳32个电子个电子注意：多条规律必须同时兼顾。注意：多条规律必须同时兼顾。 为了为了形象地形象地表示原子的结构，人们就创表示原子的结构，人们就创造了造了“原子结构示意图原子结构示意图”这种特殊的图形。这种特殊的图形。+15第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层285原子结构示意图原子结构示意图原子核原子核原子核带正电原子核带正电核电荷数核电荷数注注意意：任任何何原原子子都都有有趋
8、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失失一个电子一个电子钠原子钠原子钠离子钠离子Na e Na+NaNa+钠离子的形成钠离子的形成+Na Cle Na+ Cl- +11 +17电子转移电子转移+11 +17原子结构简图原子结构简图+17+11 不稳定不稳定+12Mg+8O+12+8Mg2+O2- 原子最外层的电子数小于原子最外层的电子数小于8个时，在化学反个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层应中总是得到或失去电子而达到最外层8电子电子的稳定结构。的稳定结构。第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类
9、对原子结构的认识认认识识原原子子核核1.1.原子是构成物质的一种微粒，原子原子是构成物质的一种微粒，原子 是否可以再分？如果原子可以再分，是否可以再分？如果原子可以再分， 它是有哪些更小的微粒构成的呢？它是有哪些更小的微粒构成的呢？2.2.相对原子的质量定义为相对原子的质量定义为“某原子的某原子的 质量与质量与1212C C原子质量的原子质量的1/121/12的比的比。 1212C C原子指的是什么原子？原子指的是什么原子？你知道吗？你知道吗？原原子子原子核原子核核外核外电子电子质子质子中子中子一一 . .原子的构成原子的构成1.1.原子的结构原子的结构粒子种类粒子种类质量质量/kg 电性电性
10、 电量电量/c质子质子1.673x10-27正电正电 1.602x10-19中子中子1.675x10-27- 0电子电子9.109x10-31负电负电1.602x10-19请同学们根据上表比较这三种粒子的质量大小请同学们根据上表比较这三种粒子的质量大小和带电荷情况？得到什么样的结论和带电荷情况？得到什么样的结论?三种粒子的质量都很小三种粒子的质量都很小质子和中子的质量基本相等，电子的质量最小质子和中子的质量基本相等，电子的质量最小质子带正电荷，中子不带电，电子带负电质子带正电荷，中子不带电，电子带负电质子和电子带电量相等，电性相反质子和电子带电量相等，电性相反构成原子的构成原子的微粒微粒电子子
11、原子核原子核质子子中子中子电性和性和电量量1个电子带一个个电子带一个单位负电荷单位负电荷1个质子带一个个质子带一个单位正电荷单位正电荷中子不显电中子不显电性性质量量/kg9.10910-311.67310-271.67510-31相相对质量量1/1836P31表表1-7 已知一个质子的质量为已知一个质子的质量为1.67310-27Kg，一个中子的质量一个中子的质量为为1.67510-27Kg，一个电子的质量为一个电子的质量为9.109 10-31Kg,一一个个12C原子的质量的原子的质量的1/12为为1.66110-27Kg，求质子、中子、求质子、中子、电子的相对质量。电子的相对质量。1.00
12、711.0081【思考思考】原子的质量集中在原子核上还是原子的质量集中在原子核上还是原子核外呢？为什么？原子核外呢？为什么？ 相对于质子和中子，电子的质量很小，相对于质子和中子，电子的质量很小，可以忽略不计，原子的质量主要由原子核可以忽略不计，原子的质量主要由原子核决定。决定。原子质子数（Z）中子数（N）质子数+中子数（A）相对原子质量F1018.998Na1222.989Al14 26.9829 911111919232313132727如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数中子的相对质量取近似整数值加起
13、来，所得的数值，我们称之为值，我们称之为质量数质量数。质量数质量数P31P312.2.如果用如果用X X表示元素符号，表示元素符号，Z Z表示原子表示原子 的质子数，的质子数，A A表示原子的质量数，请用表示原子的质量数，请用z zA AX X表示表中的原子的组成：表示表中的原子的组成：3.3.请总结出原子的质子数，中子数，请总结出原子的质子数，中子数，电子数和质量数的之间关系？电子数和质量数的之间关系？F Na Al19923112713XAZ元素符号元素符号质量数质量数 核内质子数核内质子数 （核电荷数）（核电荷数）质量数（质量数（A）=质子数（质子数（Z）+中子数（中子数（N）XAZ原子
14、原子原子核原子核核外电子（核外电子（Z）质子（质子（Z）中子（中子（NA - Z）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=原子序数原子序数关系式关系式:2.原子的表示方法原子的表示方法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？各代表什么？想一想想一想1.1.元素：具有元素：具有相同质子数相同质子数的同一类原子的总称。的同一类原子的总称。3.3.同位素：同位素：质子数相同质子数相同而而中子数不同中子数不同的的核素核素互称为同位素。互称为同
15、位素。17 17 ClCl , ,353517 17 ClCl37376 6 C ,C ,13136 6 C ,C ,12126 6 C C14148 8 O ,O ,16 16 8 8 O ,O ,17178 8 O O18182.2.核素：具有一定质子数和一定中子数的核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子一种原子。1 1H ,H ,1 11 1H H 2 21 1H H 3 3 氕、氘、氚氕、氘、氚二、元素、核素、同位素二、元素、核素、同位素它们之间的特点如下：它们之间的特点如下：天然存在的元素，各同位素在自然界的含量占该元天然存在的元素，各同位素在自然界的含量占该元素总量的百分比（称
16、为素总量的百分比（称为“丰度丰度”，即原子百分比）基，即原子百分比）基本上是固定的。本上是固定的。同种元素，可以有若干种不同的核素同种元素，可以有若干种不同的核素。（元素：。（元素：112种，同位素：种，同位素：1800种）种）同同位素位素是同一元素的不同核素之间的互相称谓，不是同一元素的不同核素之间的互相称谓，不指具体的原子指具体的原子。同一种元素的不同同位素原子其同一种元素的不同同位素原子其质量数不同质量数不同，核外电核外电子层结构相同子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物，其原子、单质及其构成的化合物化学化学性质几乎相同性质几乎相同，只是某些物理性质略有差异只是某些物理性质略有差异。
17、同位素。同位素构成的化合物是不同的化合物，构成的化合物是不同的化合物，H2O、D2O、T2O的物的物理性质不同，理性质不同，化学性质几乎相同。化学性质几乎相同。【讨论讨论】请同学们相互讨论元素，核素，同位请同学们相互讨论元素，核素，同位素有什么关系？素有什么关系？4.元素、核素和同位素的关系元素、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，少数元素在天然元素中，多数元素含有多种核素，少数元素只含有一种核素（例如只含有一种核素（例如a、等）。某种元素跟核等）。某种元素跟核素和同位素的关系：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同位素同位素核素核素核素核素某种元素
18、某种元素【巩固练习巩固练习】1 11 1H 、D、T、16O 、17O、18O有有 种原子，种原子， 种元素，种元素， ； 属同位素。属同位素。 62 11H 、D、T 816O、 817O、8 818O 888用途：用途：（1） C ：612C、6 61313C、6 61414C 6 61414C每隔每隔5730年它的质量就会减少一半，考古学年它的质量就会减少一半，考古学家根据生物体内家根据生物体内6 61414C的含量，就可判断其生活的的含量，就可判断其生活的年代。年代。2760O是恶性肿瘤的是恶性肿瘤的“克星克星”，也可用其辐射育，也可用其辐射育种，刺激增长，保鲜，防腐种，刺激增长，保鲜
19、，防腐 (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 1.据报道，上海某医院正在研究用放射性的一据报道，上海某医院正在研究用放射性的一种碘种碘 治疗肿瘤。该碘原子的核内的中子治疗肿瘤。该碘原子的核内的中子数与核外电子数之差是数与核外电子数之差是I125 53A、72 B、19 C、53 D、125B2.某二价阴离子，核
20、外有某二价阴离子，核外有18个电子，质量数个电子，质量数为为32，则其中子数为：，则其中子数为：A、12 B、14 C、16 D、18C课堂练习：课堂练习：三、构成离子的微粒之间的数量关系三、构成离子的微粒之间的数量关系注意：注意：原子原子：核电荷数（：核电荷数（Z）=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数【巩固练习巩固练习 】粒子符号粒子符号质子数质子数电子数电子数S2-NH4+OH-AXn+aAYm-b16181110910a-nb-m玻尔的原子结构模型玻尔的原子结构模型-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
21、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)(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，不不吸吸收收或或放放出出能能量量，处处于一种稳定状态。于一种稳定状态。 (2)(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
22、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所具具有有的的能能量量只只能能取某些不连续的数值取某些不连续的数值( (电子能量是量子化的电子能量是量子化的) )。 (3)(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)(E2)轨轨道道跃跃迁迁到到能能量量较较低低的的(E(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
23、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贡献，玻尔获得了的贡献，玻尔获得了19221922年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。 4 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和电子排布规律动和电子排布规律 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
24、经过过1313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19251925年年19261926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定锷锷波波动动方方程程。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。
