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1、 结构的认识人类对原子 第三单元菱湖中学化学组 凌 勇图图1硅晶体硅晶体图图2用扫描隧道显微镜观测到的硅晶体表面用扫描隧道显微镜观测到的硅晶体表面图图3氦原子结构示意图氦原子结构示意图现代量子力学原子结构模型（电子云模型）现代量子力学原子结构模型（电子云模型）原子由原子核原子由原子核和核外电子构成和核外电子构成电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同；然不同；对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似于分层排布于分层排布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、
2、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 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285原子结构示意图原子结构示意图电子层序数（电子层序数（n）1234567符号符号能量大小能量大小距核远近距核远近K L M N O P Q 小小 大大近近 远远电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近电子能量高在
3、离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动的区域内运动，把原子核外分成七个运动区域，又叫电子，把原子核外分成七个运动区域，又叫电子层，分别用层，分别用n=1、2、3、4、5、6、7表示，分别称为表示，分别称为K、L、M、N、O、P、Q，n值越大，说明电子离核越值越大，说明电子离核越远，能量也就越高。远，能量也就越高。2、原子核外电子运动区域与电子能量的关系：、原子核外电子运动区域与电子能量的关系：3、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律电子总是尽先排布在能量最低的电子层里电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,然后由往外，依次排在能量逐步升高的电子层然后由往外，依次排在能量逐步升高
4、的电子层里（里（能量最低原理能量最低原理）先排先排K层，排满层，排满K层后再排层后再排L层，排满层，排满L层后再层后再排排M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（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层为次外层时层为次外层时不能超过不能超过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4 4、原子结构与元素性质的关系、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）（结构决定性质）（1 1）稳定结构：原子既不容易失去电）稳定结
5、构：原子既不容易失去电子又不容易得到电子子又不容易得到电子（如He、Ne、Ar等）（2 2）不稳定结构：原子容易失去电子转化或容易）不稳定结构：原子容易失去电子转化或容易得到电子转化最外电子层上为得到电子转化最外电子层上为8 8（有些为（有些为2 2）个电）个电子的稳定结构。子的稳定结构。(如，失去： Na、Mg、Al 得到：F、O、Cl)+12282失去电子+1228MgMg2+826+828得到电子OO2-结结论论1 1、活泼金属元素的原子容易失去最外层上、活泼金属元素的原子容易失去最外层上的电子变为带正电荷的阳离子，阳离子所带的电子变为带正电荷的阳离子，阳离子所带正电荷的数目等于原子失去
6、的电子的数目。正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。MgMg2+失 2e-（带2个单位正电荷）2、活泼非金属元素的原子容易得到电子、活泼非金属元素的原子容易得到电子变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目。荷的数目等于原子得到的电子的数目。OO2-得 2e-（带2个单位负电荷）问题解决：问题解决：氧化镁的形成氧化镁的形成宏观：宏观：氧气和金属镁反应生成氧化镁，氧化镁氧气和金属镁反应生成氧化镁，氧化镁是氧元素与镁元素相结合的产物。是氧元素与镁元素相结合的产物。微观：微观：每个每个MgMg失去失去2 2个电子形成与个电子形成与NeNe
7、一样的稳定一样的稳定电子层结构的电子层结构的MgMg2+2+，每个，每个O O得到得到2 2个电子形成与个电子形成与NeNe一样的稳定电子层结构的一样的稳定电子层结构的O O2-2-，带正电荷的，带正电荷的MgMg2+2+与与带负电荷的带负电荷的O O2-2-相互发生电性作用，形成稳定的相互发生电性作用，形成稳定的MgOMgO. .如下图如下图Mg+O2=2MgO+12Mg+8O+12+8Mg2+O2-结论：结论： 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，在个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层最外层8电子的稳定结构。电子的稳定结构。金属
8、单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。 元素化合价原子最外层电子数目失去（或得到）电子的数目NaMg2O6Cl-1根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子的数目和该原子的最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化合价，将结果填入下表： 一些元素的原子得失电子的情况Na2O、MgO、NaCl、MgCl2问题解决问题解决最外层电子数最外层电子数4时，容易失去电子时，容易失去电子（化合价（化合价失去的电子数目）失去的电子数目）原子原子最外层电子数最外层电子数4时，容易得到电子时，容易得到电子（化合价（化合价最外层电子数最外
9、层电子数8）关系：元素化合价在数值上等于原子失去关系：元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）或得到的电子数目（失为正，得为负）小结：1原子结构模型的演变原子结构模型的演变道尔顿道尔顿汤姆生汤姆生卢瑟福卢瑟福 玻尔玻尔量子力学量子力学2、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律能量最低原理能量最低原理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（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层为次外层时层为次外层时不能超过不能超过2
10、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个电子个电子作业作业：1 预习：原子的构成2 课本第33页第1题3 课本第35页第3、4、5、6 、7题4 书面 课本第35页第8题 课本第36页第12题历史年代历史年代原子结构模型的名称原子结构模型的名称主要理论依据主要理论依据或技术段或技术段原子结构模型的主要论点原子结构模型的主要论点公元前公元前5世纪世纪古希腊哲学家德谟克古希腊哲学家德谟克利特的古代原子说利特的古代原子说原子是构成物质的微粒，万物是由间原子是构成物质的微粒，万物是由间断的、不可分割的微粒即原子构成的，断的、不可分割的微粒即原子构成的，原子的结合和分割是万物变化的根本原子
11、的结合和分割是万物变化的根本原因原因19世纪初世纪初英国科学家道尔顿的英国科学家道尔顿的近代原子学说近代原子学说参考元素化合参考元素化合时具有确定的时具有确定的质量比的关系质量比的关系物质由原子组成；物质由原子组成；原子不能创造，原子不能创造，也不能被毁灭；也不能被毁灭；原子在化学变化中原子在化学变化中不可再分割，它们在化学变化中保持不可再分割，它们在化学变化中保持本性不变本性不变19世纪末、世纪末、20世纪初世纪初汤姆生的汤姆生的“葡萄干面葡萄干面包式包式”或或“西瓜式西瓜式”原子结构模型原子结构模型原子中存在电子，电子的质量为氢原子中存在电子，电子的质量为氢原子质量的原子质量的1/1836
12、；原子中平均分原子中平均分布着带正电荷的粒子，这些粒子之间布着带正电荷的粒子，这些粒子之间镶嵌着许多电子镶嵌着许多电子原子结构模型的演变原子结构模型的演变1911年年英国物理学家卢瑟英国物理学家卢瑟福的带核原子结构福的带核原子结构模型或模型或“行星式行星式”原子结构模型原子结构模型参考参考-粒子的粒子的散射散射现现象象原子由原子核和核外电子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电荷，位于原子的中心，原子核带正电荷，位于原子的中心，电子带负电荷，在原子核周围作高电子带负电荷，在原子核周围作高速运动；速运动；电子的运动形态就像行电子的运动形态就像行星绕太阳运转一样星绕太阳运转一样1913年年
13、丹麦物理学家玻尔丹麦物理学家玻尔的原子轨道模型的原子轨道模型运用量子论著运用量子论著观点研究氢原观点研究氢原子光谱子光谱电子在原子核外一系列稳定的轨电子在原子核外一系列稳定的轨道上运动，每一轨道都具有一个确道上运动，每一轨道都具有一个确定的能量值；定的能量值；电子在这些轨道上电子在这些轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收运动时，既不放出能量，也不吸收能量能量20世纪初世纪初现代量子力学原子现代量子力学原子结构模型（电子云结构模型（电子云模型）模型）微观粒子的波微观粒子的波粒二象性粒二象性原子由原子核和核外电子构成原子由原子核和核外电子构成电子运动的规律跟宏观物体运动的电子运动的规律跟宏观物体运
14、动的规律截然不同；规律截然不同；对于多电子的原对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似于子，电子在核外一定的空间近似于分层排布分层排布信息博览：信息博览：新华网3月27日电 日本奈良尖端科技研究生院的大门宽教授应用“圆偏振光光电子衍射原理”开发成功立体显微镜，能够把原子的排列结构扩大100亿倍，从而使人得以对微观世界的物质进行立体性的观测和摄影。据这位科学家提供的资料说，使用这种新型显微镜对钨的晶体进行的观测，发现了由4个原子构成的边长为2.74埃(1米的百亿分之一)的菱形结构。 他说，这是在世界上第一次对物质的原子结构进行高倍率的观测，它的观测倍率要比现有最高水平的电子显微镜提高大约200倍，今后在开发超导物质等新功能材料及解析催化剂的反应机制等应用物理和化学领域将会发挥重要作用 原子核外电子是 排布的金属元素的原子最外层一般 个电子，在化学反应中易 电子形成与稀有气体原子电子层排布相同的阳离子（稳定结构）。非金属元素的原子最外层一般 个电子，在化学反应中易 电子形成与稀有气体原子电子层排布相同的阴离子（稳定结构）。化学反应中，原子核不发生变化，但原子的 发生变化，元素的化学性质主要决定于原子结构中的 。练习：
