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1、第第一一章章 原子结构与性质原子结构与性质第第一一节节 原子结构原子结构宇宙大爆炸模拟图一一、开天辟地、开天辟地 原子的诞生原子的诞生阅读思考阅读思考 阅读课本阅读课本P4(1)原子是如何诞生的？原子是如何诞生的？(2)宇宙的年龄至今约宇宙的年龄至今约_亿年，地球的年龄已亿年，地球的年龄已有有_亿年。亿年。(3)_仍然是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙仍然是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的原子总数的_。(4)地球上的元素绝大多数是金属，非金属地球上的元素绝大多数是金属，非金属(包括稀有包括稀有气体气体)仅仅_种。种。1404688.6%22氢氢原子概念和原子结构模型原子概念和原子结构模型演变
2、简介演变简介1公元前公元前5世纪，希腊哲学世纪，希腊哲学家家德谟克利特德谟克利特等人认为等人认为 ：万物是由大量的不可分割万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即的微粒构成的，即原子原子。219世纪初，世纪初，英国英国科学家科学家道尔顿道尔顿提出近代原提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心实心球体球体。枣糕枣糕/葡萄干葡萄干布丁模型布丁模型3 318971897年，英国科学家年，英国科学家汤姆生汤姆生发现了电发现了电子子。原子是一个平均分配着正电荷的粒子，其原子是一个平均分配着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而中镶嵌着许多电子，中
3、和了正电荷，从而形成中性原子形成中性原子41911年，英国物理学家年，英国物理学家卢瑟福卢瑟福电子电子绕核旋转的原子结构模型绕核旋转的原子结构模型51913年，丹麦科学家年，丹麦科学家玻尔玻尔核外电核外电子分层排布的原子结构模型子分层排布的原子结构模型620世纪世纪20年代中期，年代中期，奥地利物理学家奥地利物理学家薛定薛定谔谔等人以等人以量子力学量子力学为基础为基础电子云电子云模型模型道尔顿原子道尔顿原子模型模型(1803年年)坚实不可再分的实心球坚实不可再分的实心球汤姆生原子汤姆生原子模型模型(1904年年)平均分布着正电荷的粒平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子子嵌着同样多的电子卢瑟福
4、原子模卢瑟福原子模型型(1911年年)带正电荷的核位于中心，带正电荷的核位于中心，质量主要集中在核上，电质量主要集中在核上，电子沿不同轨道运转子沿不同轨道运转玻尔原子模玻尔原子模型型(1913年年)电子在一定轨道上绕核电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动做高速圆周运动电子云模型电子云模型(1926年年)现代物质结构学说现代物质结构学说 我们已经知道，多电子原子的核外电我们已经知道，多电子原子的核外电子的能量是不同的。子的能量是不同的。原子核外电子是怎样排布的呢？原子核外电子是怎样排布的呢？二二、能层与能级、能层与能级1.能层能层(1)概念：概念：多电子原子的核外电子的能量是不同的，按多电子原子的
5、核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。(2)表示方法及各能层最多容纳的电子数表示方法及各能层最多容纳的电子数能层能层一一二二三三四四五五六六七七符号符号KLMNOPQ最多电最多电子数子数28183250钠的原子结构示意图为：钠的原子结构示意图为： 11个电子分布在个电子分布在3个不同的能层，处于不同能个不同的能层，处于不同能层的电子的能量肯定不同；那么，处于层的电子的能量肯定不同；那么，处于L层的层的8个个电子其能量是否都相同呢？电子其能量是否都相同呢？2.能级能级(1)概念：概念：在多电子原子中，同一能层的电子，
6、能量在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级。也可能不同，还可以把它们分成能级。(2)表示方法及各能级所容纳的最多电子数：表示方法及各能级所容纳的最多电子数：温馨提醒温馨提醒I.能级符号：能级符号：ns、np、nd、nfII.能级能量关系能级能量关系(1)同能层能级：同能层能级：Ens Enp End Enf(2)不同能层同种能级：如不同能层同种能级：如E1s E2s E3s E4sIII.各能层拥有的能级种数：各能层拥有的能级种数：能级种数能级种数 = 能层序数能层序数IV.各能级容纳的最多电子数各能级容纳的最多电子数ns：2；np：6；nd：10；nf：14V.
7、各能级上容纳电子数的表示方法：如各能级上容纳电子数的表示方法：如3s13.电子排布式电子排布式将原子核外的电子排布用能级符号表示出来的式子。将原子核外的电子排布用能级符号表示出来的式子。如如Na的电子排布式为的电子排布式为1s22s22p63s14.简化电子排布式简化电子排布式如如Na的简化电子排布式为的简化电子排布式为Ne3s1填充下表填充下表元素原子元素原子电子排布式电子排布式简化电子排布式简化电子排布式CNOMgAlSCl元素原子元素原子电子排布式电子排布式简化电子排布式简化电子排布式C1s22s22p2He2s22p2N1s22s22p3He2s22p3O1s22s22p4He2s22
8、p4Mg1s22s22p63s2Ne3s2Al1s22s22p63s23p1Ne3s23p1S1s22s22p63s23p4Ne3s23p4Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p5三、电子云与原子轨道三、电子云与原子轨道知识回顾知识回顾 电子运动特点：质量小、运动空间小、速电子运动特点：质量小、运动空间小、速率快、无固定运动轨道。率快、无固定运动轨道。1.电子云电子云内容：内容：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空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。间的概率密度分布的形象化描述。P：表示电子在某处出现的概率：表示电子在某处出现的概率V：表示该处的体积
9、：表示该处的体积P/V：概率密度，用：概率密度，用表示。表示。H的的1s电子云电子云2.电子云轮廓图电子云轮廓图同一原子的同一原子的s电子的电子云轮廓图电子的电子云轮廓图哑铃形，相互垂直哑铃形，相互垂直球形球形 s电子云电子云 p电子云电子云3.原子轨道原子轨道内容：内容：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。状态称为一个原子轨道。跟进练习跟进练习(1)能层符号用能层符号用_表示。表示。(2)能级符号用能级符号用_表示。表示。(3)ns能级有能级有_个轨道，呈个轨道，呈_形；形；np能级有能级有_个个轨道，呈轨道，呈_形；形；nd能级
10、有能级有_个轨道；个轨道；nf能级有能级有_个轨道。个轨道。(4)各能级最多容纳的电子数是：各能级最多容纳的电子数是：ns：2个；个；np：6个；个；nd：10个；个；nf：14个。个。大胆大胆一一试试 写出钾原子可能有的电子排布式。写出钾原子可能有的电子排布式。两种可能：两种可能：可能一：可能一：1s22s22p63s23p63d1可能二：可能二：1s22s22p63s23p64s1?说明可能说明可能二二才是正确的。才是正确的。四四、构造原理与电子排布式、构造原理与电子排布式1.构造原理构造原理构造原理的构造原理的能级组：能级组：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5
11、p；6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 7p2.能级交错现象能级交错现象不同能层不同能级的电子填充顺序：不同能层不同能级的电子填充顺序： ns (n- -2)f (n- -1)d np练习练习 写出写出Fe、Fe2+ +、Fe3+、K+、Br- -的电子排布式。的电子排布式。1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d61s22s22p63s23p63d5 1s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24p6注意注意 原子失去电子先失去最外层电子，而不一定原子失去电子先失去最外层电子，而不一定先失去最后填的电子。先失去最后填的
12、电子。3.电子排布式书写须知电子排布式书写须知(1)电子排布遵循构造原理。电子排布遵循构造原理。(2)能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。如钪如钪(Sc)的电子排布式为的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，而，而不能写成不能写成1s22s22p63s23p64s23d1。(3)书写简化电子排布式时要特别注意第四周期元素书写简化电子排布式时要特别注意第四周期元素的的3d能级。如将能级。如将Br写成写成Ar4s24p5是错的，而应该是错的，而应该为为Ar3d104s24p5。4.外围电子排布外围电子排布(价电子排布式价电子排布式)
13、价电子：价电子：即能够影响元素化合价的电子。即能够影响元素化合价的电子。主族元素：主族元素：价电子即为最外层电子。价电子即为最外层电子。过渡元素：过渡元素：价电子包括最外层电子和次外层价电子包括最外层电子和次外层d能级电能级电子子(镧系和锕系元素还包括倒数第三层镧系和锕系元素还包括倒数第三层f能级上的电子能级上的电子)。及时跟进及时跟进 写出写出Mn、S、I的外围电子排布式。的外围电子排布式。3d54s23s23p45s25p5强化训练强化训练1.下列各原子或离子的电子排布式不正确的是下列各原子或离子的电子排布式不正确的是( )A.Na+：1s22s22p6 B.Fe3+：1s22s22p63
14、s23p63d34s2C.S2- -：1s22s22p63s23p4D.Ar：1s22s22p63s23p6BC2.按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是( )A.1s、2p、3d、4s B.3s、4p、5s、5pC.2s、3s、2p、4s D.4p、3d、4s、2pB3.下列各组粒子中，各能层都达到下列各组粒子中，各能层都达到2n2(n为能层序数为能层序数)的是的是( )A.He和和Ar B.H- -和和Mg2+C.O2- -和和Cl- - D.Ne和和S2- -B五、泡利原理和洪特规则五、泡利原理和洪特规则1.泡利原理泡利原理内容：内容：在一个原子轨道
15、里，最多只能容纳在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，个电子，而且它们的自旋状态相反。而且它们的自旋状态相反。2.电子排布图电子排布图 用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。箭用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。箭头方向表示电子的自旋状态。头方向表示电子的自旋状态。例如：锂例如：锂(Li)原子原子原子结构示意图原子结构示意图 电子排布式电子排布式 电子排布图电子排布图1s22s11s 2s平式平式(常用常用)2s1s竖式竖式(不常用不常用) 表示到能层表示到能层 表示到能级表示到能级 表示到轨道、自旋表示到轨道、自旋及时跟进及时跟进 完成下表。完成下表。原子结构示意图原子结构示意图电子排布式电
16、子排布式电子排布图电子排布图FMgClCa大胆试大胆试一一试试 写出基态写出基态N原子的电子排布图。原子的电子排布图。1s 2s 2p1s 2s 2p1s 2s 2p?3.洪特规则洪特规则内容：内容：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。旋状态相同。及时巩固及时巩固 (1)写出下列原子：写出下列原子：C、O、P的电子排布图。的电子排布图。(2)写出铁原子的价电子的电子排布图。写出铁原子的价电子的电子排布图。温馨提醒温馨提醒 弄清弄清“成对电子成对电子”与与“
17、未成对电子未成对电子”的的概念。概念。动手一试动手一试 写出写出24Cr、29Cu两种原子的电子排布式。两种原子的电子排布式。洪特规则的特例：洪特规则的特例：当同一能级上的电子排布为全当同一能级上的电子排布为全充满充满(p6、d10、f14)、半充满、半充满(p3、d5、f7)和全空状态和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。时，具有较低的能量和较大的稳定性。重点掌握重点掌握 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 或或 Ar3d54s1Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 或或 Ar3d104s1思考思考 铁的两种离子：铁的两种离子：Fe2+、
18、Fe3+哪个更稳定？哪个更稳定？铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s小结小结 核外电子排布规则核外电子排布规则1.能量最低原理能量最低原理 2.泡利原理泡利原理 3.洪特规则洪特规则 六、能量最低原理、基态与激发态、光谱六、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内容：内容：原子的电子排布遵循原子的电子排布遵循构造原理构造原理能使整个原子能使整个原子的能量处于的能量处于最低状态最低状态。2.基态与激发态基态与激发态基态原子：基态原子：处于最低能量的原子。处于最低能量的原子。(稳定稳定)激发态
19、原子：激发态原子：基态原子的电子基态原子的电子吸收吸收能量后，电子能量后，电子会跃迁到会跃迁到较高能级较高能级，变成，变成激发态原子激发态原子。(不稳定不稳定)吸收吸收能量能量放出放出能量能量节日燃放的焰火与节日燃放的焰火与电子跃迁有关电子跃迁有关激光源激光源夜空中的激光夜空中的激光跟进练习跟进练习 根据下列电子排布，处于激发态的原子根据下列电子排布，处于激发态的原子是是( )A.1s22s22p1 B.1s22s22p63s23p4C.1s22s12p1 D.1s22s22p4C3.原子光谱原子光谱内容：内容：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，
20、可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸不同的光，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，总称收光谱或发射光谱，总称原子光谱原子光谱。基态原子基态原子 激发态原子激发态原子吸收能量，吸收光谱吸收能量，吸收光谱放出能量，发射光谱放出能量，发射光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱光线是亮线光线是亮线光线是黑线光线是黑线能力强化能力强化1.当碳原子的电子排布由当碳原子的电子排布由1s 2s 2p转变为转变为1s 2s 2p时，下列说法正确时，下列说法正确的是的是( )A.碳原子要向外界环境中释放能量碳原子要向外界环境中释放能量B.碳原子要从外界环
21、境中吸收能量碳原子要从外界环境中吸收能量C.碳原子由基态变为激发态碳原子由基态变为激发态D.碳原子由激发态变为基态碳原子由激发态变为基态BC2.下列基态原子的外围电子排布式中，正确下列基态原子的外围电子排布式中，正确的是的是( )A.3d13p6B.3d44s2C.3d94s2D.3d54s1D3.在前四周期元素中，基态原子中未成对电子在前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有几种？与其所在周期数相同的元素有几种？( )A.6种种 B.5种种C.4种种 D.3种种B4.A、B、C、D、E代表五种元素。请填空：代表五种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有元素基态原子
22、的最外层有3个未成对电子，次外个未成对电子，次外层有层有2个电子，其元素符号为个电子，其元素符号为_。(2)B元素的负一价离子和元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，层结构都与氩相同，B的元素符号为的元素符号为_，C的的元素符号为元素符号为_。(3)D元素的正三价离子的元素的正三价离子的3d能级为半充满，能级为半充满，D的元的元素符号为素符号为_，其基态原子的电子排布式为，其基态原子的电子排布式为_。(4)E元素基态原子的元素基态原子的M层全充满，层全充满，N层没有成对电子，层没有成对电子，只有一个未成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为的元素
23、符号为_，其基，其基态原子的电子排布式为态原子的电子排布式为_。4题题参考答案参考答案：(1)N(2) Cl K(3) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或或 Ar3d64s2(4) Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 或或 Ar3d104s15.核电荷数小于核电荷数小于18的两种元素，的两种元素，A原子最外层电子原子最外层电子数为数为a个，次外层电子数为个，次外层电子数为b个；个；B原子原子M层电子数层电子数为为(a - - b)个，个，L层电子数为层电子数为(a + b)个，则：个，则：(1)A元素的名称为元素的名称为_，符号为，符号为_；B元素原子的结构示意图为元素原子的结构示意图为_。(2)A元素原子的电子排布式为元素原子的电子排布式为_，B元元素原子的价电子的电子排布图为素原子的价电子的电子排布图为_。(1)氧氧 O (2) 1s22s22p4 3s 3p
