原子結構講課

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1、第一章第一章 原子結構與性質原子結構與性質第一節(jié)第一節(jié) 原子結構原子結構 第一課時第一課時1-3.原子結構模型的演變原子結構模型的演變科學探索科學探索物質是由什么構成的？物物質是由什么構成的？物質是否無限可分質是否無限可分1-3.原子結構模型的演變原子結構模型的演變德謨克利特德謨克利特公元前公元前公元前公元前5 5世紀，希臘哲世紀，希臘哲學家德謨克利特等人學家德謨克利特等人認為認為 ：萬物是由大量：萬物是由大量的不可分割的微粒構的不可分割的微粒構成的，即原子。成的，即原子。在你眼中在你眼中? ? 在化學家眼中在化學家眼中? ? OHH+-1-3.原子結構模型的演變原子結構模型的演變一滴水一滴水

2、【你知道嗎你知道嗎】水由水分子構成水由水分子構成食鹽由食鹽由NaNa+ +、ClCl- - 離子構成離子構成銅是由銅原銅是由銅原子直接構成子直接構成CuCuNaClNaCl1-3.原子結構模型的演變原子結構模型的演變化學家已經發(fā)現和創(chuàng)化學家已經發(fā)現和創(chuàng)造造3500035000多萬種化學物多萬種化學物質，其中兩千多萬種質，其中兩千多萬種化學物質大多數由原化學物質大多數由原子構成子構成, ,而人類對原子而人類對原子的認識和探索已經歷的認識和探索已經歷了了25002500多年直到多年直到2020世紀世紀8080年代，科學家年代，科學家才用掃描隧道顯微鏡才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體表面的原觀察到物體表

3、面的原子子1-3.原子結構模型的演變原子結構模型的演變把把Si表面原子拔出表面原子拔出,寫出最小的漢字寫出最小的漢字原子結構理論模型發(fā)展史：18051805年年 道爾頓的原子模型道爾頓的原子模型 微小的、不可再分的實心球體。微小的、不可再分的實心球體。19041904年年 湯姆生的葡萄干布丁模型湯姆生的葡萄干布丁模型 正電荷像流體一樣均勻分布在原子中，正電荷像流體一樣均勻分布在原子中，電子就像葡萄干一樣散布在正電荷中，它們電子就像葡萄干一樣散布在正電荷中，它們的負電荷與那些正電荷相互抵消。的負電荷與那些正電荷相互抵消。 19111911年年 盧瑟福的核式結構模型盧瑟福的核式結構模型原子的全部正

4、電荷在原子核內，且?guī)自拥娜空姾稍谠雍藘?，且?guī)缀跞抠|量均集中在原子核內部，帶負電乎全部質量均集中在原子核內部，帶負電的電子在核空間進行高速的繞核運動。的電子在核空間進行高速的繞核運動。 1-3.原子結構模型的演變原子結構模型的演變宇宙大爆炸一、一、原子的誕生原子的誕生 宇宙大爆炸 1932 1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時，誕生了形成了我們的宇宙。大爆炸后兩

5、小時，誕生了大量的大量的H H、少量的、少量的HeHe及極少量的及極少量的Li Li，然后經過，然后經過長或短的發(fā)展過程，以上元素發(fā)生原子核的熔長或短的發(fā)展過程，以上元素發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批的合成了其它元素。合反應，分期分批的合成了其它元素。宇宙大爆炸閱讀課本后回答：氫元素宇宙中最豐富的閱讀課本后回答：氫元素宇宙中最豐富的元素占元素占88.6%88.6%（氦（氦1 18 8），另外還有），另外還有9090多多種元素，宇宙年齡距近約種元素，宇宙年齡距近約140140億年，地球年億年，地球年齡已有齡已有4646億年。億年。思考？思考？有誰知道宇宙中最豐富的元素是那一種？有誰知道宇宙中最豐

6、富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？回答：回答：1、概念：原子是化學變化中的最小微粒。、概念：原子是化學變化中的最小微粒。（1）原子是構成物質的一種基本微粒。）原子是構成物質的一種基本微粒。（2）原子可以構成分子。）原子可以構成分子。（3）原子在化學反應中不能再分。）原子在化學反應中不能再分。 （4）在化學反應中，反應前后原子的種類不變，原子的數目不變。）在化學反應中，反應前后原子的種類不變，原子的數目不變。（5）原子和分子的主要區(qū)別是：分子在化學反應中可再分成原子，）原子和分子的主要區(qū)別是：分子在化學反應中可再分成原子， 而原子不能再分。而原子不

7、能再分。一一.原子原子原子原子2、結構：原子盡管很小，用化學方法不能再分，但用其它方法可、結構：原子盡管很小，用化學方法不能再分，但用其它方法可 以再分。以再分。（1）的空間內做這高速運動的空間內做這高速運動在核外一個相對很大在核外一個相對很大核外電子核外電子積的十萬分之一積的十萬分之一體積很小約占原子體體積很小約占原子體中子中子質子質子原子核原子核原子原子二二 能層與能級能層與能級能層是將核外電子按電子能量差異分成的是將核外電子按電子能量差異分成的能層一一二二三三四四五五 六六 七七 、符號KLMNOPQ 、容納最多電子數28183250、每一能層容納最多電子數每一能層容納最多電子數能級與最

8、多容納電子數能級與最多容納電子數在同一能層中，能量也可能不同，又可以把它們分為不同能級 一一 二二 三三 四四 五五1 1、原子核外電子的每一能層最多可容納的、原子核外電子的每一能層最多可容納的電子數與能層序數電子數與能層序數n n存在什么關系？存在什么關系？2 2、不同的能層分別有多少個能級，與能層、不同的能層分別有多少個能級，與能層的序數的序數n n存在什么關系？存在什么關系？3 3、s s、p p、d d、f f能級所容納的電子數怎樣？能級所容納的電子數怎樣？4 4、每一個能層所包含能級從哪個能級開始、每一個能層所包含能級從哪個能級開始 的？依次是什么能級？的？依次是什么能級？ 5 5、

9、 “4f 8” “4f 8”的含義是什么？的含義是什么？學與問：學與問：（1）各電子層最多能容納各電子層最多能容納2n2個電子。個電子。 即：電子層序號即：電子層序號 1 2 3 4 5 6 7 代表符號代表符號 K L M N O P Q 最多電子數最多電子數 2 8 18 32 50 72 98（2）最外層電子數目不超過最外層電子數目不超過8個（個（K層為最外層時層為最外層時 不超過不超過2個）；次外層電子數最多不超過個）；次外層電子數最多不超過18 個；倒數第三層不超過個；倒數第三層不超過32個。個。原子核外電子排布規(guī)律：原子核外電子排布規(guī)律：（3）核外電子總是盡先排滿能量最低、離核最近

10、核外電子總是盡先排滿能量最低、離核最近 的電子層，然后才由里往外，依次排在能量的電子層，然后才由里往外，依次排在能量 較高電子層。而失電子總是先失最外層電子。較高電子層。而失電子總是先失最外層電子。注意：注意： 以上幾點是相互聯系的，不能孤立地理解，以上幾點是相互聯系的，不能孤立地理解，必須同時滿足各項要求。必須同時滿足各項要求。課堂練習 根據核外電子排布規(guī)律，寫出16S 、18Ar 、19K、26Fe的原子結構示意圖答案：+162 8 616S+182 8 818Ar+1912 8 819K+2622 8 1426Fe三三 構造原理與電子排布式構造原理與電子排布式 隨著原子核數的增隨著原子核

11、數的增加，絕大多數元素的核加，絕大多數元素的核外電子的排布將遵循外電子的排布將遵循右右圖圖的排布順序，稱為的排布順序，稱為構構造原理造原理。電子填充的先后順序電子填充的先后順序（ 構 造 原 理 ）（ 構 造 原 理 ）：1 1s s 2 2s s2 2p p3 3s s3 3p p4 4s s3 3d d4 4p p5 5s s4 4d d5 5p p6 6s s4 4f f5 5d d6 6p p7 7s s5 5f f6 6d d7 7p p比較同能層，不同能層s,p,d能量高低？多電子原子中，電子填充原子軌道時，原子多電子原子中，電子填充原子軌道時，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：軌道

12、能量的高低存在如下規(guī)律：相同電子層上能級能量的高低：相同電子層上能級能量的高低：ns ns np np nd nd nf nf不同電子層上能級能量高低不同電子層上能級能量高低：1s1s 2s2s 3s3s 4s 2p4s 2p 3p3p 4p 3d4p 3d 4d4dnsns (n-2)f(n-2)f (n-1)d(n-1)d npnp原子序數元素名稱元素符號電子排布K L M N O1氫H1s12氦He1s23鋰Li1s2 2s14鈹Be 5硼B(yǎng)1s2 2s22p1 10氖Ne1s2 2s22p611鈉Na 12鎂Mg1s2 2s22p6 3s213鋁Al 1 1、元素周期表中鈉的電子排布寫

13、成、元素周期表中鈉的電子排布寫成Ne3sNe3s1 1， 是什么是什么意義？模仿寫出意義？模仿寫出8 8號、號、1414號、號、2626元素簡化的電子排布式？元素簡化的電子排布式？ 2 2、查元素周期表中銅、鉻外圍電子排布，它們是否符、查元素周期表中銅、鉻外圍電子排布，它們是否符合構造原理，你從中總結出什么規(guī)律？合構造原理，你從中總結出什么規(guī)律？思考：思考： 1 1、 稀有氣體結構，稀有氣體結構，OO：He 2sHe 2s2 22p2p4 4 Si Si：Ne Ne 3s3s2 23p3p2 2 Fe Fe：Ar 3dAr 3d6 64s4s2 2。 2 2、CuCu：Ar3dAr3d1010

14、4s4s1 1 Cr Cr：Ar3dAr3d5 54s4s1 1 如如CuCu根據構造原理根據構造原理先排先排4s4s再排再排3d3d，實際上采取了，實際上采取了3d3d全充滿，全充滿，4s4s半充滿的狀態(tài)半充滿的狀態(tài)。交流：交流：第二課時第二課時第一節(jié)第一節(jié) 原子結構原子結構節(jié)日焰火與核外電子發(fā)生躍遷有關。節(jié)日焰火與核外電子發(fā)生躍遷有關。 節(jié)日五顏六色的焰火是否是化學變化？節(jié)日五顏六色的焰火是否是化學變化？若不是化學變化，與電子存在什么關系？若不是化學變化，與電子存在什么關系？ 討論討論 : :回答回答: : 各種焰色反應是由對應的各種元素決定的。鈣、各種焰色反應是由對應的各種元素決定的。鈣

15、、鍶、鋇以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在高溫火焰中，鍶、鋇以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內（約十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內（約1010s s）便躍）便躍遷到基態(tài)或較低的能級上，并在躍遷過程中將能遷到基態(tài)或較低的能級上，并在躍遷過程中將能量以一定波長的光能形式釋放出來。由于各種元量以一定波長的光能形式釋放出來。由于各種元素的能級是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時釋放素的能級是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時釋放

16、的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級差正的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級差正好對應于可見光范圍，于是我們就看到了各種色好對應于可見光范圍，于是我們就看到了各種色彩。彩。 激光的產生與電子躍遷有關激光的產生與電子躍遷有關 不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜1868年年8 8月月1818日，法國天文學家詹森赴印度觀察日全食，日，法國天文學家詹森赴印度觀察日全食，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤背面如出的紅色火焰，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤背面如出的紅色火焰，看見有彩色的彩條，是太陽噴射出來的幟熱其他的光譜?？匆娪?/p>

17、彩色的彩條，是太陽噴射出來的幟熱其他的光譜。他發(fā)現一條黃色譜線，接近鈉光譜總的他發(fā)現一條黃色譜線，接近鈉光譜總的D1D1和和D2D2線。日蝕線。日蝕后，他同樣在太陽光譜中觀察到這條黃線，稱為后，他同樣在太陽光譜中觀察到這條黃線，稱為D3D3線。線。18681868年年1010月月2020日，英國天文學家洛克耶也發(fā)現了這樣的日，英國天文學家洛克耶也發(fā)現了這樣的一條黃線。一條黃線。經過進一步研究，認識到是一條不屬于任何已知元素的新經過進一步研究，認識到是一條不屬于任何已知元素的新線，是因一種新的元素產生的，把這個新元素命名為線，是因一種新的元素產生的，把這個新元素命名為 helium，來自希臘文，

18、來自希臘文helios（太陽），元素符號定為（太陽），元素符號定為He。這是第一個在地球以外，在宇宙中發(fā)現的元素。為了紀。這是第一個在地球以外，在宇宙中發(fā)現的元素。為了紀念這件事，當時鑄造一塊金質紀念牌，一面雕刻著駕著四念這件事，當時鑄造一塊金質紀念牌，一面雕刻著駕著四匹馬戰(zhàn)車的傳說中的太陽神阿波羅（匹馬戰(zhàn)車的傳說中的太陽神阿波羅（Apollo）像，另一）像，另一面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫著：面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫著：1868年年8月月18日太陽突出物分析。日太陽突出物分析。 光譜分析光譜分析利用原子光譜線上的特征譜線來鑒定元素。利用原子光譜線上的特征譜線來鑒定元素。 閱讀

19、科學史話閱讀科學史話玻爾與光譜。體會玻爾與光譜。體會“類比類比”是一種是一種科學思維方法；體會理論對實驗的指導意義?？茖W思維方法；體會理論對實驗的指導意義。 拓展： 1、光譜：按一定次序排列的彩色光帶。 2、光譜分析：由于每一種元素都有自己的特征譜線，因此可以根據光譜來鑒別物質和確定它的化學組成。這種方法叫做光譜分析。 3、光譜分析的的原理：利用發(fā)射光譜和吸收光譜。 4、光譜分析的應用：發(fā)現新元素和研究天體的化學組成。電子云與原子軌道電子云與原子軌道: 1 1、電子運動特點：只能通過確定它在原子核外各、電子運動特點：只能通過確定它在原子核外各處出現的概率，而無法確定某個時刻處于原子核處出現的概

20、率，而無法確定某個時刻處于原子核外空間外空間核核處。處。1s電子在原子核外出現的概率分布圖電子在原子核外出現的概率分布圖 s s電子軌道都是球形的電子軌道都是球形的 p能級原子軌道圖能級原子軌道圖 d d原子軌道是花瓣形的；原子軌道是花瓣形的；f f軌道形狀更復雜。軌道形狀更復雜。 S S原子軌道最多能容納原子軌道最多能容納2 2個電子；個電子；p p原子原子軌道最多能容納軌道最多能容納6 6個電子；個電子；d d原子軌道最原子軌道最多能容納多能容納1010個電子。個電子。 泡利不相容原理：一個原子軌道里最多容泡利不相容原理：一個原子軌道里最多容納兩個電子，且自旋方向相反。納兩個電子，且自旋方

21、向相反。 洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先占據一個軌道，而且自旋軌道時，總是優(yōu)先占據一個軌道，而且自旋方向相同。方向相同。一個原子軌道可用一個一個原子軌道可用一個表示，如表示，如OO：（4 4）電子自旋：）電子自旋： 原子核外電子還有一種稱為原子核外電子還有一種稱為“自旋自旋”的運動。的運動。 原子核外電子的自旋可以有兩種不原子核外電子的自旋可以有兩種不同的狀態(tài)，通常人們用向上箭頭同的狀態(tài)，通常人們用向上箭頭“”和向下箭頭和向下箭頭“”來表示這兩種不同的來表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。自旋狀態(tài)。 每個軌道最多只能容納兩個自旋狀每個軌道最多只能容納兩個自旋狀態(tài)不同的電子態(tài)不同的電子電子平行自旋：電子平行自旋：電子反向自旋：電子反向自旋：電子的自旋狀態(tài)電子的自旋狀態(tài)電子層電子層原子軌原子軌道類型道類型原子軌道原子軌道數目數目可容納的可容納的電子數目電子數目1 1 K K1s1s2 2 L L2s2s，2p2p3 3 M M3s3s，3p3p，3d3d4 4 N N4s4s，4p4p，4d4d，4f4fn n1 12 24 48 89 9181816163232n n2 22n2n2 2總結：總結：各電子層包含的原子軌道數目和可容納的電子數各電子層包含的原子軌道數目和可容納的電子數