原子结构使用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,原子结构,原子结构与元素的性质,共价键,分子的立体结构,分子的性质,晶体的常识,晶体与原子晶体,金属晶体,离子晶体,第一章 原子结构与性质,一：原子结构模型的演变,原子的诞生,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,1932,年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个,“,原始原子,”,中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的,H,、,少量的,He,及极少量的,Li,，,然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。,宇宙大爆炸,一、开天辟地,原子的诞生,1.,现代大爆炸宇宙学理论,宇宙,大爆炸,大量氢,少量氦,极少量锂,其他元素,原子核的熔合反应,约,2h,后,诞生于,2.,氢,是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。,3.,所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知的。,4.,地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）,仅,22,种,。,归纳总结,你能了解人们认识原子模型的发展史吗？,1.,古希腊原子论,古希腊哲学家,原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。,（,Democritus,，约公元前,460,年,前,370,年）,原子,2.,道尔顿原子模型,(1803,年,),原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。不同元素的原子质量和性质各不相同；不同元素化合时，原子以简单整数比结合。,（化学原子论）,3.,汤姆生原子模型,(1904,年,),原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。,（“葡萄干布丁”模型）,（西瓜模型）,4.,卢瑟福原子模型,(1911,年,),原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。,(“,行星系式”原子模型,),(,核式模型,),5.,玻尔原子模型,(1913,年,),电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。,(,电子分层排布模型,),6.,电子云模型,(1926,年,),现代物质结构学说。波粒二象性。,(,量子力学模型,),复习回忆：原子结构,原子：,是,化学变化中最小的粒子,化学反应的实质：,是原子的重新组合。,一、原子结构,原子,原子核,核外电子,(-),质子,(+),中子,(,不带电）,回忆：构成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子的？,学 与 问,核外电子是怎样排布的？,核外电子排布的一般规律,(1),核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层,(,能量最低原理,),。,(,使原子处于最稳定状态,),(2),原子核外各电子层最多容纳,2n,2,个电子。,(3),原于最外层电子数目不能超过,8,个,(K,层为最外层时不能超过,2,个电子,),。,(4),次外层电子数目不能超过,18,个,(K,层为次外层时不能超过,2,个,),，倒数第三层电子数目不能超过,32,个。,说明：,以上规律是互相联系的，不能孤立地理解,。,二、能层与能级,1.,能层,（,1,）定义：在多电子的原子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。,（,2,）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：,【,学与问,】1,、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（,n,）,间存在什么关系？,每一个能层最多可容纳的电子数为,2n,2,个。,2.,能级,（,1,）定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，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：,【,学与问,】2.,不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（,n,）,间存在什么关系？,任一能层的能级数等于该能层的序数。,【,学与问,】3.,不同能层中，英文字母相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？以,s,、,p,、,d,、,f,排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？,不同能层中，英文字母相同的能级中所容纳的最多电子数,相同,。以,s,、,p,、,d,、,f,排序的各能级可容纳的最多电子数依次为,1,、,3,、,5,、,7,的二倍，,即,2,、,6,、,10,、,14,。,规 律,1,、在每一能层中，能级符号的顺序是,ns,、,np,、,nd,、,nf,（,n,代表能层）,2,、任一能层的能级总的从,s,能级开始，而且,能级数,等于该,能层序数,。,5,、以,s,、,p,、,d,、,f,排序的各能级可容纳的最多电子数依次为,1,、,3,、,5,、,7,的二倍。,3,、各能级所在能层的取值,nsn1,；,npn2,；,ndn3,；,nfn4,；,4,、每一能层最多可容纳,2n,2,个电子,6.,各能层、能级中电子能量的高低,同一能层中：,不同能层中：,E(ns),E(np),E(nd),E(nf),E(1s),E(2s),E(3s),E(4s),E(2p),E(3p),E(4p),E(5p),探究一,1,、知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？,2,、钾原子的电子排布为什么不是,2,、,8,、,9,，而是,2,、,8,、,8,、,1,？,阅读课本,P6,电子填充的先后顺序,（构造原理）,1,s,2,s,2,p,3,s,3,p,4,s,3,d,4,p,5,s,4,d,5,p,6,s,4,f,5,d,6,p,7,s,5,f,6,d,7,p,三、构 造 原 理,1,、构造原理,随原子核电荷数递增，原子核外电子的排布遵循如左图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,Na,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,1,能层序数,该能级上排布的电子数,能级符号,K,L,M,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,K,L,M,N,注意：按能层次序书写，按构造原理充入电子。,2.,电子排布式,电子填入轨道次序图,1s,2s 2p,3s 3p,4s 3d 4p,5s 4d 5p,6s 4f 5d 6p,7s 5f 6d 7p,能量相近的能级划为一组,称为能级组,第一能级组,第二能级组,第三能级组,第四能级组,第五能级组,第六能级组,第七能级组,通式：,ns(n-2)f,、,(n-1)d,、,np,课堂练习,1,、写出下列元素基态原子的电子排布式：,1,、,C 2,、,O 3,、,Si 4,、,P,1,、,21,Sc,、,25,Mn 2,、,27,Co,、,36,Kr,2,、写出下列元素基态原子的电子排布式,3.,简化电子排布式,如：,Na,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,1,Ne3s,1,表示钠的内层电子排布与稀有气体元素,Ne,的核外电子排布相同,简化为,书写电子排布式时，可以把内层电子已达到稀有气体结构以稀有气体的元素符号外加方括号表示。,【,思考与交流,】,2.,你能仿照钠的简化电子排布式写出第,8,号元素氧、第,14,号元素硅和第,26,号元素铁的简化电子排布式吗？,O：He2s,2,2p,4,Si：Ne3s,2,3p,2,Fe：Ar3d,6,4s,2,1.,写出溴和氪的电子排布式，它们的最外层有几个电子？,Br:1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,4s,2,4p,10,5,Kr:1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,4s,2,4p,10,6,说明：在化学反应中，原子的外围电子发生变化而内层电子不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去内层电子，仅写出原子的外围电子排布式（对主族元素的原子，外围电子又称价电子）,如：,O 2S,2,2P,4,Si,:3S,2,3P,2,Fe:3d,6,4S,2,试根据构造原理写出,24,Cr,、,29,Cu,、,47,Ag,、,79,Au,的电子排布式。,从元素周期表中查出它们的外围电子排布。对照,？疑问,不符合构造原理。,原因：在同一能级的电子排布全充满或全空状态、或半充满状态具有较低的能量和较大的稳定性,如对于,Cr,原子而言，外围电子呈,3d,5,4s,1,排布时，,3d,、,4s,轨道上的电子均为半满状态时，整个体系的能量最低。,全充满：,s,2,p,6,d,10,f,14,半充满：,s,1,p,3,d,5,f,7,全 空：,s,0,p,0,d,0,f,0,相对,稳定,状态：,例题解析,例,1,若某基态原子的外围电子排布为,4d,1,5s,2,，则下列说法正确的是（）,A,该元素基态原子中共有,3,个电子,B,该元素原子核外有,5,个电子层,C,该元素原子最外层共有,3,个电子,D,该元素原子,M,能层共有,8,个电子,B,四、能量最低原理、基态与激发态、光谱,能量最低原理,:,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于,最低状态,基态原子,:,处于最低能量的原子,(,稳定,),电子放出能量,电子吸收能量,激发态原子,:,基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级,变为激发态原子,(,不稳定,),判断下列表达是正确还是错误,1,）,1s,2,2p,1,属于基态；,2,）,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,属于激发态；,3,）,1s,2,2s,2,2p,6,3d,1,属于激发态；,4,）,1s,2,2s,2,2p,6,3p,1,属于基态；,课堂练习,答案：,(1)x(2)x(3)(4)x,1,、当镁原子由,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3p,2,时，以下说法正确,的是（）,A,镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量,B,镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量,C,镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量,D,镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量,A,课堂练习,前面提到的焰色反应是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约,10,s,）,便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。,焰火呈现五颜六色的原因：,光谱：,按一定次序排列的彩色光带。,原子光谱,:,不同元素的原子发生跃迁时会,吸收,或,释放,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,，总称为,原子光谱,。,锂、氦、汞的吸收光谱,锂、氦、汞的发射光谱,发射光谱是暗色背景的明亮谱线，吸收光谱是明亮背景的暗色谱线，两谱线一一对应。,光谱分析：,在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。,不同元素的原子光谱都是特定的，光谱图就像“指纹”辩人一样，可以辨别形成光谱的元素。在历史上许多元素是通过原子光谱发现的，如铯、铷、镓、铟等元素。,化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等,化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。,光谱分析的应用,通过原子光谱发现许多元素。,如：,铯,（,1860,年）和,铷,（,1861,年），其光谱中有特征的篮光和红光。,又如：,1868,年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体,氦,。,科学史话基本内容：,“光谱”的提出：牛顿，1672年,“七基色”：“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”,1859年，德国科学家,本生,(R.Bunsem)和,基尔霍夫,(G.Kirchhoff)发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图,1913年，丹麦科学家,波尔,建立了量子力学,阅读科学史话：P8P9,思考,:,宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别,?,？疑问,宏观物体的运动特征：,可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；,可以描画它们的运动轨迹。,微观物体的运动特征：,核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。,无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。,无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处,出现的机会,的多少。,核外电子运动的特征,氢原子电子云,给氢原子拍摄一张照片,我们先来研究氢原子核外唯一的一个电子的运动特点。,再给氢原子拍摄一张照片,再给氢原子拍摄一张照片,再给氢原子拍摄一张照片,氢原子电子云,给氢原子拍照，并将,2,张照片叠加,给氢原子拍照，并将,3,张照片叠加,给氢原子拍照，并将,4,张照片叠加,给氢原子拍照，并将,5,张照片叠加,氢原子电子云,给氢原子拍照，并将,20,张照片叠加,氢原子电子云,给氢原子拍照，并将,100,张照片叠加,氢原子电子云,给氢原子拍照，并将,500,张照片叠加,氢原子电子云,给氢原子拍照，并将,1000,张照片叠加,核外电子运动状态的描述,电子云：描述核外电子运动特征的图象。,电子云中的小黑点：,并,不是,表示原子核外的一个电子,而是表示,电子在此空间出现的机率,。,电子云密度大的地方说明,电子出现的机会多,，而电子云密度小的地方说明电子出现的机会少。,1.,电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象地把它叫做,“,电子云,”,五、电子云与原子轨道,2.原子轨道：电子云,轮廓图,称为原子轨道,电子云轮廓图,原子轨道与火车运行的轨道有何不同?,原子轨道是指一定能级上的电子,在核外空间运动的一个空间区域.火车的轨道则是火车运行的一个固定路线.,问题讨论,3.原子轨道的特点,s能级的原子轨道图,S能级的原子轨道是,球形,对称的（原子核位于球心），能层序数n越大（电子能量越大，1s2s E(3s)E(2s)E(1s),BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s),CE(5s)E(4f)E(4s)E(3d),DE(5s)E(4s)E(4f)E(3d),AB,结构示意图,电子排布式,电子排布图（轨道表示式）,铁原子,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,请你通过比较、归纳，分别说出,3,种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。,结构示意图：,能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。,电子排布式：,能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。,轨道表示式：,能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。,题型二、核外电子排布：电子排布式、,轨道表示式,1、下列有关原子轨道的叙述中不正确的（）,A.氢原子的2s轨道能量较3p能级低,B.锂原子的2s与5s 轨道皆为球形分布,C.p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层序数的增加，p能级原子轨道也在增多,D.能层n4的原子轨道最多可容纳16个电子,课堂练习,CD,2、基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（）,A B C D,C,课堂练习,例2：已知下列元素原子的外围电子构型为：,3S,2,、4S,2,、4S,2,4P,1,、3S,2,3P,3,、3d,5,4S,2,。它们分别属于第几周期？第几族？最高化合价是多少？,题型三、外围电子构型,