《原子结构》课件3.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,*,*,第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,第一课时,原子结构模型的发展,实心圆球体,枣糕式模型,有核原子模型,电子云模型,行星模型,一、开天辟地,原子的诞生,宇宙大爆炸,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。,原子核外电子的排布规律,（,1,）核外电子总是尽量先排布在能量,的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步,的电子层,(,能量最低原理,),。,（,2,）原子核外各电子层最多容纳,个电子。,（,3,）原子最外层电子数目不能超过,个,(K,层为最外层时不能超过,2,个电子,),。,（,4,）次外层电子数不能超过,个,(K,层为次外层时不超过,2,个,),，倒数第三层电子数不能超过,个。,2n,2,8,18,32,较低,升高,启示,1,、人类对原子结构认识的逐渐深入，都是建立在实验研究基础上的，实验是揭示原子结构的重要手段。,2,、汤姆生、卢瑟福、玻尔等几代师生都是诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科学上的“定论”，不迷信权威，为科学的发展作出了重要贡献。自然科学就是在不断探索中修正错误而前进的。,二、,能层（电子层）与能级（电子亚层）,1,、能层,（,1,）,在多电子的原子中，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。核外电子是分层排布 的。,（,2,）核外电子分层排布,依据核外电子的能量不同：,离核远近：,近,远,能量高低：,低 高,1,2,3,4,5,6,7,K,L,M,N,O,P,Q,2,、能级（电子亚层）,能层与能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数,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。,【,思考与交流,】,1.,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？,2.,不同能层中，符号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？,规律：,（,1,）每个能层中，能级符号的顺序是,ns,、,np,、,nd,、,nf ,第一能层只有,1,个能级,(1s),，第二能层有,2,个能级,(2s,和,2p),，第,3,能层有,3,个能级,(3s,、,3p,和,3d),，依次类推。,（,2,）任意一个能层，其能级数,=,能层序数。,（,3,）,s,、,p,、,d,、,f,可容纳的电子数依次是,1,、,3,、,5,、,7,的两倍。,（,4,）,同一层中，各能级的能量是按,s,、,p,、,d,、,f,的次序增高。,（,5,）,英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子数是相同的，但能量是不同的。,课堂小结,一,.,开天辟地,原子的诞生,二、能层与能级,第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,第二课时,三、构造原理与电子排布式,1,、构造原理,随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为,构造原理,。,7,6,5,4,3,2,1,4f,1s,2s,3s,4s,5s,6s,7s,2p,3p,4p,5p,6p,7p,6d,5d,4d,3d,5f,2、能,级,交,错,现,象,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,7p,3,、能量最低原理,原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。,原子,序数,元素,名称,元素,符号,电子排布,K L M N O,1,氢,H,1s,1,2,氦,He,1s,2,3,锂,Li,1s,2,2s,1,4,铍,Be,5,硼,B,1s,2,2s,2,2p,1,10,氖,Ne,1s,2,2s,2,2p,6,11,钠,Na,12,镁,Mg,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,13,铝,Al,部分原子的电子排布式，空着的自己填上：,4、对于同一电子亚层(能级)(等价轨道),当电子排布为全充满、半充满或全空时,原子是比较稳定的。,相对稳定的状态有：,全充满：p6,d10,f14。全空：p0,d0,f0。半充满：d5,f7。,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,按能层次序书写,电子排布式,用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。,根据已有知识，试写出,K,原子的可能电子排布式与原子结构示意图？,猜想一,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,1,+19,2 8 9,+19,2 8 8 1,猜想二,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,1,问题探究,氢,H,镁,Na,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,1s,1,练习：,写出,O,、,Ar,的原子结构示意图和电子排布式。,5,、原子的简化电子排布,Ne3s,1,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。,意义：用方括号将,该元素前一个周期的惰性气体括起来，,再将特征电子排布补充出来。,O,：,He2s,2,2p,4,Si,：,Ne3s,2,3p,2,Fe,：,Ar3d,6,4s,2,钠的简化电子排布：,练习,构造原理中排布顺序的实质,1,）相同能层的不同能级的能量高低顺序：,nsnpndnf,2,）英文字母相同的不同能级能量高低顺序：,1s2s3s4s,；,2p3p4p;3d4d,3),不同层不同能级可由下面的公式得出,:,ns (n-2)f (n-1)d np(n,为能层序数,),各能级的能量高低顺序,三、构造原理与电子排布式,课堂反馈练习,1,、在同一个原子中，,M,能层上的电子与,Q,能层上的电子的能量,(),A,前者大于后者,B,后者大于前者,C,前者等于后者,D,无法确定,2,支撑“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是（）,A,宇宙原子总数的,88.6,是氢,B,地球上的元素绝大多数是金属,C,普鲁特“氢是元素之母”的预言,D,宇宙中存在少量稀有气体分子,B,A,4,下列各能层中不包含,p,能级的是（）,A,N B,M C,L D,K,5,下列各组微粒中，各能层电子数均达到,2n,2,个的是（）,A,Ne,和,Ar B,H,和,Na,+,C,Ne,和,Cl,D,F,和,S,2,D,B,3,以下能级符号正确的是（）,(,双选,),A.6s B,2d C,3f D,7p,AD,6,比较下列多电子原子能级的高低,（,1,）,1s,3d,（,2,）,3s,3p,3d,（,3,）,2p,3p,4p,7,请根据构造原理，写出下列基态原子的电子排布式：,（,1,）,N,（,2,）,Ne,（,3,）,Cl,（,4,）,Ca,1s,3d,3s,3p,3d,2p,3p,4p,第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,第三课时,基态与激发态相互转化的应用,焰色反应,基态原子与激发态原子,处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。,1,、基态处于最低能量的原子。,激发态当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。,四、基态、激发态与光谱,2、原子光谱,不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会,吸收,或,释放,不同频率的光，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,。,基态原子,发射光谱,吸收能量,激发态原子,释放能量,吸收光谱,(,能量高,),(,能量低,),3、原子光谱的分类,发射光谱和吸收光谱,锂、氦、汞的吸收光谱,锂、氦、汞的发射光谱,化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。,6,、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。,练习：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；,课堂反馈练习,1,、同一原子的基态和激发态相比较（）,A,、基态时的能量比激发态时高,B,、基态时比较稳定,C,、基态时的能量比激发态时低,D,、激发态时比较稳定,2,、比较多电子原子中电子能量大小的依据是（）,A,元素原子的核电荷数,B,原子核外电子的多少,C,电子离原子核的远近,D,原子核外电子的大小,3,、按所示格式填写下表的空格,原子序数,电子排布式,价层电子排布,周期,族,17,1s,2,2s,2,2p,6,3d,5,4s,1,B,第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,第四课时,相关知识回顾,1,、理论研究证明，在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子，还可以分成不同的能级。能层和能级的符号及所能容纳的最多电子数如下：,(1),根据,的不同，原子核外电子可以分成不同的能层，每个能层上所能排布的最多电子数为,，除,K,层外，其他能层作最外层时，最多只能有,个电子。,（,2,）从上表中可以发现许多规律，如,s,能级上只能容纳,2,个电子，每个能层上的能级数与,相等。请再写出一个规律。,电子能量,2n,2,8,能层数,每个能级最多容纳的电子数,总是奇数的,2,倍。,五、电子云与原子轨道,1,、电子云,（,1,）电子运动的特点：,质量,极小,，,运动空间,极小,，,高速,运动（接近光速）；,无,固定轨道,绕原子核运动。,因此，电子运动不能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。,用,P,表示电子在某处出现的概率，,V,表示该处的体积，则,P/V,成为概率密度，用,表示,（,2,）电子云：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。,（,3,）电子云形状：不同原子轨道的电子云形状是不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。,2,、原子轨道：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。即电子出现的概率约为,90%,的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原子轨道。,S,的原子轨道是,_,形的，能层序数越大，原子轨道的,_ _,。,半径越大,球,（,1,）,s,轨道上电子云形状,P,的原子轨道是,_,形的，每个,P,能级在空间有,3,个伸展方向，即有,_,个轨道，它们互相垂直，分别以,_,、,_,、,_,为符号。,P,原子轨道的平均半径也随能层序数增大而,_,。,哑铃,3,P,x,P,y,P,z,增大,（,2,）,p,轨道上电子云形状,（,3,）,d,、,f,轨道上电子云形状,d,、,f,轨道各有,5,、,7,种空间伸展方向，电子云形状更复杂。,注意：,同一能层的不同能级，能量不同；同一能级的不同轨道，能量相同。,量子力学告诉我们：,ns,能级各有,1,个轨道，,np,能级各有,3,个轨道，,nd,能级各有,5,个轨道，,nf,能级各有,7,个轨道。而每个轨道里最多能容纳,2,个电子，通常称为电子对，用方向,相反,的箭头,“”,来表示。,3、泡利原理：,一个原子轨道里最多只能容纳,2,个电子，而且自旋方向相反，,这个原理称为,泡利原理。,由此原理可推出各电子层的轨道数和容纳的电子数。,科学探究,下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。,4、洪特规则：,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，而且自旋方向相同,。,5、洪特规则特例：,对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。（现阶段学习中只研究符合,3d,和,4s,电子排布情况）,课堂小结,1,、电子云,人为形象地描述。不同原子轨道的电子云形状是不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。,S,电子云为球形对称，,p,电子云为哑铃形。,2,、原子轨道,3、泡利原理：一个原子轨道里最多只能容纳,2,个电子，而且自旋方向相反。,4、洪特规则：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，而且自旋方向相同。,5、洪特规则特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。,课堂反馈练习,1,、写出,5,、,6,、,7,、,8,、,9,号元素核外电子排布轨道式。并记住各主族元素最外层电子排布轨道式的特点：,(,成对电子对的数目、未成对电子数和它占据的轨道。,),2,、下列表示的是第二周期中一些原子的核外电子排布，请说出每种符号的意义及从中获得的一些信息。,3,、下列最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）,A,B,C,D,C,