化學(xué)選修3《原子結(jié)構(gòu)》精ppt課件

.,第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第一節(jié)原子結(jié)構(gòu),新課標(biāo)人教版高中化學(xué)選修3,.,1、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原子核外電子的分層排布2、知道原子核外電子的能層分布及其能量關(guān)系3、知道原子核外電子的能級(jí)分布及其能量關(guān)系4、能用符號(hào)表示原子核外的不同能級(jí)，初步知道量子數(shù)的涵義5、了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，能用構(gòu)造原理認(rèn)識(shí)原子的核外電子排布6、能用電子排布式表示常見元素（1-36號(hào)）原子核外電子的排布,知識(shí)與技能,過程與方法：,復(fù)習(xí)和延伸、類比和歸納、能層類比樓層，能級(jí)類比樓梯。,情感和價(jià)值觀：,充分認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的過程是一個(gè)逐步深入完美的過程,.,近代原子論,發(fā)現(xiàn)電子,帶核原子結(jié)構(gòu)模型,原子軌道結(jié)構(gòu)模型,電子云模型,科學(xué)家們經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的研究，已經(jīng)基本揭開了原子結(jié)構(gòu)的面紗,.,小結(jié)：人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史,德謨克利特的古代原子學(xué)說,道爾頓的近代原子學(xué)說（模型）,湯姆生原子模型,盧瑟福原子模型,玻爾原子模型,薛定諤電子云模型,原子結(jié)構(gòu)的衍變過程,.,一、開天辟地原子的誕生,現(xiàn)代大爆炸宇宙學(xué)理論,宇宙誕生于約140億年前的一次大爆炸,大爆炸后約2小時(shí)，誕生了大量的H，少量的He和極少量的Li,我們今天熟悉的各種元素（原子），都是從那時(shí)起經(jīng)歷了漫長復(fù)雜的物理化學(xué)變化，分批分期合成而來的,1氫元素是宇宙中最豐富的元素。2宇宙年齡距今約140億年，地球年齡已有46億年3地球上的元素絕大多數(shù)是金屬，非金屬僅有22種,.,數(shù)量關(guān)系：核電荷數(shù)(Z)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù),質(zhì)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）,二.原子結(jié)構(gòu),質(zhì)量數(shù)：對質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取整數(shù)相加的數(shù)值，即近似原子量,電性關(guān)系：原子：質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù),(幾乎集中原子的全部質(zhì)量),(其運(yùn)動(dòng)空間幾乎占據(jù)了原子的整個(gè)體積),.,原子構(gòu)成的粒子及其性質(zhì),.,原子質(zhì)量主要集中在原子核上。原子核體積很小，只占原子體積的幾億分之一,.,【說明】：,原子不是實(shí)心球體，在原子核外有一個(gè)“很大”的空間供電子作高速運(yùn)動(dòng)。原子核與電子之間既存在吸引力，又存在排斥力。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，電子既不會(huì)飛離出去，又不會(huì)緊貼在原子核上。不是任何原子都由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成。如：氫原子。在原子中，質(zhì)子數(shù)一定等于核外電子總數(shù)，但不一定等于中子數(shù)。一般質(zhì)子數(shù)中子數(shù)。,.,在多電子的原子中，核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。,三：能層與能級(jí),每一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)：,2n2,能層（電子層）,.,（1）先排能量低的電子層，再排能量高的電子層，由里往外。（2）每一層最多容納電子數(shù)：2n2個(gè)。（3）最外層電子數(shù)不超過8個(gè)（K層為最外層時(shí)不超過2個(gè)）。（4）次外層電子數(shù)不超過18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。,核外電子的排布規(guī)律:（一低四不超）,.,KLMNO,+,能級(jí),1s,2s2p,3s3p3d,4s4p4d4f,最多容納電子數(shù),2,2,6,2,6,10,2,6,10,14,規(guī)定，任一能層的能級(jí)總是從s能級(jí)開始，依次稱p、d、f、g能級(jí),在多電子原子中，同一能層的電子的能量也可能不同，可以將它們分為不同的能級(jí)（即電子亞層）。,能級(jí)（電子亞層）,.,【學(xué)與問】教材p5,1、原子核外電子的每一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？2、不同能層分別有多少個(gè)能級(jí)，與能層的序數(shù)間存在什么關(guān)系？,3、英文字母相同的不同能級(jí)中所能容納的最多電子數(shù)是否相同？,不同能層中的s、p、d、f、g能級(jí)最多能容納的電子數(shù)是相同的，各為：,s122,p326,d5210,f7214,g9218,（2n2）,（所含能級(jí)個(gè)數(shù)能層序數(shù)n）,.,任一能層的能級(jí)數(shù)等于該能層的序數(shù)，依次用ns、np、nd、nf等表示,英文字母相同的不同能級(jí)的能量高低順序：1s2s3s4s；2p3p4p;3d4d,不同能層中，符號(hào)相同的能級(jí)中容納的最多電子數(shù)相同,以s、p、d、f排序的各能級(jí)可容納的的最多電子數(shù)依次為2、6、10、14,1、3、5、7的二倍。,在同一能層中，能級(jí)的能量高低是nsnpndnf,【特別提醒】,.,【練習(xí)】1比較下列多電子原子的不同能層中能級(jí)的能量高低（1）1s、3d（2）3s、3p、3d（3）2p、3p、4p,1s3d,3s3p3d,2p4s3s2s1s,.,隨原子核電荷數(shù)遞增，絕大多數(shù)原子核外電子的排布遵循如下圖的排布順序，這個(gè)排布順序被稱為構(gòu)造原理。,四：多電子原子的核外電子排布構(gòu)造原理,.,能量升高,能級(jí)交錯(cuò),能級(jí)能量高低的順序,能量升高,4s3d4p,5s4d5p,各圓圈間連接線的方向表示隨核電荷數(shù)增加而增加的電子填入能級(jí)的順序,不同層不同能級(jí)可由下面的公式得出:ns(n-2)f(n-1)dnp(n為能層序數(shù))稱為能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,.,電子排布式,表示該能級(jí)填充的電子數(shù)目,能級(jí),雖先排4s后排3d，但電子排布式中先寫3d，后寫4s。26Fe（鐵）電子排布式中最后2個(gè)能級(jí)應(yīng)寫為3d64s2，而不能寫成4s23d6。,在書寫電子排布式時(shí)，能層低的能級(jí)要寫在左邊，不能按填充順序?qū)憽?失電子的順序：,從外層到內(nèi)層逐漸失去,能層,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+：1s22s22p63s23p63d6,Fe3+：1s22s22p63s23p63d5,.,在書寫電子排布式時(shí)，要從左向右，根據(jù)構(gòu)造原理，按能層能量遞增的順序排列。每個(gè)能層中的能級(jí)是按spdf能量遞增的順序排列，各能級(jí)上的電子數(shù)標(biāo)在能級(jí)符號(hào)的右上角。能層低的能級(jí)要寫在左邊，不能按填充順序?qū)憽?失電子的順序：,從外層到內(nèi)層逐漸失去,Fe2+：1s22s22p63s23p63d6,Fe3+：1s22s22p63s23p63d5,電子排布式的書寫,.,試書寫7N、17Cl、19K、26Fe、21Sc、35Br原子的核外電子排布式.,【練習(xí)】,N：1s22s22p3,Cl：1s22s22p63s23p5,K：1s22s22p63s23p64s1,Fe：1s22s22p63s23p63d64s2,Sc：1s22s22p63s23p63d14s2,Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5,根據(jù)構(gòu)造原理只要我們知道原子序數(shù)就可以寫出元素原子的電子排布式，這樣的電子排布是基態(tài)原子的。,.,1s1,1s22s1,1s2,1s22s2,1s22s22p1,1s22s22p2,1s22s22p3,1s22s22p4,1s22s22p5,1s22s22p6,要求熟練書寫136號(hào)元素原子的電子排布式,.,1s22s22p63s1,1s22s22p63s2,1s22s22p63s23p1,1s22s22p63s23p2,1s22s22p63s23p3,1s22s22p63s23p4,1s22s22p63s23p5,1s22s22p63s23p6,.,1s22s22p63s23p64s1,1s22s22p63s23p64s2,1s22s22p63s23p63d14s2,1s22s22p63s23p63d24s2,1s22s22p63s23p63d34s2,1s22s22p63s23p63d54s1,1s22s22p63s23p63d54s2,1s22s22p63s23p63d64s2,1s22s22p63s23p63d74s2,1s22s22p63s23p63d84s2,.,1s22s22p63s23p63d104s24p1,1s22s22p63s23p63d104s24p2,1s22s22p63s23p63d104s24p3,1s22s22p63s23p63d104s24p4,1s22s22p63s23p63d104s24p5,1s22s22p63s23p63d104s24p6,1s22s22p63s23p63d104s1,1s22s22p63s23p63d104s2,【思考】是否所有元素的基態(tài)原子的電子排布都遵循構(gòu)造原理？,鉻、銅、銀、金等,.,【練習(xí)】請寫出K+、S2-、Cu2+離子的電子排布式？,K+：1s22s22p63s23p6,S2-：1s22s22p63s23p6,Cu2+：1s22s22p63s23p63d9,.,【練習(xí)】請寫出14、24、26、31號(hào)元素的簡化電子排布式？,K的簡化電子排布式：Ar4s1,簡化電子排布式,表示Ar(前一周期的稀有氣體)的電子排布（原子實(shí)）,K的電子排布式：1s22s22p63s23p64s1,14Si：Ne3s23p2,24Cr：Ar3d54s1,26Fe：Ar3d64s2,31Ga：Ar3d104s24p1,.,【思考與交流】教材P7,電子排布式可以簡化，如可以把鈉的電子排布式寫成【Ne】3s1。試問：上式方括號(hào)中的符號(hào)的意義是什么？你能仿照鈉原子的簡化電子排布式寫出O、Si、Fe的簡化電子排布式嗎？,O：【He】2s22p4,Si：【Ne】3s23p2,Fe：【Ar】3d64s2,符號(hào)【Ne】表示Na的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。,.,外圍電子排布式,化學(xué)反應(yīng)中，原子的外圍電子發(fā)生變化，而“原子實(shí)”不受影響。所以描述原子核外電子排布式時(shí)可省去“原子實(shí)”，僅寫出原子的外圍電子排布式（對于主族元素的原子，外圍電子又稱價(jià)層電子或價(jià)電子）。,K原子的外圍電子排布式：4s1,Fe原子的外圍電子排布式：3d64s2,.,六：能量最低原理,原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。,基態(tài)與激發(fā)態(tài),基態(tài)原子：,處于最低能量狀態(tài)的原子,激發(fā)態(tài)原子：,一般是指電子激發(fā)態(tài),當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收一定能量后，電子被激發(fā)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子,.,基態(tài),激發(fā)態(tài),吸收能量,釋放能量,光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一,吸收光譜,發(fā)射光譜,原子光譜,不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的能量表現(xiàn)為光的形式用光譜儀攝取得到各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。,核外電子的躍遷,.,【思考】下面是部分元素的發(fā)射光譜和吸收光譜：,（2）為什么不同元素原子具有不同的特征光譜？,不同原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)不同，發(fā)出的譜線的特征不同,（1）同一元素發(fā)射光譜和吸收光譜有什么差異？,發(fā)射光譜,特征:暗背景,亮線,線狀不連續(xù),吸收光譜,特征:亮背景,暗線,線狀不連續(xù),.,一些元素的線狀光譜,光譜分析：,利用原子光譜上的特征譜線鑒定元素。,.,光譜分析方法的建立,1853年發(fā)明本生燈,溫度達(dá)2300，且沒有顏色,本生利用本生燈研究各種金屬鹽類在火焰中呈現(xiàn)不同顏色的現(xiàn)象,.,節(jié)日燃放的焰火與金屬內(nèi)層的電子躍遷有關(guān),激光的產(chǎn)生與電子受激躍遷有關(guān),.,判斷下列表達(dá)是正確還是錯(cuò)誤1）1s22p1屬于基態(tài)；2）1s22s22p63s23p63d54s1屬于激發(fā)態(tài)；3）1s22s22p63d1屬于激發(fā)態(tài)；4）1s22s22p63p1屬于基態(tài)；,答案：(1)x(2)x(3)(4)x,【練習(xí)】,.,七、電子云與原子軌道,思考:宏觀物體與微觀物體（電子）的運(yùn)動(dòng)有什么區(qū)別?,宏觀物體的運(yùn)動(dòng)特征：,可以準(zhǔn)確地測出它們在某一時(shí)刻所處的位置及運(yùn)行的速度可以描畫它們的運(yùn)動(dòng)軌跡。,微觀物體的運(yùn)動(dòng)特征：,電子的質(zhì)量很小，只有9.1110-31千克；核外電子的運(yùn)動(dòng)范圍很小（相對于宏觀物體而言）；電子的運(yùn)動(dòng)速度很大；,測不準(zhǔn),.,圖中表示原子核，一個(gè)小黑點(diǎn)代表電子在這里出現(xiàn)過一次,.,小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。,.,原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征,如何描述核外電子的運(yùn)動(dòng)？,1：電子云,核外電子運(yùn)動(dòng)的形象描述,小黑點(diǎn)表示在該核外空間的單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率,運(yùn)動(dòng)區(qū)域距離核近，電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)大；運(yùn)動(dòng)區(qū)域距離核遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)?。?.,2：原子軌道：,50%,90%,繪制電子云的輪廓圖的方法：,等密度面,電子云輪廓圖：表示電子在核外空間經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域。,常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道,.,s能級(jí)的原子軌道圖（球形）,ns能級(jí)只有一個(gè)原子軌道，球形,n越大，原子軌道半徑越大,s電子的原子軌道（電子云）形狀是以原子核為中心的球體，只有一個(gè)伸展方向,.,p能級(jí)的原子軌道圖（啞鈴形）,np能級(jí)有三個(gè)能量相等的原子軌道，px、py、pz，啞鈴形，相互垂直。,n越大，原子軌道半徑越大,p電子的原子軌道（電子云）的形狀是啞鈴形，其伸展方向是互相垂直的三個(gè)方向（Px、Py、Pz）。,.,d能級(jí)的原子軌道圖,nd能級(jí)有5個(gè)能量相等的原子軌道,.,+,現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)模型,原子軌道,1s,2s,3s,4s,5s,2p,3p,4p,5p,3d,4d,5d,4f,5f,5g,.,八：核外電子的排布原則,能量最低原理,多電子原子在基態(tài)時(shí)核外電子優(yōu)先占據(jù)能量最低的軌道。,自然界的普適規(guī)律,泡利原理,每個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)自旋方向相反的電子。,用表示自旋方向,自旋,順時(shí)針,逆時(shí)針,.,原子核外電子的排布：,.,洪特規(guī)則,當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。,總能量最低,能量最低原理的特例,推論：當(dāng)軌道被電子半充滿或全充滿時(shí)最穩(wěn)定。,相對穩(wěn)定的狀態(tài),全充滿（p6，d10，f14）,全空時(shí)（p0，d0，f0）,半充滿（p3，d5，f7）,【思考】從洪特規(guī)則解釋Cr和Cu的核外電子排布？,.,注意,.,24Cr原子的電子排布圖:,1s22s22p63s23p63d54s1,不是3d44s2,1s22s22p63s23p63d104s1,29Cu原子的電子排布圖:,不是3d94s2,.,（4）電子排布圖（軌道表示式）：,核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述：能層、能級(jí)、原子軌道、自旋方向,D,在電子排布圖中，用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子。,.,Li,Be,B,C,1s,2s,1s,2s,2p,1s,2s,2p,1s,2s,N,O,1s,2s,2p,1s,2s,2p,F,Ne,1s,2s,2p,1s,2s,2p,【思考】請寫出第二周期元素原子的電子排布圖（即軌道表示式）？,.,【練習(xí)】某元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對電子。請寫出該元素原子的價(jià)層電子的軌道表示式？,O,2s,2p,F,2s,2p,【練習(xí)】某元素原子的L層上有3對成對電子。請寫出該元素原子的價(jià)層電子的軌道表示式？,C,2s,2p,.,區(qū)別原子的電子式、原子結(jié)構(gòu)示意圖、核外電子排布式、電子排布圖（軌道表示式）。,軌道表示式,電子排布式,原子結(jié)構(gòu)示意圖,電子式,1s,2s,2p,1s22s22p2,以C為例:,簡化電子排布式,He2s22p2,.,下列各原子的電子排布正確的是（）A.Be1s22s12p1B.C1s22s22p2C.He1s12