第一章第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu).ppt

1、第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu),一、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),“原子”概念的提出 樸素的認(rèn)識(shí)論：世界萬(wàn)物由水、空氣、土、火等構(gòu)成 古希臘時(shí)代：思辯性古代原子論 萬(wàn)物由原子構(gòu)成，原子是物質(zhì)世界的共同基礎(chǔ)，不能再分割。,近代原子論,發(fā)現(xiàn)電子,帶核原子結(jié)構(gòu)模型,軌道原子結(jié)構(gòu)模型,電子云模型,道爾頓原子模型(1803年)：原子是組成物質(zhì)的基本的粒子，它們是堅(jiān)實(shí)的、不可再分的實(shí)心球體。 湯姆生原子模型(1904年)：原子是一個(gè)平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，形成中性原子。俗稱“棗糕式”模型。 盧瑟福原子模型(1911年)：在原子的中心有一個(gè)帶正電荷的核，它的質(zhì)量幾乎等于原

2、子的全部質(zhì)量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，就象行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 玻爾原子模型(1913年)：電子在原子核外空間的一定軌道路上繞核做高速的圓周運(yùn)動(dòng)。,一、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),二、原子核外電子排布,1. 原子核外電子的分層排布,原子核,電子層,核電荷數(shù),該電子層上的電子,He、Ne、Ar原子的核外電子分層排布示意圖,1. 原子核外電子的分層排布,H、O、Mg原子的核外電子分層排布示意圖,二、原子核外電子排布,原子結(jié)構(gòu)示意圖 為了形象地表示原子的結(jié)構(gòu)，人們就創(chuàng)造了“原子結(jié)構(gòu)示意圖”這種特殊的圖形。,二、原子核外電子排布,15,第1層,第2層,第3層,K層,L層,M層,2,8,5,原子結(jié)構(gòu)示

3、意圖,2. 原子核外電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域與電子能量的關(guān)系 電子能量高在離核遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電子能量低在離核近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，把原子核外電子分成不同的能層；分別用一、二、三、四、五、六、七表示，符號(hào)分別為K、L、M、N、O、P、Q。同一能層的電子，能量也可不同，可以把它們分成能級(jí)，符號(hào)為：s p d f,二、原子核外電子排布,K L M N O P Q,1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p,2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6,注:在每一能層中，能級(jí)符號(hào)的順序是ns np nd nf. (n代表能層）,二、原子核外電子排布,3. 原子核外電子排布規(guī)律 最外層最多只能容納

4、 8個(gè)電子(氦原子是2個(gè))； 次外層最多只能容納18個(gè)電子； 倒數(shù)第三層最多只能容納32個(gè)電子； 每個(gè)電子層最多只能容納2n2電子； 各電子層所能容納的電子數(shù)必須服從于其所在的位置； 電子總是盡先排布在能量最低的能級(jí)里,二、原子核外電子排布,三、構(gòu)造原理,1. 構(gòu)造原理 隨著原子核電荷數(shù)的遞增，絕大多數(shù)元素的原子核外電子的排布將遵循右圖的排布順序。,2. 元素原子的電子排布式,三、構(gòu)造原理,H:1s1,He:1s2,Li:1s2 2s1,B:1s22s22p1,Na:1s22s22p63s1,Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,Kr:1s22s22p63s23p63d104s24

5、p6,四、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜,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)，簡(jiǎn)稱能量最低原理 基態(tài)原子：處于最低能量的原子 在基態(tài)原子里，電子優(yōu)先排布在能量最低的能級(jí)里，然后排布在能量逐漸升高的能級(jí)里 激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子,四、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、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,鋰、氦、汞的發(fā)射光譜,鋰、氦、汞的吸收光譜,利用光譜分析可以發(fā)現(xiàn)新元素或利用特征譜線鑒定元素,練習(xí),1. 下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正

6、確的是 A. 各能級(jí)的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7 B. 各能層的能級(jí)都是從s能級(jí)開(kāi)始至f能級(jí)結(jié)束 C. 各能層含有的能級(jí)數(shù)為n-1 D. 各能層含有的電子數(shù)為2n2,練習(xí),2. 下列圖象中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無(wú)關(guān)的是,A B C D,練習(xí),3. 按能量由低到高的順序排列，正確的一組是 A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2p C2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p,練習(xí),4. 以下電子排布式表示基態(tài)原子電子排布的是 A1s22s22p63s13p3 B1s22s22p63s23p63d104s14p1 C1s22s22p63s23p63d24

7、s1 D1s22s22p63s23p63d104s24p1,練習(xí),5. 電子由3d能級(jí)躍遷至4p能級(jí)時(shí)，可通過(guò)光譜儀直接攝取 A電子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖像 B原子的吸收光譜 C電子體積大小的圖像 D原子的發(fā)射光譜,五、電子云與原子軌道,1. 電子云 電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布。電子云是核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的形象化描述。,概率分布圖(電子云),電子云輪廓圖的制作過(guò)程,90%,原子軌道,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道 球形,s能級(jí)的原子軌道圖,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道,p能級(jí)的原子軌道圖,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道,d能級(jí)的原子軌道圖,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道,f

8、能級(jí)的原子軌道圖,五、電子云與原子軌道,2. 泡利不相容原理 在同一個(gè)原子里，不存在四個(gè)方面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子 核外電子排布的軌道表示式,五、電子云與原子軌道,3. 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)先占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同,歸納與小結(jié),1. 描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)方面 能層(電子層) 能級(jí)(電子亞層) 軌道(電子云的伸展方向) 自旋方向,歸納與小結(jié),描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)方面 能層(電子層) 原子核外的電子可以看作是分層排布的。處于不同層次 中的電子，離核的遠(yuǎn)近也不同。離核愈近的電子層能級(jí)愈低，離核愈遠(yuǎn)的電子層能級(jí)愈高。通常用n=1、2、3等數(shù)值來(lái)表示電

9、子層離核的遠(yuǎn)近。n=1，即表 示離核最近的電子層，其中的電子能量最小。n=2，即表示為第二電子層。有時(shí)也用K、L、M、N、O等分別表示1、2、3、4、5等電子層,歸納與小結(jié),1. 描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)方面 能級(jí)(電子亞層) 即使在同一電子層中的電子，能量也常有差別，它們電子云的形狀也不相同。所以每一個(gè)電子層，又可以分作幾個(gè)電子亞層，分別用s、p、d、f等符號(hào)來(lái)表示,歸納與小結(jié),1. 描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)方面 軌道(電子云的伸展方向) 電子云不僅有確定的形狀，而且有一定的伸展方向。s電子云是球形對(duì)稱的，在空間各個(gè)方向上伸展的程度相同。p電子云在空間可以有三種互相垂直的伸展方向。d電子

10、云可以有五種伸展方向，f電子云可以有七種伸展方向。 如果把在一定電子層上，具有一定形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個(gè)軌道，那么s、p、d、f四個(gè)能級(jí)就分別有1、3、5、7個(gè)軌道,歸納與小結(jié),1. 描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)方面 自旋方向 電子不僅在核外空間不停地運(yùn)動(dòng)，而且還作自旋運(yùn)動(dòng)。電子自旋有兩種狀態(tài)，相當(dāng)于順時(shí)針和逆時(shí)針兩種方向。常用向上箭頭“”和向下箭頭“”來(lái)表示不同的自旋狀態(tài),歸納與小結(jié),2. 核外電子的排布規(guī)律 核外電子的排布遵循以下規(guī)律 泡利不相容原理 能量最低原理 洪特規(guī)則,歸納與小結(jié),2. 核外電子的排布規(guī)律 泡利不相容原理 在同一個(gè)原子里，不存在四個(gè)方面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全

11、相同的電子,歸納與小結(jié),2. 核外電子的排布規(guī)律 能量最低原理 在核外電子排布中，電子總是盡量最先占有能量最低的軌道，只有能量最低的軌道被占滿后，電子才能依次占有能量較高的軌道，這就是所謂能量最低原理,歸納與小結(jié),2. 核外電子的排布規(guī)律 洪特規(guī)則 在同一能級(jí)中的各個(gè)軌道上，如3個(gè)p軌道、或5個(gè)d軌道，或7個(gè)f軌道上的電子排布，傾向于盡可能分占不同的軌道，而且它們的自旋方向相同。這樣的排布，使整個(gè)原子的能量最低 特例：那就是對(duì)于同一能級(jí)，當(dāng)電子排布為全充滿、半充滿或全空時(shí)，整個(gè)原子體系最穩(wěn)定,練習(xí),6. 下圖中能正確表示基態(tài)硅原子的是,A B C D,練習(xí),7. 人們常將在同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的，自旋方向相反的2個(gè)電子，稱為“電子對(duì)”；將在同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的單個(gè)電子，稱為