人類對原子結構的認識

1、思考：思考：化學在什么層次上研究物質？化學在什么層次上研究物質？ 第三單元 人類對原子結構的認識第一節(jié)第一節(jié) 原子結構模型的演變原子結構模型的演變 公元前5世紀，希臘哲學家德謨克利特等人認為 ： 萬物是由大量的不可分割的微粒構成的，即原子。最早的猜想、最樸素的原子思想最早的猜想、最樸素的原子思想科學原子模型的演變歷史科學原子模型的演變歷史1803 道爾頓道爾頓1904 湯姆生湯姆生1911 盧瑟福盧瑟福1913 波爾波爾1926 薛定諤薛定諤粒子散射實驗粒子散射實驗 如何解釋這個現象呢？如何解釋這個現象呢？金箔金箔熒光屏熒光屏狹縫狹縫 粒子粒子 發(fā)射源發(fā)射源 英國科學家盧瑟福英國科學家盧瑟福E

2、.Rutherford(1871-1937)E.Rutherford(1871-1937)l玻爾原子模型玻爾原子模型（又稱（又稱軌軌道道模型）：當原子只有模型）：當原子只有一個電子一個電子時，電子沿時，電子沿特特定球形軌道定球形軌道運轉；當原運轉；當原子有子有多個電子多個電子時，它們時，它們將分布將分布在多個球殼中繞在多個球殼中繞核運動核運動。l不同的電子運轉軌道是不同的電子運轉軌道是具有一定級差的穩(wěn)定軌具有一定級差的穩(wěn)定軌道。道。 電子的波粒二象性 電子云模型電子云模型 電子云電子云現代量子力學學說現代量子力學學說 l現代科學家們在實驗中發(fā)現，電子在原現代科學家們在實驗中發(fā)現，電子在原子核周

3、圍有的區(qū)域出現的次數多，有的子核周圍有的區(qū)域出現的次數多，有的區(qū)域出現的次數少，就像區(qū)域出現的次數少，就像“云霧云霧”籠罩籠罩在原子核周圍。因而提出了在原子核周圍。因而提出了“電子云模電子云模型型”。l電子云電子云密度大密度大的地方，表明電子在核外的地方，表明電子在核外單位體積內出現的機會多單位體積內出現的機會多，反之，出現，反之，出現的機會少。的機會少。電子云電子云 模型模型道爾頓道爾頓湯姆生湯姆生盧瑟福盧瑟福玻爾玻爾量子力學量子力學年代年代18031904191119131926依據依據元素化元素化合時的合時的質量比質量比例關系例關系發(fā)現電發(fā)現電子子粒子散粒子散射射氫原子光氫原子光譜譜近代

4、科學近代科學實驗實驗主要主要內容內容原子是原子是不可再不可再分的實分的實心小球心小球葡萄干葡萄干面包式面包式行星模型行星模型軌道式原軌道式原子模型子模型量子力學量子力學原子結構模型的演變過程給我們的啟迪原子結構模型的演變過程給我們的啟迪(1) (1) 化學認識發(fā)展過程中的繼承、積累、突化學認識發(fā)展過程中的繼承、積累、突破和革命。破和革命。(2) (2) 實驗方法實驗方法是科學研究的一種重要方法，是科學研究的一種重要方法，實驗手段的不斷進步是化學科學的關鍵；實驗手段的不斷進步是化學科學的關鍵；模模型法型法可以把事物抽象的本質具體化，但并不可以把事物抽象的本質具體化，但并不等于事物的真實存在，模型

5、的正確性需要實等于事物的真實存在，模型的正確性需要實驗的檢驗。驗的檢驗。(3) (3) 科學研究、科學發(fā)現是無止境的科學研究、科學發(fā)現是無止境的。你現在知道的原子結構是怎樣的？你現在知道的原子結構是怎樣的？ 原子原子核原子核核外電子核外電子質子質子中子中子正電正電不帶電不帶電負電負電是分層排布的是分層排布的第二節(jié)第二節(jié) 原子核外電子的原子核外電子的排布排布1.1.核外電子的運動特征核外電子的運動特征速度快速度快 運動范圍小運動范圍小 無規(guī)則無規(guī)則 分層排布分層排布l 電子按電子按能量高低能量高低在核外分層排布。在核外分層排布。1 12 23 34 45 56 67 7由內到外，能量逐漸升高由內

6、到外，能量逐漸升高2.2.核外電子分層排布核外電子分層排布（1 1）分層排布的依據）分層排布的依據1 12 23 34 42.2.核外電子分層排布核外電子分層排布（2 2）分層排布的基本規(guī)律）分層排布的基本規(guī)律第一層為最外層時，最多容納電子數第一層為最外層時，最多容納電子數-。其他各層為最外層最多容納電子數其他各層為最外層最多容納電子數-。28每層最多排每層最多排 個電子個電子2n22.核外電子分層排布核外電子分層排布（3 3）分層排布表達）分層排布表達原子結構示意圖原子結構示意圖各層電子的數目各層電子的數目 原子原子符號符號核電荷數核電荷數電子層電子層2 8 12.核外電子分層排布核外電子分

7、層排布（3 3）分層排布表達）分層排布表達原子結構示意圖原子結構示意圖寫出1-18號元素的原子結構示意圖2.核外電子分層排布核外電子分層排布 在化學反應中，原子核不發(fā)生變化，但原子的最外層電子可能會發(fā)生變化（4 4）電子層結構與化學性質）電子層結構與化學性質2.核外電子分層排布核外電子分層排布稀有氣體一般化學性質穩(wěn)定，稀有氣體一般化學性質穩(wěn)定，觀察稀有氣體的觀察稀有氣體的核外電子排核外電子排布布，你能得出什么結論？，你能得出什么結論？最外層最外層8 8電子電子時為穩(wěn)定結構，電時為穩(wěn)定結構，電子層只有一層子層只有一層2 2電子電子為為穩(wěn)定結構穩(wěn)定結構交流與討論交流與討論-P29-P29+826+

8、828+12282+1228原子在化學反應中有達到穩(wěn)定結構的傾向原子在化學反應中有達到穩(wěn)定結構的傾向金屬元素原子最外層金屬元素原子最外層電子一般比較少電子一般比較少非金屬元素原子最外層非金屬元素原子最外層電子一般比較多電子一般比較多金屬元素原子易失去金屬元素原子易失去電子電子非金屬元素原子易得非金屬元素原子易得到電子到電子29問題與討論問題與討論ClCl6 6OOMgMgNaNa失去或得到電失去或得到電子的數目子的數目原子最外層原子最外層電子數目電子數目化合化合價價元素元素 1 失失1e- 2 失失2e- 得得2e- 7 得得1e-+1+1+2+2-2-2-1-1（4 4）電子層結構與化學性質

9、）電子層結構與化學性質2.核外電子分層排布核外電子分層排布總結總結（1）最外層電子數與元素性質密切相關）最外層電子數與元素性質密切相關（2）化學反應中原子有達到穩(wěn)定結構的傾向）化學反應中原子有達到穩(wěn)定結構的傾向（3）活潑金屬金屬一般易失去電子表現正化合價）活潑金屬金屬一般易失去電子表現正化合價（4）活潑非金屬一般易得到電子表現負化合價）活潑非金屬一般易得到電子表現負化合價最外層電子數最外層電子數= = 反應中失去的電子數反應中失去的電子數= = 化合價化合價（8-8-最外層電子數）最外層電子數）= = 反應中得到的電子數反應中得到的電子數=化合價化合價第三節(jié)第三節(jié) 原子的組成原子的組成原子核原

10、子核核外電子核外電子質子質子中子中子原子原子 （1 1個質子帶一個個質子帶一個單位的正電荷）單位的正電荷）（中子不帶電）（中子不帶電）（一個電子帶一個單（一個電子帶一個單位的負電荷）位的負電荷）1.原子的組成原子的組成核電荷數核電荷數= =質子數質子數= =原子序數原子序數= = 核外電子數核外電子數原子核原子核核外電子核外電子微粒種類微粒種類質子質子中子中子電子電子一個單位正電荷一個單位正電荷不帶電不帶電一個單位負一個單位負電荷電荷質質 量量相對質量相對質量1.67310-27kg 1.675 10-27kg9.109 10-31kg1.0071.0081/1836電電 性性m（質子）（質子

11、） m（中子）（中子） 一個一個C C1212原子的質量是原子的質量是1.99321.99321010-26-26KgKg 結結 論論m（電子）（電子）質子、中子近似相對原子質量質子、中子近似相對原子質量=1原子原子質子數質子數 Z中子數中子數 N 質量數質量數 A相對原子質量相對原子質量F91018.998Na111222.990Al131426.982質量數質量數= =原子的近似相對原子質量原子的近似相對原子質量19 23 27原子相對原子質量原子相對原子質量 質子相對原子質量質子相對原子質量+ +中子相對原子質量中子相對原子質量 質子數質子數 + + 中子數中子數質量數（質量數（A） =

12、 質子數（質子數（Z） + 中子數（中子數（N）2.原子組成的表示方法原子組成的表示方法 X AZ質量數質量數質子數質子數 O 能得出哪些信息 ？ 168 N 147-1/3-3質量數質量數質子數質子數化合價化合價離子電荷離子電荷原子個數原子個數練習P34頁1-3題比比 較較8O 8 O探究討論探究討論1 1、它們屬于同一種元素嗎、它們屬于同一種元素嗎? ?2 2、它們是同一種原子嗎、它們是同一種原子嗎? ?1816原子核原子核 小結小結具有一定質子和一定中子的原子具有一定質子和一定中子的原子核素核素 特點特點： (1)同位素的同位素的化學性質化學性質幾乎完全相同，物理性質略有差異幾乎完全相同

13、，物理性質略有差異(2)在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，各種同位素的原子各種同位素的原子個數個數百分比百分比(豐度豐度)一般為定值。一般為定值。（3）同種元素的不同的同位素原子也可組成不同的單質）同種元素的不同的同位素原子也可組成不同的單質 或化合物的分子?；蚧衔锏姆肿印０押藘荣|子數相同，中子數不同的同種元素把核內質子數相同，中子數不同的同種元素的不同的不同原子原子互稱為同位素互稱為同位素3同位素同位素 小結小結 核素核素1核素核素2同位素同位素元元 素素3同位素同位素126C 136C 146C11H 21H 31H 氕氕 氘

14、氘 氚氚D T23492U 23592U 23892U常見同位素及用途常見同位素及用途下列符號代表幾種元素？幾種微粒？下列符號代表幾種元素？幾種微粒？ 4018Ar 4019K 4220Ca 4119K 4020Ca 4019K+4.幾種相對原子質量幾種相對原子質量（1 1）原子（核素）的近似相對原子質量）原子（核素）的近似相對原子質量：如果忽略原子中電子的質量，將原子核內如果忽略原子中電子的質量，將原子核內所有的質子和中子的相對質量取近似整所有的質子和中子的相對質量取近似整數值為數值為1，則它們加起來的數叫質量數，則它們加起來的數叫質量數(為為正整數值正整數值)。近似相對原子質量近似相對原子

15、質量= =A=Z+N （2）原子的相對原子質量）原子的相對原子質量 各同位素原子的質量與各同位素原子的質量與126C原子的質原子的質量的量的1/12的的比值比值。 一種元素有幾種同位素，就應當有一種元素有幾種同位素，就應當有幾種同位素原子量，如幾種同位素原子量，如3517C1為為34.969， 3717Cl為為36.966等。等。4.幾種相對原子質量幾種相對原子質量4.幾種相對原子質量幾種相對原子質量（3 3）元素的相對原子質量：）元素的相對原子質量： 指該元素各種天然同位數原子所占指該元素各種天然同位數原子所占的原子個數百分比與各同位素原子量乘積的的原子個數百分比與各同位素原子量乘積的加和，

16、即：加和，即： （4）元素的近似相對原子質量）元素的近似相對原子質量4.幾種相對原子質量幾種相對原子質量練習練習-1 已知氯元素有兩種同位素原子已知氯元素有兩種同位素原子3517C1和和3717C1，其，其中中3517C1的相對原子質量是的相對原子質量是34.969,在自然界中的在自然界中的百分比是百分比是75.77%, 3717C1的相對原子質量是的相對原子質量是36.966，在自然界中的百分比是在自然界中的百分比是24.23，分別計算，分別計算Cl元素元素的相對原子質量和近似相對原子質量。的相對原子質量和近似相對原子質量。練習練習-2 已知某元素已知某元素X有兩種原子有兩種原子AzX 、B

17、zX其質量其質量分別為分別為ag、bg，又已知，又已知12C的質量為的質量為cg，他們，他們在自然界百分含量分別為在自然界百分含量分別為x1%,x2%求（求（1）AzX 原子的相對原子質量原子的相對原子質量 ，近，近似相對原子質量似相對原子質量 。 （2）X元素的近似相對原子質量元素的近似相對原子質量 ，X 元素的相對原子質量元素的相對原子質量 。 練習練習-3判斷下列各組微粒的關系互為同位素的判斷下列各組微粒的關系互為同位素的有有 .(1)H2 D2 T2(2)14C 14N (3)35Cl 37Cl-(4)16O 17O 18O卷第16題H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、39K、40Ca、Cl2、14N、14C請據此回答下列問題：(1)其中，它們分屬_種元素，他們包含 種原