原子結構的發(fā)展史

1、在你眼中在你眼中? ? 在化學家眼中在化學家眼中? ? 水由水分子構成水由水分子構成食鹽由離子構成食鹽由離子構成它們由什么微粒構成？它們由什么微粒構成？銅由銅銅由銅原子原子構成構成原子原子公元前公元前5 5世紀，古希臘哲學家世紀，古希臘哲學家德謨克利特德謨克利特等人認等人認為，為，原子原子是構成物質的微粒，萬物都是由簡短是構成物質的微粒，萬物都是由簡短的、不可分割的原子構成。的、不可分割的原子構成。哲學臆測！哲學臆測！1、古希臘哲、古希臘哲學家學家2、道爾、道爾頓頓實實心球模心球模型型3、湯姆生、湯姆生葡萄葡萄干面包模干面包模型型4、盧瑟福、盧瑟福核式結核式結構模型構模型5、波爾、波爾電子分層

2、電子分層排布排布6、微觀、微觀粒子波粒子波粒二象粒二象性性7、夸克、夸克的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)一、原子結構模型的演變一、原子結構模型的演變十八世紀末，生產力的發(fā)展推動了科學進步，化學科學從物十八世紀末，生產力的發(fā)展推動了科學進步，化學科學從物質的變化的簡單研究進入到定量研究，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些元素質的變化的簡單研究進入到定量研究，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些元素相互化合時的基本定律，為化學新理論的誕生打下了基礎相互化合時的基本定律，為化學新理論的誕生打下了基礎質量守恒定律：化學反應前后物質質量不變。定組成定律：一種純凈物不論來源 如何，各組分元素的質量間都有一定的比例倍比定律：當甲和乙兩種元素相互化合生成兩種以上的化合物

3、時，在這些化合物中，與一定質量甲元素相化合的乙元素的質量間互成簡單整數比關系資料卡18031803年，英國科學家道爾頓提出物質是由原子組年，英國科學家道爾頓提出物質是由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學變化學變化中不可再分割，化中不可再分割，在化學反應中保持本性不變。在化學反應中保持本性不變。實心球模型實心球模型假說假說科學！科學！道爾頓的原子學說 1、一切物質都是由不可見的，不可分割的原子組成，原子不能自生自滅 2、同種類的原子在質量，形狀和性質上都完全相同，不同種類的原子則不同 3、每種物質都是由它自己的原子組成，單質是由簡單原子組成，化合物

4、是由復雜原子組成，而復雜原子又是由為數不多的簡單原子組成，復雜原子的質量等于組成它的簡單原子的質量之和。原子是否真的是一個不可再分的原子是否真的是一個不可再分的球體呢？球體呢？ 簡比定律： 十九世紀初，法國化學家蓋呂薩克對氣體研究發(fā)現(xiàn)，參加反應的氣體和反應生成后的氣體的體積都有簡單整數比關系。歸納為：同溫同壓下，氣體反應中各氣體體積互成簡單整數比例如H2 +Cl2 = 2HCl思考？如果用道爾頓的原子論解釋會思考？如果用道爾頓的原子論解釋會出現(xiàn)怎樣的情況？出現(xiàn)怎樣的情況？如果用道爾頓的原子論解釋，則會出現(xiàn)在HCl中存在半個H原子和半個Cl原子，或者同溫同壓下相同體積的任何氣體含有相同的原子數資

5、料卡阿伏伽德羅的分子原子論阿伏伽德羅的分子原子論 為了解決半個原子的矛盾，引入分子的概念。 1、一切物質都是由分子組成的，而分子是由原子組成的，分子是物質能夠獨立存在而保持物質化學性質的最小微粒；原子則是構成分子的不可再分的更小微粒，它是物質進行化學反應的基本微粒，原子是不能獨立存在的 2、同種原子的化學性質相同，質量相同 3、單質分子由相同的原子組成，化合物由不同原子組成。分子質量由構成其原子的質量之和。原子論分子原子論+=+= 1897 1897年，湯姆生發(fā)現(xiàn)原子中存在電子，用實驗年，湯姆生發(fā)現(xiàn)原子中存在電子，用實驗方法測出電子的質量，并確定了質荷比方法測出電子的質量，并確定了質荷比 正電

6、荷均勻地分布在原子之中正電荷均勻地分布在原子之中, ,電子則散布在正電子則散布在正電荷之中。電荷之中。湯姆生的原子結構模型湯姆生的原子結構模型“葡萄干面包式葡萄干面包式”散射實驗散射實驗發(fā)現(xiàn)原子核結構發(fā)現(xiàn)原子核結構體積很小體積很小相對質量相對質量為為4 4的帶的帶正電正電粒子粒子現(xiàn)象：現(xiàn)象：1、大部分大部分粒子穿過薄的金箔粒子穿過薄的金箔2、極少數極少數粒子好象打在堅硬的東西上，粒子好象打在堅硬的東西上，完全反彈回來。完全反彈回來。3、少數少數粒子穿過薄的金箔時，發(fā)生了粒子穿過薄的金箔時，發(fā)生了偏轉。偏轉?？茖W探究科學探究1911年盧瑟福通過實驗推斷出：年盧瑟福通過實驗推斷出：1、原子、原子大

7、部分是空的。大部分是空的。2、中間有一個、中間有一個幾乎集中了所有原子的質量且體積幾乎集中了所有原子的質量且體積很小的粒子很小的粒子原子核。原子核。3、電子隨意地圍繞著一個、電子隨意地圍繞著一個帶正電荷帶正電荷的的很小很小的原子的原子核運轉。核運轉。1原子由原子核和核外電原子由原子核和核外電子構成，原子的質量主要子構成，原子的質量主要集中在原子核上，原子核集中在原子核上，原子核帶正電荷，位于原子中心帶正電荷，位于原子中心2電子帶負電，在原子核電子帶負電，在原子核周圍空間做高速運動周圍空間做高速運動核式結構模型核式結構模型玻爾玻爾發(fā)現(xiàn)核外電子的能量發(fā)現(xiàn)核外電子的能量原子核外電子在一系列原子核外電

8、子在一系列穩(wěn)定的軌道上運動，每穩(wěn)定的軌道上運動，每個軌道都具有一個確定個軌道都具有一個確定的能量值；核外電子在的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運動這些穩(wěn)定的軌道上運動時，既不放出能量，也時，既不放出能量，也不吸收能量。不吸收能量。 20 20世紀初，科學家發(fā)現(xiàn)了中子，揭示了微觀世紀初，科學家發(fā)現(xiàn)了中子，揭示了微觀世界波粒二象性規(guī)律、認識到原子核外電子的世界波粒二象性規(guī)律、認識到原子核外電子的運動不遵循經典力學的原理，建立用量子力學運動不遵循經典力學的原理，建立用量子力學方法描述核外電子運動的數學模型。方法描述核外電子運動的數學模型。道爾頓模型（道爾頓模型（18031803）湯姆生模型（湯姆

9、生模型（19041904）盧瑟福模型（盧瑟福模型（19111911）波爾模型（波爾模型（19131913）電子云模型電子云模型（19351935）人類認識原子結構的過程，符合認識世界的普遍規(guī)律人類認識原子結構的過程，符合認識世界的普遍規(guī)律古代原古代原子學說子學說觀察、觀察、猜想猜想大量實驗大量實驗事實、推測事實、推測道爾道爾頓原頓原子學子學說說發(fā)現(xiàn)電子發(fā)現(xiàn)電子元素放射現(xiàn)象元素放射現(xiàn)象原子可分原子可分結論，葡結論，葡萄干模型萄干模型粒子粒子散射實驗散射實驗實驗、推測實驗、推測原子有核原子有核模型即行模型即行星模型星模型原子光譜實驗原子光譜實驗量子理論量子理論電子云模電子云模型型科學探究的一般過程

10、是： 提出假設設計實驗對照實驗（若不符合）再假設再實驗再證實。 如此循環(huán)往復。+2He+18Ar原子核外電子的分層排布原子核外電子的分層排布+10Ne+1H+8O+12Mg該電子層該電子層上的電子上的電子核電荷數核電荷數原子核原子核電子層電子層 為了為了形象、簡單形象、簡單的的表示原子的結構，人們就創(chuàng)表示原子的結構，人們就創(chuàng)造了造了“原子結構示意圖原子結構示意圖”這種特殊的圖形。這種特殊的圖形。+18第第1層層第第2層層第第3層層K層層L層層M層層2881、原子結構示意圖、原子結構示意圖原子核原子核該電子層該電子層上的電子上的電子原子核原子核+18Ar核電荷數核電荷數電子層電子層該電子層上的電

11、子數該電子層上的電子數原子核帶正電原子核帶正電核電荷數核電荷數MLNKC碳碳6N氮氮7O氧氧8F氟氟9Ne氖氖10B硼硼5Be鈹鈹4Li鋰鋰3He氦氦2H氫氫1 各電子層的電子數各電子層的電子數元素符號元素符號元素名稱元素名稱核電荷數核電荷數核電荷數為核電荷數為1 11010的元素原子核外電子層排布的元素原子核外電子層排布12212222222234567 78MLNKS硫硫16Cl氯氯17Ar氬氬18K鉀鉀19Ca鈣鈣20P磷磷15Si硅硅14Al鋁鋁13Mg鎂鎂12Na鈉鈉11 各電子層的電子數各電子層的電子數元素符號元素符號元素名稱元素名稱核電荷數核電荷數核電荷數為核電荷數為111120

12、20的元素原子核外電子層排布的元素原子核外電子層排布22222222228888888888888765432121稀有氣體元素原子電子層排布稀有氣體元素原子電子層排布元素元素名稱名稱元素元素符號符號各電子層的電子數各電子層的電子數K1L2M3N4O5P6最外層電子數最外層電子數氦氦He22氖氖Ne288氬氬Ar2888氪氪Kr281888氙氙Xe28181888氡氡Rn2818321888分析稀有氣體的核外電子排布與其性質有什么聯(lián)系？分析稀有氣體的核外電子排布與其性質有什么聯(lián)系？2、原子核外電子排布一般規(guī)律、原子核外電子排布一般規(guī)律電子總是盡先排布在能量最低的電子層里電子總是盡先排布在能量最

13、低的電子層里,然后由里然后由里往外，依次排在能量逐步升高的電子層里（往外，依次排在能量逐步升高的電子層里（能量最低原能量最低原理理），），先排先排K層，排滿層，排滿K層后再排層后再排L層，排滿層，排滿L層后再排層后再排M層。層。每個電子層最多只能容納每個電子層最多只能容納2n2個電子。個電子。最外層最多只能容納最外層最多只能容納8個電子（個電子（K層為最外層時層為最外層時不能超過不能超過2個），次外層不超過個），次外層不超過18個，倒數第三層個，倒數第三層不超過不超過32個個上述規(guī)律相互制約，相互聯(lián)系上述規(guī)律相互制約，相互聯(lián)系請寫出下列原子結構示意圖：請寫出下列原子結構示意圖：He Ne Ar

14、 H O MgN Na S隨堂演練隨堂演練+18+102 8+102 8 18 8+362 8 8+18ArNeKr原子結構示意圖原子結構示意圖+12+8O O2MgMg2+觀察化學反應中，原子微觀結構的變化，思考元素得觀察化學反應中，原子微觀結構的變化，思考元素得失電子與原子微觀結構有什么聯(lián)系？失電子與原子微觀結構有什么聯(lián)系？ClCl+178電子穩(wěn)定結構電子穩(wěn)定結構2 8 2+12Mg+8O6 2鎂條燃燒鎂條燃燒+12Mg2+2 8 2Mg+8O226O8鎂條燃燒鎂條燃燒Mg2+12 2 8O2+828MgO鎂條燃燒鎂條燃燒+12+17+17ClClMg氯化鎂的形成過程氯化鎂的形成過程+12

15、+17+17ClClMg氯化鎂的形成過程氯化鎂的形成過程ClClMg2+12+17+17氯化鎂的形成過程氯化鎂的形成過程ClClMg2+MgCl21 1化學反應中，化學反應中，原子核不發(fā)生變化原子核不發(fā)生變化，但原子的核，但原子的核外電子排布發(fā)生變化，元素的外電子排布發(fā)生變化，元素的化學性質主要決定化學性質主要決定于原子的最外層電子于原子的最外層電子。 2 2鎂等金屬元素的原子，最外層電子數較少，鎂等金屬元素的原子，最外層電子數較少，與活潑非金屬反應時，與活潑非金屬反應時，易失電子易失電子，形成，形成8 8電子穩(wěn)電子穩(wěn)定結構。定結構。3 3氧、氯等非金屬元素的原子，最外層電子數氧、氯等非金屬元

16、素的原子，最外層電子數較多，與活潑金屬反應時，較多，與活潑金屬反應時，易得電子易得電子，形成，形成8 8電電子穩(wěn)定結構。子穩(wěn)定結構。 元素元素化合價化合價原子最外層電原子最外層電子數目子數目失去（或得到）失去（或得到）電子的數目電子的數目NaMg2O6Cl-1討論：化合價與得失電子的數目、最外層電子數討論：化合價與得失電子的數目、最外層電子數目之間的關系。目之間的關系。一些元素的原子得失電子的情況一些元素的原子得失電子的情況+11失去失去1個個+2失去失去2個個-2得到得到2個個7得到得到1個個探尋規(guī)律探尋規(guī)律結論：最高結論：最高正化合價正化合價=失電子數失電子數=最外層電子數最外層電子數 =

17、得電子數得電子數=8最外層電子數最外層電子數負化合價負價負價得電子數得電子數（8 8最外層電子數）最外層電子數）2 8 1+112 8 7+17原子結構與元素性質的關系（1）金屬元素原子最外層一般少于4個電子，在反應中易失去電子，形成與稀有氣體元素原子相同的電子層排布的陽離子（穩(wěn)定結構）。（2）非金屬元素原子最外層一般超過4個電子，在反應中易得到電子，形成與稀有氣體元素原子相同的電子層排布的陰離子（穩(wěn)定結構）。（3）原子核在反應中不發(fā)生變化，原子的最外層電子數可能發(fā)生變化，元素的化學性質取決于原子的最外層電子。元素化合價與得失電子數目的關系： （1）金屬元素為正化合價，失去電子的數目即為化合價

18、的數值。（2）非金屬元素既可以為正化合價也可以為負化合價，活潑非金屬元素的最低負化合價的數值即為得到電子的數目。元素化合價與最外層電子數目的關系：活潑金屬元素化合價=_原子最外層電子數原子最外層電子數非金屬元素的最低價=_原子最外層電子數原子最外層電子數81、道爾頓的原子學說曾經起了很大的作用，他的學說中，包含有下述三個論點：原子是不能再分的微粒；同種元素的原子的各種性質和質量都相同；原子是微小的實心球體。從現(xiàn)代的觀點看，你認為這三個論點中，不確切的是（ ）A只有 B只有C只有 D有反饋練習D2、根據硫元素的原子結構，推測硫元素的最高正價和最低負價分別為（ ）A.+2、2 B. +6、2 C. +4、4 D. +2、6反饋練習B3、已知最外層電子數相等的元素的原子有相似的化學性質。氧已知最外層電子數相等的元