原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系

1、第三單元第三單元 人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識-原子結(jié)構(gòu)的演變原子結(jié)構(gòu)的演變引言引言 化學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造了化學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造了20002000多萬種化多萬種化學(xué)物質(zhì)學(xué)物質(zhì), ,要研究物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，必須到要研究物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，必須到微觀世界里尋找原因微觀世界里尋找原因, ,必須從微觀粒子入必須從微觀粒子入手才能更好地加以理解。請同學(xué)們觀察手才能更好地加以理解。請同學(xué)們觀察教材教材2727頁圖頁圖1-21,1-21,分析金屬銅、氯化鈉、分析金屬銅、氯化鈉、水是由什么微粒構(gòu)成的？水是由什么微粒構(gòu)成的？兩千多萬種化學(xué)物質(zhì)兩千多萬種化學(xué)物質(zhì)大多數(shù)由原子構(gòu)大多數(shù)由原子構(gòu)成成,而人類對原子

2、的認(rèn)識和探索已經(jīng)歷了而人類對原子的認(rèn)識和探索已經(jīng)歷了2500多年直到多年直到20世紀(jì)世紀(jì)80年代，科學(xué)家年代，科學(xué)家才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體表面的才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體表面的原子可你有沒有思考過下列問題？原子可你有沒有思考過下列問題？原子到底是什么原子到底是什么“東西東西”？科學(xué)家眼里的原子是怎樣的？科學(xué)家眼里的原子是怎樣的？科學(xué)家是怎樣探索原子結(jié)構(gòu)的？有哪科學(xué)家是怎樣探索原子結(jié)構(gòu)的？有哪些科學(xué)家為探索原子結(jié)構(gòu)作出了重大的些科學(xué)家為探索原子結(jié)構(gòu)作出了重大的貢獻(xiàn)？貢獻(xiàn)？閱讀與交流閱讀與交流 請同學(xué)們閱讀請同學(xué)們閱讀2626頁頁-27-27頁，談一談原子頁，談一談原子結(jié)構(gòu)有哪些重要的模型

3、學(xué)說結(jié)構(gòu)有哪些重要的模型學(xué)說, ,其核心內(nèi)其核心內(nèi)容是什么，分別是哪些科學(xué)家在什么年容是什么，分別是哪些科學(xué)家在什么年代提出的？請?zhí)顚懴卤怼４岢龅?？請?zhí)顚懴卤?。原子結(jié)構(gòu)模型的演變原子結(jié)構(gòu)模型的演變年代年代科學(xué)家科學(xué)家原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型 模型學(xué)說模型學(xué)說 核心內(nèi)容核心內(nèi)容公元前公元前5 5世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家德謨克利特德謨克利特指出：指出：原子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，萬物是由間斷原子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，萬物是由間斷的、不可分割的微粒即原子構(gòu)成的，原的、不可分割的微粒即原子構(gòu)成的，原子的結(jié)合和分割是萬物變化的根本原因子的結(jié)合和分割是萬物變化的根本原因道爾頓的原子學(xué)說道爾頓的原子學(xué)說

4、 1919世紀(jì)初，英國教會學(xué)世紀(jì)初，英國教會學(xué)校教員校教員 J. Dalton J. Dalton 在實(shí)驗(yàn)研在實(shí)驗(yàn)研究了一些元素的組成以后，究了一些元素的組成以后，提出了他的原子學(xué)說，使原提出了他的原子學(xué)說，使原子由人們的主觀猜測成為了子由人們的主觀猜測成為了科學(xué)概念，使化學(xué)成為一門科學(xué)概念，使化學(xué)成為一門科學(xué)。因此，科學(xué)。因此， J. Dalton J. Dalton 被被稱為近代化學(xué)之父。稱為近代化學(xué)之父。J. Dalton 1766-1844道爾頓的原子學(xué)說道爾頓的原子學(xué)說所有物質(zhì)都是由非常微小的物質(zhì)粒子即所有物質(zhì)都是由非常微小的物質(zhì)粒子即原子組成的；原子組成的；原子不能被分割；原子不能

5、被分割；同種原子具有相同的質(zhì)量和性質(zhì)，不同同種原子具有相同的質(zhì)量和性質(zhì)，不同原子的質(zhì)量和性質(zhì)不同；原子的質(zhì)量和性質(zhì)不同；不同的原子結(jié)合形成化合物，在化學(xué)反不同的原子結(jié)合形成化合物，在化學(xué)反應(yīng)中應(yīng)中, ,原子僅僅是重新排列，而不會被創(chuàng)造原子僅僅是重新排列，而不會被創(chuàng)造或消滅?；蛳麥?。該學(xué)說中存在著一些該學(xué)說中存在著一些缺陷或錯誤，對此你缺陷或錯誤，對此你有什么看法？有什么看法？湯姆生的原子模型湯姆生的原子模型 18971897年，年，J.J.ThomsonJ.J.Thomson 發(fā)現(xiàn)了原子中發(fā)現(xiàn)了原子中存在電子，人們認(rèn)識到原子是由更小的微存在電子，人們認(rèn)識到原子是由更小的微粒構(gòu)成的。粒構(gòu)成的。1

6、904， J.J.Thomson盧瑟福的核型原子模型盧瑟福的核型原子模型 E. Rutherford, E. Rutherford, 1871-19371871-1937，19111911年年提出原子核型模型。提出原子核型模型。粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)玻爾的原子模型玻爾的原子模型N.Bohr,1885-1962 1913年，丹麥物理學(xué)家年，丹麥物理學(xué)家 Niels Bohr 在研究氫原子光在研究氫原子光譜時提出了新的原子結(jié)構(gòu)譜時提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型。模型。氫原子光譜氫原子光譜玻爾的原子模型玻爾的原子模型原子核外電子在一系列穩(wěn)定的原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動，每個軌道都具有軌道上運(yùn)動，

7、每個軌道都具有一個確定的能量值。一個確定的能量值。量子力學(xué)原子模型量子力學(xué)原子模型 19271927年年-1935-1935年，科學(xué)家認(rèn)識到年，科學(xué)家認(rèn)識到原子核外電子的運(yùn)動不遵循經(jīng)典力學(xué)原子核外電子的運(yùn)動不遵循經(jīng)典力學(xué)原理，必須用量子力學(xué)方法來描述核原理，必須用量子力學(xué)方法來描述核外電子的運(yùn)動，由此而建立了量子力外電子的運(yùn)動，由此而建立了量子力學(xué)原子模型，從而產(chǎn)生了現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)學(xué)原子模型，從而產(chǎn)生了現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說。構(gòu)學(xué)說。現(xiàn)代量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)模型（電子云模型）型（電子云模型）:原子由原子核和核外電原子由原子核和核外電子構(gòu)成子構(gòu)成電子運(yùn)動的規(guī)律跟宏觀電子運(yùn)動的規(guī)律跟宏觀物

8、體運(yùn)動的規(guī)律截然不同；物體運(yùn)動的規(guī)律截然不同；對于多電子的原子，電對于多電子的原子，電子在核外一定的空間近似子在核外一定的空間近似于分層排布于分層排布原子結(jié)構(gòu)模型的演變原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史歷史年代年代原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型的名稱的名稱原子結(jié)構(gòu)模型的主要論點(diǎn)原子結(jié)構(gòu)模型的主要論點(diǎn)公元公元前前5世世紀(jì)紀(jì)古希臘哲學(xué)家古希臘哲學(xué)家德謨克利特的德謨克利特的古代原子說古代原子說原子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，萬物是由間原子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，萬物是由間斷的、不可分割的微粒即原子構(gòu)成的，斷的、不可分割的微粒即原子構(gòu)成的，原子的結(jié)合和分割是萬物變化的根本原子的結(jié)合和分割是萬物變化的根本原因原因19世世紀(jì)初紀(jì)初英國科學(xué)

9、家道英國科學(xué)家道爾頓的近代原爾頓的近代原子學(xué)說子學(xué)說物質(zhì)由原子組成；物質(zhì)由原子組成；原子不能創(chuàng)造，原子不能創(chuàng)造，也不能被毀滅；也不能被毀滅；原子在化學(xué)變化中原子在化學(xué)變化中不可再分割，它們在化學(xué)變化中保持不可再分割，它們在化學(xué)變化中保持本性不變本性不變19世世紀(jì)末紀(jì)末20世世紀(jì)初紀(jì)初湯姆生的湯姆生的“葡葡萄干面包式萄干面包式”或或“西瓜式西瓜式”原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型原子中存在電子，電子的質(zhì)量為氫原子中存在電子，電子的質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的原子質(zhì)量的1/1836；原子中平均分原子中平均分布著帶正電荷的粒子，這些粒子之間布著帶正電荷的粒子，這些粒子之間鑲嵌著許多電子鑲嵌著許多電子1911年年英國物

10、理學(xué)家英國物理學(xué)家盧瑟福的帶核盧瑟福的帶核原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型或或“行星式行星式”原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型原子由原子核和核外電子組成，原子原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電荷，位于原子的中心，電子帶核帶正電荷，位于原子的中心，電子帶負(fù)電荷，在原子核周圍作高速運(yùn)動；負(fù)電荷，在原子核周圍作高速運(yùn)動；電子的運(yùn)動形態(tài)就像行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一電子的運(yùn)動形態(tài)就像行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣樣1913年年丹麥物理學(xué)家丹麥物理學(xué)家玻爾的原子軌玻爾的原子軌道模型道模型電子在原子核外一系列穩(wěn)定的軌道上電子在原子核外一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動，每一軌道都具有一個確定的能量運(yùn)動，每一軌道都具有一個確定的能量值；值；電子在這些

11、軌道上運(yùn)動時，既不電子在這些軌道上運(yùn)動時，既不放出能量，也不吸收能量放出能量，也不吸收能量20世紀(jì)世紀(jì)初初現(xiàn)代量子力學(xué)現(xiàn)代量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型（電子云模型）（電子云模型）原子由原子核和核外電子構(gòu)成原子由原子核和核外電子構(gòu)成電子電子運(yùn)動的規(guī)律跟宏觀物體運(yùn)動的規(guī)律截然運(yùn)動的規(guī)律跟宏觀物體運(yùn)動的規(guī)律截然不同；不同；對于多電子的原子，電子在核對于多電子的原子，電子在核外一定的空間近似于分層排布外一定的空間近似于分層排布道爾頓道爾頓原子不可分原子不可分電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)湯姆生葡萄干湯姆生葡萄干面包式模型面包式模型粒子散射粒子散射盧瑟福盧瑟福行星模型行星模型氫原子光譜氫原子光譜玻爾玻爾原子軌

12、道原子軌道模型模型波粒二象性波粒二象性量子量子力學(xué)模型力學(xué)模型請打開網(wǎng)站：清華大學(xué)教學(xué)軟件請打開網(wǎng)站：清華大學(xué)教學(xué)軟件 近代物近代物理重大發(fā)現(xiàn)理重大發(fā)現(xiàn) http:/ 視野拓展視野拓展想知道的更多嗎？想知道的更多嗎？請你思考請你思考1.人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識是建立在什么人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識是建立在什么基礎(chǔ)上的？基礎(chǔ)上的？2.科學(xué)真理是絕對的、固定不變的，還科學(xué)真理是絕對的、固定不變的，還是相對的，不斷發(fā)展的？是相對的，不斷發(fā)展的？3. 作為高中學(xué)生，你還能停留在原來初作為高中學(xué)生，你還能停留在原來初中時的認(rèn)識水平上嗎？你的學(xué)習(xí)方法和中時的認(rèn)識水平上嗎？你的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣有了大的改進(jìn)了嗎？你知

13、道怎學(xué)習(xí)習(xí)慣有了大的改進(jìn)了嗎？你知道怎樣才能迅速提高你的學(xué)習(xí)能力以適應(yīng)未樣才能迅速提高你的學(xué)習(xí)能力以適應(yīng)未來發(fā)展的要求嗎？來發(fā)展的要求嗎？原子核外電子的分層排布原子核外電子的分層排布 +2He+18Ar1 1、原子核外電子的分層排布、原子核外電子的分層排布+10Ne該電子層該電子層上的電子上的電子核電荷數(shù)核電荷數(shù)電子層電子層原子核原子核+1H+8O+12Mg 為了為了形象地形象地表示原子的結(jié)構(gòu)，人們就創(chuàng)表示原子的結(jié)構(gòu)，人們就創(chuàng)造了造了“原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖”這種特殊的圖形。這種特殊的圖形。+15第第1層層第第2層層第第3層層K層層L層層M層層原子核原子核原子核帶正電原子核帶正電核電荷數(shù)

14、核電荷數(shù)285原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖電子層序數(shù)（電子層序數(shù)（n）1234567符號符號能量大小能量大小距核遠(yuǎn)近距核遠(yuǎn)近K L M N O P Q 小小 大大近近 遠(yuǎn)遠(yuǎn)電子能量高在離核遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動，電子能量低在離核近電子能量高在離核遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動，電子能量低在離核近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動 ，把原子核外分成七個運(yùn)動區(qū)域，又叫電子，把原子核外分成七個運(yùn)動區(qū)域，又叫電子層，分別用層，分別用n=1、2、3、4、5、6、7表示，分別稱為表示，分別稱為K、L、M、N、O、P、Q，n值越大，說明電子離核越值越大，說明電子離核越遠(yuǎn)，能量也就越高。遠(yuǎn)，能量也就越高。2、原子核外電子運(yùn)動區(qū)域與電子能量的關(guān)

15、系：、原子核外電子運(yùn)動區(qū)域與電子能量的關(guān)系： 1-18號元素核外電子排布示意圖3 3、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系（、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系（結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)）結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)）（1 1）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：原子既不容易失去電子）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：原子既不容易失去電子又不容易得到電子又不容易得到電子（如（如HeHe、NeNe、ArAr等）等）（2 2）不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：原子容易失去電子）不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：原子容易失去電子或容易得到電子或容易得到電子+12282失去電子+1228MgMg2+826得到電子O交流與討論交流與討論氧化鎂的形成+82O2-88+102Ne鎂離子、氧離子與氖原子的核外電子排布比較，你能得出什么結(jié)論？結(jié)論分析結(jié)

16、論分析2 2、活潑金屬元素的原子容易失去最外層上的電子變?yōu)閹?、活潑金屬元素的原子容易失去最外層上的電子變?yōu)閹д姾傻年栯x子，陽離子所帶正電荷的數(shù)目等于原子失去正電荷的陽離子，陽離子所帶正電荷的數(shù)目等于原子失去的電子的數(shù)目。的電子的數(shù)目。MgMg2+失失 2e-（帶（帶2 2個單位正電荷）個單位正電荷）3 3、活潑非金屬元素的原子容易得到電子變?yōu)閹ж?fù)電荷的、活潑非金屬元素的原子容易得到電子變?yōu)閹ж?fù)電荷的陰離子，陰離子所帶負(fù)電荷的數(shù)目等于原子得到的電子的陰離子，陰離子所帶負(fù)電荷的數(shù)目等于原子得到的電子的數(shù)目。數(shù)目。得得 2e-OO2-（帶（帶2個單位負(fù)電荷）個單位負(fù)電荷） 1 1、原子最外層的電子

17、數(shù)小于原子最外層的電子數(shù)小于8 8個時，在化學(xué)反應(yīng)中總是個時，在化學(xué)反應(yīng)中總是得到或失去電子而達(dá)到最外層得到或失去電子而達(dá)到最外層8 8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。金屬單質(zhì)金屬單質(zhì)Na、Mg能分別與非金屬單質(zhì)能分別與非金屬單質(zhì)O2、Cl2反應(yīng)反應(yīng)生成氧化物和氯化物，請寫出這些氧化物和氯化物的化生成氧化物和氯化物，請寫出這些氧化物和氯化物的化學(xué)式。學(xué)式。 元素元素化合價化合價原子最外層電原子最外層電子數(shù)目子數(shù)目失去（或得到）失去（或得到）電子的數(shù)目電子的數(shù)目NaMg2O6Cl-1根據(jù)根據(jù)Na、Mg、O、Cl原子在反應(yīng)中失去或得到電子的原子在反應(yīng)中失去或得到電子的數(shù)目和該原子的最外層電子數(shù)目，推斷其氧化物和氯化物數(shù)目和該原子的最外層電子數(shù)目，推斷其氧化物和氯化物中元素的化合價，將結(jié)果填入下表：中元素的化合價，將結(jié)果填入下表： 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