高一化學(xué)人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)PPT課件

1、課程標(biāo)準(zhǔn)要求1通過(guò)從道爾頓原子結(jié)構(gòu)模型到量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)模型等原子結(jié)構(gòu)模型演變的學(xué)習(xí)，了解科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的艱難過(guò)程。2通過(guò)湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型、盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型等的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)思維對(duì)創(chuàng)造性工作的重要作用。3了解鈉、鎂、氧等常見(jiàn)元素原子的核外電子分層排布的情況，化學(xué)反應(yīng)中電子得失使最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實(shí)。揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。 4了解原子是由原子核和核外電子構(gòu)成，絕大多數(shù)原子的原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成。能根據(jù)原子組成符號(hào)判斷原子的構(gòu)成。知道同位素等概念。 第1頁(yè)/共46頁(yè)兩千多萬(wàn)種化學(xué)物質(zhì)大多數(shù)由原子構(gòu)成,而人類(lèi)對(duì)原子的認(rèn)識(shí)和探索已經(jīng)歷了2500多年直到20世紀(jì)80年代，科

2、學(xué)家才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體表面的原子可你有沒(méi)有思考過(guò)下列問(wèn)題？原子到底是什么“東西”？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？有哪些科學(xué)家為探索原子結(jié)構(gòu)作出了重大的貢獻(xiàn)？第2頁(yè)/共46頁(yè)歷史歷史1. 公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為 ：萬(wàn)物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。第3頁(yè)/共46頁(yè)第4頁(yè)/共46頁(yè)一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變 1所有物質(zhì)都是由非常微小的，不可再分的實(shí)心球體即原子組成的； 2同種物質(zhì)的原子其質(zhì)量、大小和形狀都相同，不同元素的原子不同，主要表現(xiàn)為質(zhì)量的不同； 3原子不能被分割； 4原子是元素參加化學(xué)變化的最小單位，在化學(xué)反應(yīng)中，原子僅僅是重新排

3、列，而不會(huì)被創(chuàng)造或消失。 (一)道爾頓的原子學(xué)說(shuō)-提出原子論 1803年，英國(guó)化學(xué)家道爾頓闡述了他的化學(xué)原子論。主要觀點(diǎn)有： 第5頁(yè)/共46頁(yè) (二)幾種原子結(jié)構(gòu)模型 。 1湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型-發(fā)現(xiàn)電子（帶負(fù)電荷） 1897年，湯姆生證明假設(shè)原子帶正電的部分像“流體”一樣均勻分布在球形的原子內(nèi)，而負(fù)電子則嵌在球體的某些固定位置。湯母生認(rèn)為，正電荷均勻地分布在原子之中，而電子就像是葡萄干面包中的葡萄干一樣散布在原子的正電荷之中，這就是原子結(jié)構(gòu)的第一個(gè)模型葡萄干面包式模型。 第6頁(yè)/共46頁(yè)2盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型-發(fā)現(xiàn)原子核結(jié)構(gòu) 1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福做了一系列實(shí)驗(yàn)：當(dāng)用一束平行的a粒子

4、轟擊金箔時(shí)，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔不改變行進(jìn)方向，只有極少數(shù)的a粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，其中個(gè)別的甚至反方向折回。大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大部分a粒子穿過(guò)金箔時(shí)不改變行進(jìn)方向、第800010000個(gè)a粒子中才有一個(gè)大角度散射或反方向折回。根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出含核原子結(jié)構(gòu)模型。他的主要觀點(diǎn)是：( 1 )( 1 ) 每 一 個(gè) 原 子 都 有 一 個(gè) 體 積 極 小 、 極 密 實(shí) 的 核每 一 個(gè) 原 子 都 有 一 個(gè) 體 積 極 小 、 極 密 實(shí) 的 核 (2)(2)原子核占有全部正電荷和幾乎全部的原子質(zhì)量原子核占有全部正電荷和幾乎全部的原子質(zhì)量 (3)(3)原子核被一個(gè)體積很大幾乎什么也沒(méi)有的

5、空間包圍著原子核被一個(gè)體積很大幾乎什么也沒(méi)有的空間包圍著 (4)(4)原子核外的空間里極稀疏地散布著電子，其總電荷數(shù)恰原子核外的空間里極稀疏地散布著電子，其總電荷數(shù)恰好與原子核中的正電荷相等好與原子核中的正電荷相等 第7頁(yè)/共46頁(yè)3玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型-發(fā)現(xiàn)核外電子的能量 玻爾把化學(xué)、放射性和光譜學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)事實(shí)與原子結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起，在研究氫原子光譜產(chǎn)生的原因中發(fā)展了原子結(jié)構(gòu)理論。1913年，玻爾提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型，其要點(diǎn)如下： 第8頁(yè)/共46頁(yè)(1)在原子中，電了不能沿著任意軌道繞核旋轉(zhuǎn)，而只能沿著符合一定條件的軌道旋轉(zhuǎn)。電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，不吸收或放出能量，處于一種穩(wěn)定狀態(tài) (2)

6、原子中的電子在不同軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)可具有不同的能量，電子運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的能量狀態(tài)稱(chēng)為能級(jí)。電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能量只能取某些不連續(xù)數(shù)值(電子能量是量子化的) (3)只有當(dāng)電子從某一軌道躍遷到另一軌道時(shí)，才有能量的吸收或放出。當(dāng)電子從能量較高的(E2)軌道躍遷到能量較低的(E。)軌道時(shí)，原子就放出能量。放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)輻射能的光子，其頻率可由兩個(gè)軌道的能量差決定。玻爾提出的原子結(jié)構(gòu)模型，揭示了光譜線與原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系。由于這一開(kāi)拓性的貢獻(xiàn)，玻爾獲得了1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第9頁(yè)/共46頁(yè) 4原子的量子力學(xué)模型-核外電子的運(yùn)動(dòng)和電子排布規(guī)律 玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型理論也不是十分完美，在解釋氫以外

7、的多電子原子的光譜線時(shí)，就只能做出近似的估計(jì)，無(wú)法定量計(jì)算。科學(xué)家們經(jīng)過(guò)13年的艱苦修改、驗(yàn)證、論證，終于在1925年1926年，在玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上發(fā)展成為原子的量子力學(xué)模型，其核心是薛定鍔波動(dòng)方程。該模型已經(jīng)受了半個(gè)多世紀(jì)的考驗(yàn)。 原子的量子力學(xué)模型包括了玻爾所采用的量子化能級(jí)的概念，即主量子數(shù)(主層)。此外還提出其他量子數(shù)以說(shuō)明電子的能量，如亞層和軌道數(shù)。由于電子屬于微觀粒子，具有波粒二象性，它在核外的運(yùn)動(dòng)速度可以與光速相比，很難同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定它的速度和位置，只能用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)描述，因而引入了“電子云”的概念。 第10頁(yè)/共46頁(yè)小結(jié)第11頁(yè)/共46頁(yè)原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷史給我們的

8、啟迪化學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展的形式與科學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展的形式一樣是繼承、積累突破和革命。實(shí)驗(yàn)方法是科學(xué)研究的一種重要方法，實(shí)驗(yàn)手段的不斷進(jìn)步是化學(xué)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵?？茖W(xué)研究、科學(xué)發(fā)現(xiàn)是無(wú)止境的。 第12頁(yè)/共46頁(yè)核外電子分層排布 電子按能量高低在核外分層排布。1234567KLMNOPQ由內(nèi)到外，能量逐漸升高第13頁(yè)/共46頁(yè)核外電子排布的一般規(guī)律：1、K層為最外層時(shí)，最多容納電子數(shù)-。2、其他各層為最外層最多容納電子數(shù)-。3、次外層最多容納電子數(shù)-。4、倒數(shù)第三層最多容納電子數(shù)-。5、第n層最多容納電子數(shù)-。2個(gè)8個(gè)18個(gè)32個(gè)2n2個(gè)注意：多條規(guī)律必須同時(shí)兼顧。 第14頁(yè)/共46頁(yè)各層電子的數(shù)目 原子符號(hào)核

9、電荷數(shù)電子層第15頁(yè)/共46頁(yè)第16頁(yè)/共46頁(yè)第17頁(yè)/共46頁(yè)4、離子結(jié)構(gòu)示意圖辨析原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖第18頁(yè)/共46頁(yè)注意：任何原子都有趨于8電子（或2電子）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向，因此活潑的原子會(huì)發(fā)生電子得失第19頁(yè)/共46頁(yè)5、離子化合物的形成共價(jià)化合物的形成第20頁(yè)/共46頁(yè)第21頁(yè)/共46頁(yè)第22頁(yè)/共46頁(yè) 原子 核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)陽(yáng)離子：質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)電荷數(shù)陰離子：質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)電荷數(shù)核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)核外電子數(shù)離子第23頁(yè)/共46頁(yè)你知道的微粒有哪些？原子：化學(xué)變化中的最小微粒。什么是原子?原子核：原子的組成部分，位于原子的中

10、心，由質(zhì)子和中子構(gòu)成，帶正電的小微粒，所占的體積忽略不計(jì).幾乎集中了原子的所有質(zhì)量。原子核二、原子的結(jié)構(gòu)1、原子的構(gòu)成第24頁(yè)/共46頁(yè)2.理解幾個(gè)概念1、粒子的相對(duì)質(zhì)量第25頁(yè)/共46頁(yè)原子的質(zhì)量數(shù)：將原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量，取整數(shù)加起來(lái)所得的數(shù)值叫質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)第26頁(yè)/共46頁(yè)電子電子：原子的組成部分，位于原子核外圍，帶負(fù)電的小微粒，帶一單位負(fù)電荷,是質(zhì)子質(zhì)量的1/1836，在原子中質(zhì)量可以不計(jì)，電子云占有了原子幾乎所有的體積。質(zhì)子質(zhì)子：原子核的組成部分，帶正電的小微粒，一個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位的正電荷，相對(duì)質(zhì)量是1.007。電子云： 電子圍繞原子核作高速運(yùn)動(dòng)，就向云霧

11、籠罩在原子核周?chē)覀冃蜗蠓Q(chēng)之為電子云。相對(duì)質(zhì)量：是電子、質(zhì)子、中子的質(zhì)量與12C原子質(zhì)量的1/12（1.6611027 kg）相比較所得的數(shù)值。 第27頁(yè)/共46頁(yè)3. 質(zhì)子、中子、電子的電性和電量怎樣？1個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷1個(gè)電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷中子不顯電性第28頁(yè)/共46頁(yè)中子 中子: 原子核的組成部分，不帶電的小微粒，相對(duì)質(zhì)量是1.008。離子離子：帶電的原子或原子團(tuán)。分子分子:保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒。第29頁(yè)/共46頁(yè)質(zhì)量數(shù)：原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取整數(shù)加起來(lái)，所得數(shù)值稱(chēng)為質(zhì)量數(shù)（A）。 用X X表示元素， Z Z表示數(shù)質(zhì)子，N表示中子數(shù)則原子的表達(dá)式為：質(zhì)量數(shù)（A

12、）= 質(zhì)子數(shù)（Z）+ 中子數(shù)（N） 核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。（原子狀態(tài)）2、原子的表達(dá)方式ZX A來(lái)表示一個(gè)質(zhì)量數(shù)為A、質(zhì)子數(shù)為Z的具體的X原子。比如： 6 12 C表示質(zhì)量數(shù)為12，原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子。 第30頁(yè)/共46頁(yè)注意： a、元素符號(hào)（X） 左上角寫(xiě)上質(zhì)量數(shù) 左下角寫(xiě)上質(zhì)子數(shù) 原子符號(hào) X b、 原子質(zhì)量（m） 12C （m） 1/12 = 相對(duì)原子質(zhì)量 = 摩爾質(zhì)量 （g g/molmol） 質(zhì)量數(shù) c、原子與對(duì)應(yīng)離子比較，電子數(shù)不等，質(zhì)子數(shù)、中子、質(zhì)量、相對(duì)原子質(zhì)量、質(zhì)量數(shù)仍相等。 Cl1735-第31頁(yè)/共46頁(yè)ab+dXca代表質(zhì)量數(shù)；b代表核電荷

13、數(shù)；c代表離子的價(jià)態(tài)；d代表化合價(jià)e 代表原子個(gè)數(shù) ea、b、c、d、e各代表什么？第32頁(yè)/共46頁(yè)1. 氧原子的質(zhì)量數(shù)為16，質(zhì)子數(shù)為8，那么它的中子數(shù)是多少？( 8 )2. 鈉原子的質(zhì)量數(shù)為23，中子數(shù)為12，那么它的質(zhì)子數(shù)是多少？核外電子數(shù)是多少？ ( 11,11 )3. 硫的二價(jià)陰離子的核外電子數(shù)是18，中子數(shù)為17，那么它的質(zhì)量數(shù)是多少？( 33 )解：因?yàn)?S2- 的核外電子數(shù)是18，即硫原子得 到 2 個(gè)電子后，是18，那么硫原子的核外電子數(shù)是16，則16+17=33。第33頁(yè)/共46頁(yè)質(zhì)子：決定元素的種類(lèi)，與中子共 同決定原子的相對(duì)原子質(zhì)量中子：決定原子的種類(lèi)，與質(zhì)子共 同決

14、定原子的相對(duì)原子質(zhì)量電子：最外層電子數(shù)決定元素的 化學(xué)性質(zhì)第34頁(yè)/共46頁(yè) 微粒數(shù)計(jì)算 電子總數(shù)電子總數(shù) 質(zhì)子總數(shù)質(zhì)子總數(shù) 中子總數(shù)中子總數(shù) D216O 128 10 （21）2 （168） 23Na35Cl 1117 28 （2311）（）（3517） OH 811 9 (168) （11） NH4+ 7141 11 （147）（）（11）4 第35頁(yè)/共46頁(yè) 微粒數(shù)計(jì)算 A、2g g重水中多少個(gè)中子？ D2O 中子20g 106.021023個(gè)2g x 個(gè) B、R2含x 個(gè)電子，質(zhì)量數(shù)A ，mgR2中多少個(gè)中子？ R2 中子 Ag A（X2） 6.021023個(gè) mg g x 個(gè) 第3

15、6頁(yè)/共46頁(yè)3、核素和同位素 同位素定義：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱(chēng)為同位素。注意：Z同：表示同一元素N不同：質(zhì)量數(shù)A A不同，原子也不同 注意：Z同：同一元素 ；N不同：A A不同，原子也不同 原子的種類(lèi)是由質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)共同決定的。同 位素是原子的互稱(chēng)，是單質(zhì)的互稱(chēng)。 核素定義：具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的原子同種核素特征：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)也相同氫元素：同一種核素1111+11- 不同種核素 111213第37頁(yè)/共46頁(yè)特性：(1)化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。 1735 Cl、17 37 Cl （2）原子個(gè)數(shù)百分比（即豐度）基本不變。 17 35 Cl 75.77% ；

16、 17 37 Cl 24.23% (3)物理性質(zhì)不同：N不同， A不同， M不同， m不同， d不同。 第38頁(yè)/共46頁(yè)元素、核素和同位素的關(guān)系在天然元素中，多數(shù)元素含有多種核素，少數(shù)元素只含有一種核素（例如a、等）。某種元素跟核素和同位素的關(guān)系：同位素核素核素某種元素第39頁(yè)/共46頁(yè)用途：（1） C ：612C、6 61313C、6 61414C 6 61414C每隔5568年它的質(zhì)量就會(huì)減少一半，考古學(xué)家根據(jù)生物體內(nèi)6 61414C的含量，就可判斷其生活的年代 (2) 11H N=0 氕 12H(D) N=1 氘(重氫) 13H(T) N=2 氚(超重氫)制氫彈 O：816O 8 17

17、O 8 18O H2O 水 18； D2O 重水 20； T2O 超重水 22 （3）U： 92234U 92235 U 92238U 鈾235 制原子彈 2760O是惡性腫瘤的“克星”，也可用其輻射育種，刺激增長(zhǎng)，保鮮，防腐第40頁(yè)/共46頁(yè)練習(xí)1 1、元素是質(zhì)子數(shù)相同的（ ）的統(tǒng)稱(chēng)。A.A.原子 B.B.微粒 C.C.原子及其對(duì)應(yīng)的離子2 2、1 11 1H 2、D2、T2、816O 2 、1H217O、D218O2 有 種原子， 種分子， 種元素， ； 屬同位素。 3 3、17173535Cl和17173737Cl組成Cl，為什么Cl的原子量 （3537）/ 2 ？C C662 11H

18、、D、T 816O、 817O、8 818O 因?yàn)镃l原子的豐度不等 第41頁(yè)/共46頁(yè)【4】1803年，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出了近代原子學(xué)說(shuō)，他認(rèn)為一切物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，這些原子是微小的不可分割的實(shí)心球。1911年，英國(guó)科學(xué)家盧瑟福用一束平行高速運(yùn)動(dòng)的a粒子(a粒子是帶兩個(gè)單位正電荷的氦原子核)轟擊金箔時(shí)(金原子的核電荷數(shù)為79，相對(duì)原子質(zhì)量為197)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)a粒子能穿透金箔，而且不改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向，但是也有一小部分a粒子改變了原來(lái)的運(yùn)動(dòng)路徑，甚至有極少數(shù)的a粒子好像碰到了堅(jiān)硬不可穿透的質(zhì)點(diǎn)而被彈了回來(lái)第42頁(yè)/共46頁(yè)有一小部分a粒子改變了原來(lái)的運(yùn)動(dòng)路徑。原因是a粒子途經(jīng)金原子核附近時(shí)，受到