原子結構和性質

1、關于原子結構與性質第1頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四【思考并討論】 1.“物質的組成與結構”與“物質的性質與變化”兩方面是什么關系？ 物質的組成與結構決定了物質的性質與變化。 “四素說”：土、水、氣、火 “五行說”：金、木、水、火、土2.物質的組成與結構如何決定性質？分別舉例說明。第2頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四（1）物質的元素組成決定了性質： 不同元素的原子結構不同，性質不同 不同元素的原子結構相似，性質相似（2）分子組成與分子結構決定了性質： 例：A.氧氣和臭氧、二氧化碳和一氧化碳 B.同分異構體：乙醇和乙醚 C.分子組成不同但結構相似

2、： 對氨基苯磺酰胺和對氨基苯甲酸（3）晶體結構性質： 第3頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四第4頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四第一章 原子結構與性質第5頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四原子概念和原子結構模型演變簡介1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；原子的結合和分離是萬物變化的根本。第6頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 2.19世紀初（1808年），英國科學家道爾頓提出近代原子說,認為物質由原子組成，且原子為實心球體，不能用物理方法分割；同種分子

3、的質量和性質相同。第7頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 1869年，俄國科學家門捷列夫建立了根據(jù)原子量大小排列的周期表，揭示了原子結構與元素性質有關系第8頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 3.1897年，英國科學家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，提出原子結構的“葡萄干布丁”模型：原子是一個平均分布著正電荷的粒子，電子鑲嵌其中并中和正電荷，使原子呈電中性，原子是可以再分的。第9頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四4.1911年，英國物理學家盧瑟福電子繞核旋轉的原子結構模型，盧瑟福原子模型：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

4、中心并幾乎集中了原子的全部質量，電子帶負電荷，在原子核周圍空間作高速運動。第10頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四51913年，丹麥科學家玻爾提出波爾原子模型：電子在原子核外一定軌道上繞核作高速運動第11頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四620世紀20年代中期，奧地利物理學家薛定諤等人以量子力學為基礎電子云模型第12頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸第13頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四原始原子2h后誕生大量的氫大量的氦極少量的鋰原子核熔合反應其他元素一、原子的誕生

5、1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論 1.原子的誕生宇宙大爆炸【思考與交流】（1）宇宙中最豐富的元素是那一種？（2）宇宙年齡有多大？第14頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四2.宇宙的組成與各元素的含量 H元素：約占原子總數(shù)的88.6% He元素：約占H原子的1/8 其他元素：加和不足1%3.元素的分類 非金屬元素： 金屬元素：22種（包括稀有氣體元素）絕大多數(shù)第15頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四（1）原子組成結構原子原子核核外電子 質子 中子核電荷數(shù)=核內(nèi)質子數(shù)=核外電子數(shù)質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù)【復習回顧】第16頁，共53頁，2022年，

6、5月20日，2點43分，星期四（2）核外電子排布規(guī)律 電子層由內(nèi)到外，能量由低到高 最外層電子數(shù)最多不超過8（K層不超過8） 次外層電子數(shù)最多不超過18 倒數(shù)第三層不超過32 每個電子層最多容納電子不超過2n2第17頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四依據(jù)核外電子的能量不同：離核遠近：近 遠 能量高低：低 高核外電子分層排布1234567KLMNOPQ第18頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四二、能層與能級 1.能層（n） 在多電子的原子核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層?！舅伎肌?原子核外電子的每一個能層最多可容納的

7、電子數(shù)與能層的序數(shù)（n）間存在什么關系？ 每一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2個。第19頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四2.能級(l) 在多電子原子中，同一能層的電子，能量可以不同，還可以把它們分成能級。各能層最多電子數(shù)第20頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四【思考】1.不同的能層分別有多少個能級，與能層的序數(shù)（n）間存在什么關系？2.不同能層中，符號相同的能級所容納的最多電子數(shù)是否相同？以s、p、d、f排序的各能級可容納的最多電子數(shù)是多少？任一能層的能級個數(shù)等于該能層的序數(shù)。 不同能層中，符號相同的能級中所容納的最多電子數(shù)相同。以s、p、d、f排

8、序的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的二倍，即2、6、10、14。第21頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四3.規(guī)律1.每個能層(n)中，能級符號的順序是_。2.任一能層中：能級個數(shù)= _數(shù)3. s、p、d、f各能級可容納的電子數(shù)依次是1,3,5,7的二倍。（即2,6,10,14）ns、np、nd、nf 能層序第22頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四【課堂達標測試】1、以下能級符號正確的是 （ ）A 6s B 2d C 3f D 7p2、下列各能層中不包含p能級的是 （ ）A. N B. M C. L D. K3、原子核外P能層和p能級可容

9、納的最多電子數(shù)分別為 （ ）A 32和2 B 50和6 C 72和6 D 86和10ADDC第23頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四4.下列有關認識正確的是 （ ） A.各能級上最多的電子按s、p、d、f的順序分別為2、6、10、14 B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束 C.各能層含有的能級數(shù)為n1 D.各能層含有的電子數(shù)為2n2A第24頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四名稱序數(shù)n符號能 層能級最多電子數(shù)能層最多可容納電子數(shù)一二三四五六七12345 6 7KLMNO P Q1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f2262610261014符

10、號281832能層、能級的概念第25頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四【練習】寫出鉀元素原子的核外電子層排布？ 鉀原子的核外電子排布為什么是2、8、8、1而不是2、8、9？原子核外電子排布遵循構造原理第26頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四三、構造原理 絕大多數(shù)基態(tài)原子核外電子排布的能級順序都遵循下列順序：1.構造原理： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f （存在能級交錯現(xiàn)象）第27頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四2.構造原理排布順序的實質 A.同一能層的不同能級的能量： nsnpnd

11、nf B.字母相同的不同能級的能量： 1s2s3s4s C.不同能層不同能級的能量存在能級交錯現(xiàn)象: ns (n-2)f(n-1)d np (n為能層序數(shù))-各能級的能量高低順序第28頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四（1）在各能級符號右上角表明該能級上排布的電子數(shù)。（2）書寫電子排布式時，將能層序數(shù)小的能級寫在左邊（不能按填充順序寫）3.原子的電子排布式：【練習】氫 H氮 N鈧 Sc1s22s22p31s22s22p63s23p63d14s21s1 寫出溴和氪的電子排布式，它們的最外層有幾個電子？【例】第29頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四（3）

12、原子的簡化電子排布：Ne3s1方括號里的符號含義： 該元素上一周期中惰性氣體元素原子的核外電子排布結構鈉 Na的電子排布可簡化為： 仿照鈉的簡化電子排布式寫出第8號元素氧、第14號元素硅和第26號元素鐵的簡化電子排布式嗎？O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2【練習】寫出Ne和Na的電子排布式第30頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四1在同一個原子中，離核越近、n越小的能層能量 。在同一能層中，各能級的能量按s、p、d、f的次序 。 2理論研究證明，多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，第三能層有3個能級分別為 。越

13、低增大 3S 3P 3d【練習】3.寫出13Al、23V、27Co、31Ga的電子排布，并寫出其簡化核外電子排布式第31頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四4.下列符號代表一些能層或能級的能量，請將它們按能量由低到高的順序排列： （1）EK EN EL EM ， （2）E3S E2S E4S E1S ， （3）E3S E3d E2P E4f 。5.一個電子排布為1s22s22p63s23p1的元素最可能的價態(tài)是( )A +1 B +2 C +3 D -1 第32頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四6.由下列微粒的最外層電子排布，能確定形成該微粒的元素在周

14、期表中的位置的是（ ） A1s2 B3s23p1 C2s22p6 Dns2np3 B7.下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是 （ ） A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2D第33頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高的能級，變成激發(fā)態(tài)原子。4.能量最低原理 原子的電子排布遵循構造原理使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理四、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 1.基態(tài)與激發(fā)態(tài)（1）基態(tài)原子：（2）激發(fā)態(tài)原子：處于最低能量的原子。（3）基

15、態(tài)與激發(fā)態(tài)的關系： 基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量第34頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 生活中與電子躍遷有關的事物第35頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 焰色反應是某些金屬原子的電子在高溫火焰中，吸收了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激躍遷到激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內(nèi)（約10s）便躍遷到基態(tài)或較低的能級上，并在躍遷過程中將能量以一定波長（顏色）的光釋放出來。由于各種元素的能級是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級差正好對應于可見光范圍，于是我們就看到了各種色彩。 焰火呈現(xiàn)五顏六色的原

16、因：第36頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 2.原子光譜: 不同元素的原子發(fā)生躍遷時會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，總稱為原子光譜。3.光譜分析： 在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜第37頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四（2）化學研究中利用光譜分析檢測一些物質的存在與含量等4. 光譜分析的應用：（1）通過原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。又如：1868年科學家們通過太陽光譜的分析

17、發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。第38頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四1._ ,簡稱能量最低原理。_叫做基態(tài)原子。 原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài) 【課堂達標測試】2.當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會_，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將_能量。光（輻射）是電子_能量的重要形式之一。處于最低能量的原子躍遷到較高能級 釋放 釋放 第39頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四3.不同元素的原子發(fā)生躍遷時會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_光譜或_光譜，總稱_光譜。許多元素是通過原子光

18、譜發(fā)現(xiàn)的。在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為_。 吸收 發(fā)射 原子 光譜分析第40頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四4.判斷下列表達是正確還是錯誤1）1s22p1屬于基態(tài)；2）1s22s2 2p63s2 3p63d54s1屬于激發(fā)態(tài)； 3）1s22s2 2p63d1屬于激發(fā)態(tài)；4）1s22s2 2p63p1屬于基態(tài)；答案： (1) x(2) x(3)(4) x【課堂練習】第41頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四5.下列圖象中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關的第42頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四【自主學習】P

19、9科學史話牛頓和七基色1、光譜一詞最早是由偉大的物理學家牛頓提出的。2、牛頓類比音樂音階，選定紅、橙、黃、綠、青、籃、紫為“七基色”3、1859年德國科學家本生和基爾霍夫發(fā)明了光譜儀，攝取了當時已知元素的光譜圖。第43頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四 1913年，丹麥科學家波爾第一次認識到氫原子光譜是氫原子大的電子躍遷產(chǎn)生的，并通過純粹的理論計算得到氫原子光譜的譜線波長，跟實驗結果幾乎完全相同。第44頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四原子核外電子是如何運動的？五、電子云和原子軌道 1.電子運動的特點電子在核外的空間運動能否用宏觀的牛頓定律描述？（1）質量極小 （2）運動空間極小 （3）極高速運動 因此，無法計算電子在某一刻所在的位置，不能用牛頓定律描述電子的運動，只能用統(tǒng)計的方法描述電子在核外空間某處出現(xiàn)的機會的多少（概率）。第45頁，共53頁，2022年，5月20日，2點43分，星期四圖中 表示原子核，一個小黑點代表電子