【教學(xué)課件】第1節(jié) 原子結(jié)構(gòu) 示范課件

第1課時(shí)原子結(jié)構(gòu)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)溫故知新溫故知新在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)了解了原子的結(jié)構(gòu)：原子是由原子核和核外電子組成的；原子核是由帶單位正電荷的質(zhì)子和電中性的中子組成的；核外電子圍繞原子核分層排布；溫故知新在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)了解了原子的結(jié)構(gòu)：在多個(gè)電子的原子中，電子分別在能量不同的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，分別用K、L、M、N……來(lái)表示從內(nèi)到外的電子層。原子最外層最多有8個(gè)電子（K層最多為2個(gè)電子）那你是否好奇過(guò)：核外電子的圍繞著原子核在做怎樣的運(yùn)動(dòng)？它們的運(yùn)動(dòng)有規(guī)律性么？電子這么小，肉眼無(wú)法直接看到，人們是怎樣研究它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的？【思維啟迪】溫故知新那你是否好奇過(guò)：同一個(gè)電子層上有多個(gè)電子，它們?cè)诳臻g的分布有特征么？如何刻畫這種特征？為何原子最外層最多有8個(gè)電子，比如第三層最多可以容納2×32=18個(gè)電子，但是鉀的M層填8了個(gè)電子后，下個(gè)電子填入了N層？【思維啟迪】溫故知新不可再分實(shí)心小球不可再分實(shí)心小球各種各樣電子實(shí)心小球質(zhì)子原子核預(yù)言中子電子軌道能量人類對(duì)于原子結(jié)構(gòu)的探索，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了長(zhǎng)期的思考與探索溫故知新【科學(xué)史話】1.能層核外電子按能量不同分成能層。距離原子越遠(yuǎn)的能層，電子的能量越_______?；貞泴W(xué)習(xí)過(guò)的原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)，寫出能層對(duì)應(yīng)的序號(hào)、符號(hào)、及所能容納的電子數(shù)。一、能層與能級(jí)能層一二三四五六七符號(hào)最多容納的電子數(shù)能層一二三四五六七符號(hào)KLMNOPQ最多容納的電子數(shù)281832507298高2.能級(jí)閱讀書中第6頁(yè)至第7頁(yè)關(guān)于能級(jí)的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題一、能層與能級(jí)（1）同一能層中的不同能級(jí)，如何用符號(hào)進(jìn)行區(qū)分表示？它們的能量關(guān)系如何？（2）一個(gè)能層的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)間存在什么關(guān)系？一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)間存在什么關(guān)系？你能否推導(dǎo)容納電子數(shù)與能級(jí)序數(shù)之間的關(guān)系？2.能級(jí)閱讀書中第6頁(yè)至第7頁(yè)關(guān)于能級(jí)的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題一、能層與能級(jí)（3）以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納多少個(gè)電子？3d、4d、5d能級(jí)所容納的最多電子數(shù)是否相同？（4）第五層最多可容納多少個(gè)電子？它們分別容納在幾個(gè)能級(jí)中，各能級(jí)最多容納多少個(gè)電子？（只要求到f能級(jí)）2.能級(jí)閱讀書中第6頁(yè)至第7頁(yè)關(guān)于能級(jí)的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題一、能層與能級(jí)（1）同一能層中的不同能級(jí)，如何用符號(hào)進(jìn)行區(qū)分表示？它們的能量關(guān)系如何？同一能層的不同能級(jí)用符號(hào)s、p、d、f表示，字母前加上對(duì)應(yīng)能層數(shù)的阿拉伯?dāng)?shù)字，如1s、2s等。能量關(guān)系滿足E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)2.能級(jí)閱讀書中第6頁(yè)至第7頁(yè)關(guān)于能級(jí)的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題一、能層與能級(jí)（2）一個(gè)能層的能級(jí)數(shù)與能層序數(shù)間存在什么關(guān)系？一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)間存在什么關(guān)系？你能否推導(dǎo)容納電子數(shù)與能級(jí)序數(shù)之間的關(guān)系？能層數(shù)=該能層序數(shù)(n)一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)=2n2推導(dǎo)可能用到的求和公式：1+3+5+…………+(2n-1)=n22.能級(jí)閱讀書中第6頁(yè)至第7頁(yè)關(guān)于能級(jí)的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題一、能層與能級(jí)（3）以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納多少個(gè)電子？3d、4d、5d能級(jí)所容納的最多電子數(shù)是否相同？以s、p、d、f為符號(hào)的能級(jí)分別最多可容納2、6、10、14個(gè)電子3d、4d、5d能級(jí)所容納的最多電子數(shù)相同？2.能級(jí)閱讀書中第6頁(yè)至第7頁(yè)關(guān)于能級(jí)的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題一、能層與能級(jí)（4）第五層最多可容納多少個(gè)電子？它們分別容納在幾個(gè)能級(jí)中，各能級(jí)最多容納多少個(gè)電子？（只要求到f能級(jí)）第5層最多可容納50個(gè)電子。它們分別容納在5個(gè)能級(jí)中。5s、5p、5d、5f最多可容納2、6、10、14個(gè)電子二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜發(fā)光現(xiàn)象與原子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，二者有怎么樣密切的聯(lián)系呢？二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜1.基態(tài)與激發(fā)態(tài)基態(tài)原子是__________________的原子?；鶓B(tài)原子___________，電子躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(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)或基態(tài)時(shí)，將釋放能量。光是電子躍遷釋放能量的重要形式。處于最低能量狀態(tài)吸收能量二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜2.原子光譜連續(xù)光譜線狀光譜（原子光譜）電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，以光的形式釋放能量并被記錄下來(lái)，就形成了發(fā)射光譜。電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，以光的形式吸收能量并被記錄下來(lái)，就形成了吸收光譜。他們總稱為原子光譜。二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜2.原子光譜氫原子光譜測(cè)定示意圖二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜3.電子躍遷過(guò)程與光譜形成電子在不同的軌道之間躍遷時(shí)會(huì)吸收或放出相應(yīng)的能量（若以光的形式，則對(duì)應(yīng)不同顏色的光）E吸收光譜發(fā)射光譜【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式Fe的吸收光譜Fe的發(fā)射光譜（1）下圖是Fe的吸收光譜和發(fā)射光譜對(duì)比二者，它們之間有何聯(lián)系？【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式發(fā)射光譜是線狀譜，由暗背景和不連續(xù)的彩色亮線（某些波長(zhǎng)的光被釋放）組成；吸收光譜是線狀譜和連續(xù)彩色譜疊加，由彩色亮背景（來(lái)自于光源）和不連續(xù)的暗線（光源中某些波長(zhǎng)的光被吸收）組成；發(fā)射光譜中的彩色亮線與吸收光譜中的暗線恰好處于完全相同的位置。電子在兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷往返時(shí)，經(jīng)歷了兩個(gè)恰好相反的過(guò)程，過(guò)程中也就必然吸收或放出同樣多的能量，對(duì)應(yīng)的光的波長(zhǎng)相同。故在吸收光譜和發(fā)射光譜相同位置一定出現(xiàn)線狀譜?！旧疃人伎肌咳?、構(gòu)造原理與電子排布式（2）下圖是Li、He、Hg的吸收光譜和發(fā)射光譜通過(guò)對(duì)比，你能得出什么結(jié)論？這樣的結(jié)論可以進(jìn)一步推廣么？【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式①這些元素的發(fā)射光譜和吸收光譜與Fe一樣，也呈現(xiàn)了“互補(bǔ)關(guān)系”，進(jìn)而我們可以大膽推測(cè)，所有元素的發(fā)射譜和吸收譜之間都呈現(xiàn)這種關(guān)系②三種元素，加上之前的Fe，他們的線狀譜出現(xiàn)的位置、數(shù)量完全不同。進(jìn)而我們可以大膽推測(cè)，所有元素的發(fā)射譜和吸收譜都有自己的特征位置、數(shù)量。不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級(jí)各不相同，因此電子躍遷時(shí)發(fā)射或吸收光的頻率（與波長(zhǎng)成反比）也必定不同，故每種元素在光譜中都會(huì)形成“特征譜線”。【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式（3）不同元素發(fā)射光譜和吸收光譜的不同，能怎樣利用這種特性呢？①鑒定元素：在一個(gè)未知體系中，我們可以得到它的光譜，通過(guò)跟單種元素的比對(duì)，就能確定是否存在某種元素。例如人類通過(guò)測(cè)定太陽(yáng)光譜，就得知了太陽(yáng)大氣中含He、Na等②制作霓虹燈：霓虹燈燈管中裝載的氣體不同，在高壓電的激發(fā)下發(fā)出的光的顏色就不同。如Ne的電子吸收能量躍遷后，很快又會(huì)放出能量會(huì)到較低能級(jí)，所發(fā)出的光的波長(zhǎng)恰好位于可見(jiàn)光區(qū)域中的紅色波段，所以我們看到紅光。三、構(gòu)造原理與電子排布式1.構(gòu)造原理以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能力的順序稱為構(gòu)造原理。三、構(gòu)造原理與電子排布式2.電子排布式依照構(gòu)造原理，寫出3、5、10、13、18號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式，與書后周期表所給排布對(duì)照。原子序數(shù)元素符號(hào)排布式3Li5B10Ne13Al18Ar1s22s11s22s22p11s22s22p61s22s22p63s23p11s22s22p63s23p6三、構(gòu)造原理與電子排布式2.電子排布式依照構(gòu)造原理，寫出19、20、21、24、29號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式，與書后周期表所給排布對(duì)照。原子序數(shù)元素符號(hào)排布式19K1s22s22p63s23p64s120Ca1s22s22p63s23p64s221Sc1s22s22p63s23p63d14s224Cr1s22s22p63s23p63d54s129Cu1s22s22p63s23p63d104s1三、構(gòu)造原理與電子排布式“三步法”書寫電子排布式書寫電子排布式的方法第三步：去掉空能級(jí)，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。如S的電子排布式是1s22s22p63s23p6第二步：根據(jù)各能級(jí)容納的電子數(shù)填充電子第一步：按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級(jí)的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s......（1）為什么K的電子排布式是1s22s22p63s23p64s1而非1s22s22p63s23p63d1【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式按照構(gòu)造原理，電子是按照3p→4s→3d的的順序填充的，先填4d而非3d能級(jí)交錯(cuò)：相鄰能層的部分能級(jí)的能量順序發(fā)生了顛倒，即Ens<E(n-1)d<Enp（2）隨著核電荷數(shù)的增加，基態(tài)原子的電子排布式越來(lái)越長(zhǎng)，書寫繁瑣，如何精簡(jiǎn)表達(dá)？【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式例：Al的電子排布式為1s22s22p63s23p1，紅色部分我們可用[Ne]表示，因此Al的電子排布就可以簡(jiǎn)化為[Ne]3s23p1V的電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，紅色部分我們可用[Ar]表示，因此V的電子排布就可以簡(jiǎn)化為[Ar]3d34s2（3）利用構(gòu)造原理證明原子最外層不超過(guò)8電子【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式當(dāng)最外層是8電子時(shí)，此時(shí)已是ns2np6的排布。此時(shí)再增加一個(gè)電子，若電子排入(n-1)d能級(jí)，最外層電子數(shù)不變；若無(wú)(n-1)d能級(jí)，則電子填入(n+1)s能級(jí)，此時(shí)最外層變?yōu)?個(gè)電子，原先的最外層變?yōu)榇瓮鈱印＞C上，原子的最外層不超過(guò)8電子。（4）為什么Cr的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而非1s22s22p63s23p63d44s2【深度思考】三、構(gòu)造原理與電子排布式這樣的排布源于光譜學(xué)事實(shí)，并不符合構(gòu)造原理。這也說(shuō)明構(gòu)造原理是被理想化的模型。在更長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素中，仍有若干不滿足構(gòu)造原理的例子。構(gòu)造原理雖有特例，但運(yùn)用構(gòu)造原理仍能得到大量的符合光譜學(xué)事實(shí)的電子排布，對(duì)了解核外電子排布規(guī)律仍有重要意義。Cu和Cr的這種排布恰好使得3d軌道恰好“半滿”、“全滿”，這是未來(lái)學(xué)習(xí)的洪特規(guī)則的特例。為什么Cu的電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1而非1s22s22p63s23p63d94s2課堂小結(jié)1.多電子原子中：E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)能層數(shù)=該能層序數(shù)(n)一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)=2n22.電子在高低能級(jí)之間躍遷時(shí)會(huì)吸收或放出能量，能量以光的形式被記錄下來(lái)形成原子光譜。3.構(gòu)造原理：電子在填充時(shí)并非依次先填滿每個(gè)能層，而是按照構(gòu)造原理進(jìn)行填充。相鄰能層的部分能級(jí)的能量順序發(fā)生了顛倒，如4s<3d。(1)原子光譜呈線性反映了核外電子是分層分級(jí)排布的(

)(2)電子先填入靠近原子核的能層，后填入遠(yuǎn)離原子核的能層(

)(3)依據(jù)不同元素的原子光譜可以用來(lái)鑒別未知元素的種類(

)(4)構(gòu)造原理能準(zhǔn)確的預(yù)言人類發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造的新元素的電子排布(

)(5)字母代號(hào)相同的能級(jí)，如4f、5f、6f它們最大可容納電子數(shù)一定相同(

)