第一節(jié)原子結構(四課時)

第一章原子結構與性質(zhì)第一節(jié)原子結構宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸

宇宙中最豐富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？氫元素宇宙中最豐富的元素占88.6%（氦1／8），另外還有90多種元素，宇宙年齡距近約140億年，地球年齡已有46億年。閱讀教材P4：思考與交流？現(xiàn)代大爆炸宇宙學理論認為：我們所在的宇宙誕生于一次大爆炸。大爆炸后約2小時，誕生了大量的氫、少量的氦及極少量的鋰。其后，經(jīng)過或長或短的發(fā)展過程，氫、氦等發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批地合成其他元素?，F(xiàn)代大爆炸宇宙學理論一、開天辟地——原子的誕生

1、原子的誕生

宇宙大爆炸2小時：大量氫原子、少量氦原子極少量鋰原子140億年后的今天：

氫原子占88.6%氦原子為氫原子數(shù)1/8

其他原子總數(shù)不到1%99.7%2、宇宙的組成3、地球的組成元素

絕大多數(shù)為金屬元素包括稀有氣體在內(nèi)的非金屬僅22種地殼中含量在前五位：

O、Si、Al、Fe、Ca你知道嗎？下列科學家在物質(zhì)結構方面，提出了怎樣的觀點？或有怎樣的重要發(fā)現(xiàn)？（課后查閱資料）1、德膜克利特2、道爾頓3、門捷列夫4、居里5、湯姆生6、盧瑟福7、波爾8、查德威克9、德布羅衣10、薛定諤近代原子論發(fā)現(xiàn)電子帶核原子結構模型軌道原子結構模型電子云模型技術人員在掃描隧道顯微鏡觀察硅表面的原子結構1993年，中國科學院科學家通過移動單個硅原子所寫的世界上最小的“中國”二字原子核外電子的排布遵循哪些規(guī)律？（1）每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2個；（2）最外層電子數(shù)最多不超過8個，若K層為最外層，電子數(shù)最多不超過2個；（3）次外層電子數(shù)最多不超過18個；倒數(shù)第三層電子數(shù)最多不超過32個?；仡檹土暎憾?、能層與能級1、能層

電子層能層名稱能層符號一二三四五六七KLMNOPQ從K至Q，能層離核越遠，能層能量越高2、能級在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級。就好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。

能級名稱：s、p、d、f、g、h……能級符號的順序是：ns、np、nd、nf……其中n代表能層序數(shù)能層:一二三四……KLMN……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能級：能級的表示方法：原子核外電子的每一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層的序數(shù)（n）之間存在什么關系？問題1：教材P5：學與問？每層最多容納電子的數(shù)量：2n2不同的能層分別有多少個能級，與能層的序數(shù)（n）之間存在什么關系？問題2：教材P5：學與問？最多容納電子的數(shù)量

s:2p:6d:10f:14各能級可容納的最多電子數(shù)分別是多少？能層序數(shù)=能級個數(shù)分別是1、3、5、7的2倍英文字母相同的不同能級中，所容納的最多電子數(shù)是否相同？問題3:教材P5：學與問？相同能層KLMN能級

能級電子數(shù)能層電子數(shù)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f222266610101422n2818322n22n22n2練一練：填空問題探究：1s22s22p63s23p63d1

+19289？知道了原子核外電子的能層和能級可容納的最多電子數(shù)，是否就可以得出各種原子的電子排布規(guī)律呢？K三、構造原理與電子排布式1.構造原理：隨原子核電荷數(shù)遞增，絕大多數(shù)原子核外電子是按右圖所示的能級順序填充的，填滿一個能級再填一個新能級，這種規(guī)律稱為構造原理。小結：構造原理中排布順序的實質(zhì)(1)相同能層的不同能級的能量高低順序：(2)英文字母相同的不同能級的能量高低順序：(3)不同層不同能級可由下面的公式得出:-----各能級的能量高低順序

ns＜np＜nd＜nf1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p;3d＜4dns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np

(n為能層序數(shù))2、電子排布式：鈉Na鋁Al1s22s22p63s11s22s22p63s23p1

用數(shù)字在能級符號右上角表明該能級上的排布的電子數(shù)。能層序數(shù)該能級上排布的電子數(shù)能級符號①電子排布式②簡化電子排布式

Na的簡化電子排布：[Ne]3s1上式方括號里的符號的意義是：該元素前一個周期的惰性氣體電子排布結構原子實例1：寫出Zn的電子排布式Zn為30號元素，電子共30個依據(jù)構造原理：1s22s22p63s23p6

4s2

3d10書寫時：1s22s22p63s23p6

3d104s2

例2：Zn：1s22s22p63s23p63d104s2ArZn：[Ar]3d104s2簡化Zn的簡化電子排布式注意：最高能級組電子數(shù)為價電子數(shù)小結:價層電子：主族、0族元素最外層副族、Ⅷ族最外層和次外層1、寫出溴和氪的電子排布式:Br:1s22s22p63s23p63d10

4s24P5Kr:1s22s22p63s23p63d10

4s24P6思考與交流P72、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？O：Si：Fe：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s2【練習】試書寫Cl、K、26Fe原子的核外電子排布式。

Cl:K:26Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p6

4s11s22s22p63s23p63d64s2注意：在書寫電子排布式時，能層低的能級要寫在左邊，不能按照填充順序?qū)?。問題解釋：

1s22s22p63s23p63d1

+19289正確書寫方法：

1s22s22p63s23p64s1

？由于出現(xiàn)能級交錯挑戰(zhàn)題第五能層中所能容納的最多電子數(shù)是多少？說出你推導的兩種方法。第一，依據(jù)每一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2個，當n=5，2n2=50第二，第五能層中有5個能級—5s、5p、5d、5f、5g，最多電子數(shù)分別是2、6、10、14、18，所能容納的最多電子數(shù)為50

寫出KCaScCoGaBrNa+Fe2+的電子排布式和簡化電子排布式。

練一練：問題探究？閱讀：課本P7-81、什么是能量最低原理？2、什么是基態(tài)原子、激發(fā)態(tài)原子？它們?nèi)绾无D化？3、什么是光譜？光譜分析？四.能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1.能量最低原理:

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)。

2.基態(tài)原子:

電子放出能量↓電子吸收能量3.激發(fā)態(tài)原子:

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?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。

(不穩(wěn)定)↓處于最低能量的原子

(穩(wěn)定)1s22s22p63s2

1s22s22p63s13p1

吸收能量釋放能量4.原子光譜:

不同元素的原子的核外電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同頻率的光，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。例:基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子

光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一鋰、氦、汞的發(fā)射光譜

鋰、氦、汞的吸收光譜

特征:暗背景,亮線,

線狀不連續(xù)特征:亮背景,暗線,

線狀不連續(xù)發(fā)射光譜吸收光譜練習：下圖是鋰、氦、汞的吸收光譜和發(fā)射光譜。其中圖_______是原子由基態(tài)轉化為激發(fā)態(tài)時的吸收光譜，圖_______是原子由激發(fā)態(tài)轉化為基態(tài)時的發(fā)射光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請在下圖中用線段將同種元素的吸收光譜和發(fā)射光譜連接。①③⑤②④⑥基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉化的應用

焰色反應

焰色反應就是某些金屬原子的電子在高溫火焰中，接受了能量，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10－８s）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。你知道焰火呈現(xiàn)五顏六色的原因嗎？

5、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)射光譜思考：宏觀物體的運動特征？1、可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度；2、可以描畫它們的運動軌跡。五、電子云與原子軌道⑴核外電子質(zhì)量小(只有9.11×10-31kg)，運動空間?。ㄏ鄬τ诤暧^物體而言），運動速率大(近光速)。核外電子運動的特征：⑵無確定的軌道，無法描述其運動軌跡。⑶無法計算電子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空間某處出現(xiàn)的機會的多少(概率)。測不準原理(海森堡)1、電子云—核外電子運動狀態(tài)的描述

電子在原子核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，可以想象為一團帶負電的云霧籠罩在原子核周圍，所以，人們形象地把它叫做“電子云”

電子云只是形象地表示電子出現(xiàn)在各點的概率高低,而實際上并不存在。

小黑點不表示電子，只表示電子在這里出現(xiàn)過一次。小黑點的疏密表示電子在核外空間內(nèi)出現(xiàn)的機會的多少。電子輪廓圖的制作2、原子軌道—常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，人們把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。原子軌道與火車運行的軌道有何不同?

原子軌道是指一定能級上的電子,在核外空間運動的一個空間區(qū)域。火車的軌道則是火車運行的一個固定路線。問題討論？原子軌道圖P能級的原子軌道圖

P能級的原子軌道是啞鈴形的,每個P能級有3個原子軌道,它們相互垂直,分別Px,Py,PZ表示。P電子原子軌道的平均半徑隨n增大而增大。在同一能層中Px,Py,PZ的能量相同。P能級的原子軌道

P能級的3個原子軌道Px,Py,PZ合在一起的情形.

五、電子云與原子軌道2.原子軌道d能級的原子軌道圖五、電子云與原子軌道2.原子軌道f能級的原子軌道圖小結：原子軌道的特點1.s原子軌道是球形的，p原子軌道是啞鈴形的2.能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大；3.不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，只是半徑不同；相同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，半徑相同，能量相同，方向不同4.s能級只有一個原子軌道；p能級有3個原子軌道，互相垂直，可分別以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz軌道的能量相等?？偨Y：各能級包含的原子軌道數(shù)：（1）ns能級各有1個原子軌道；（2）np能級各有3個原子軌道；

（3）nd能級各有5個原子軌道；（4）nf能級各有7個原子軌道；1.每個原子軌道上最多能容納____個電子，且自旋方向_______2.當電子排在同一能級時有什么規(guī)律？當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是___________________，而且自旋方向______——洪特規(guī)則2不同——泡利原理首先單獨占一個軌道相同NC由下圖總結：每個原子軌道里最多只能容納幾個電子？方向如何？當電子排布在同一能級時，又什么規(guī)律？1、泡利原理：2、洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占一個軌道（即分占不同的軌道），而且自旋狀態(tài)相同。一個原子軌道最多容納2個電子，而且自旋方向相反。六、泡利原理和洪特規(guī)則3、洪特規(guī)則的特例：

相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿（p6，d10，f14）全空時（p0，d0，f0）半充滿（p3，d5，f7）1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124號鉻：29號銅：例：寫出Cr和Cu的電子排布式3、電子排布圖

和電子排布式一樣，都是用來表示核外電子排布情況的。而且，更加直觀。表示方法：用方框表示原子軌道，用箭頭表示電子。如11Na的電子排布圖為↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3s例：鐵原子的電子排布圖↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特規(guī)則泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s以下是表示鐵原子的3種不同化學用語：

結構示意圖電子排布式電子排布圖（軌道表示式）鐵原子1s22s22p63s23p63d64s2

請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結構信息。結構示意圖：能直觀地反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各能層上的電子數(shù)。電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數(shù)。電子排布圖：能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況，自旋方向。

小結：一、原子核外電子排布遵循的原理和規(guī)則二、原子核外電子排布的表示式能量最低原則泡利不相容原理洪特規(guī)則電子排布式電子排布圖結構示意圖例：氧原子結構的表示方法：原子結構示意圖電子排布式O原子：1s22s22p4電子排布圖1s22s22p4O原子+826鞏固練習1、某元素原子序數(shù)為24，試問：(1)該元素電子排