人類對原子結(jié)構(gòu)的認識課件高一上學(xué)期化學(xué)

專題2研究物質(zhì)的基本方法第三單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認識人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷程感覺上，存在的是繽紛的色彩，濃郁的芬芳，深深的苦痛，但是實際上，存在的只是原子和空間。——德謨克利特古希臘哲學(xué)家德謨克利特

——“原子論”創(chuàng)始者他認為物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子不可分割?；葑?，名施，戰(zhàn)國時期著名政治家、哲學(xué)家《莊子》載惠子之語曰：“一尺之棰，日取其半，萬世不竭?！被菔┱J為：物質(zhì)可以無限可分的。人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷程19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓——原子學(xué)說，認為原子是實心球體。1897年，英國物理學(xué)家湯姆生——發(fā)現(xiàn)原子中存在電子道爾頓(1766—1844)道爾頓模型他提出——葡萄干面包式原子模型。湯姆生(1856—1940)湯姆生模型人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷程1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福通過“α粒子散射實驗”（用α粒子轟擊金箔），發(fā)現(xiàn)：1、大部分α粒子都可以穿過薄的金箔2、少數(shù)α粒子穿過薄的金箔時，發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。3、極少數(shù)α粒子好象打在堅硬的東西上，完全反彈回來。盧瑟福(1871-1937)人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷程

盧瑟福推測原子中心存在原子核，帶正電。電子帶負電，在其周圍高速運轉(zhuǎn)，就像行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)一樣。

——有核模型或行星模型。盧瑟福模型人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷程1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾——引入量子論觀點。他提出：原子核外，電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運動，每個軌道都具有一個確定的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。波爾原子模型人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷程20世紀(jì)初——電子云模型：電子在核外很小的空間內(nèi)做高速運動，沒有確定的軌道。知識梳理道爾頓模型（1803），不可再分實心球，研究大氣物理性質(zhì)提出；

湯姆生模型（1904），葡萄干面包式原子，發(fā)現(xiàn)電子后提出的；盧瑟福模型（1911），有核或行星運轉(zhuǎn)式原子模型，α粒子散射實驗提出

玻爾模型（1913），玻爾軌道式原子模型，研究氫原子光譜提出

電子云模型（1935），近代量子力學(xué)原子模型1.如圖所示的原子結(jié)構(gòu)模型的演變圖中，(1)道爾頓實心球式原子模型，(2)盧瑟福行星運轉(zhuǎn)式原子模型，(3)湯姆生葡萄干面包式原子模型，(4)近代量子力學(xué)原子模型，(5)玻爾軌道式原子模型。其中符合歷史演變的順序為

。當(dāng)堂鞏固(1)(3)(2)(5)(4)2.下列實驗事實與原子結(jié)構(gòu)模型建立的關(guān)系正確的是（）A.電子的發(fā)現(xiàn)：道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型粒子散射：盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型粒子散射：玻爾原子結(jié)構(gòu)模型D.氫原子光譜：盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型B原子原子核核外電子質(zhì)子Z個一個質(zhì)子帶一個單位正電荷中子N個中子不帶電荷一個電子帶一個單位負電荷帶正電Z個質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)原子核的構(gòu)成（一）原子的組成拓展視野夸克原子由質(zhì)子、中子、電子等基本粒子構(gòu)成。那么，基本粒子可不可以再分呢？1964年，美國科學(xué)家蓋爾曼（M.Gellman）提出質(zhì)子、中子由更小的夸克構(gòu)成，建構(gòu)了夸克模型。該模型能解釋許多事實，引起了人們的普遍關(guān)注。1967年，以弗里德曼（J.Fruideman）、肯達爾（H.Kendall）、秦勒（R.Taylor）為核心的研究小組，在美國斯坦福大學(xué)直線加速器中心進行實驗，證明了夸克的存在。這三位科學(xué)家因此獲得了1990年諾貝爾物理學(xué)獎。但迄今為止，人們尚未能分離出單個的夸克。美國科學(xué)家戴維·格羅斯（D.J.Gross）、戴維。波利策（H.D.Politzer）和弗蘭克·維爾切克（F.Wilczek）發(fā)現(xiàn)當(dāng)夸克相距很近時相互作用力很小，但當(dāng)距離增大時相互作用力急劇增大。這解釋了人們在尋找單個夸克時遭遇的圖境。這三位科學(xué)家因此獲得了2004年諾貝爾物理學(xué)獎。微粒質(zhì)量/Kg帶電荷量／Ｃ相對質(zhì)量質(zhì)子1.673×10-271.602×10-191.007中子1.675×10-2701.008電子9.109×10-31-1.602×10-191/1836

跟質(zhì)子、中子相比，電子質(zhì)量很小，通常忽略不計，原子的質(zhì)量主要集中在原子核上。體積關(guān)系：原子核的體積只占原子體積的幾百萬億分之一質(zhì)量關(guān)系：原子核的構(gòu)成電荷關(guān)系：質(zhì)子和電子電量相等，電性相反原子核的構(gòu)成觀察表格

，思考下列問題2、所有原子都是由質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成的嗎？3、質(zhì)子、中子、電子在數(shù)量上有什么關(guān)系？1、不同元素原子之間有哪些區(qū)別？質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)不同。氫原子的中子數(shù)為0，因此，不是所有的原子都有中子。質(zhì)子數(shù)=電子數(shù)=核電荷數(shù);中子數(shù)不一定等于電子數(shù)。原子種類質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)相對原子質(zhì)量核外電子數(shù)核電荷數(shù)氫1011.0079411碳661212.010766氧881615.999488鈉11122322.9897701111氯17183535.4531717討論：由表中數(shù)據(jù)分析12C中的12是什么意思呢？質(zhì)量數(shù)（二）質(zhì)量數(shù)原子核的構(gòu)成

將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取整數(shù)，加起來所得到的數(shù)值。用A表示。質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)(N)≈相對原子質(zhì)量元素符號意義：表示質(zhì)子數(shù)為Z，質(zhì)量數(shù)為A的一種X原子質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)12C原子是指質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是6的碳原子原子表示符號隨堂檢測1.某些建筑材料中含有放射性元素氡(Rn)，會對人體產(chǎn)生一定危害。Rn的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之差是()

A．136

B．50

C．86

D．222B2.據(jù)報道，最近中科院的有關(guān)專家在世界上首次發(fā)現(xiàn)了鏷元素的一種新的同位素

，它的中子數(shù)為（

）A．330

B．91

C．239

D．148D原子核的構(gòu)成氫

1H

1氕氘氚HDT重氫超重氫

1H

2

1H

3（三）核素、同位素氫氣：H2D2T2

水：H2OD2OT2O

水

重水

超重水“元素”是指具有相同核電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱。其中的“同一類”該如何理解的？比如：

都是氫元素原子核的構(gòu)成同種元素：原子的原子核中質(zhì)子數(shù)________。同種元素：原子的原子核中中子數(shù)可以_________。同種元素：可以有______種不同原子。相同不相同幾如：C12

61.核素：具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子C13

6C14

62.核素的表示方法：元素符號質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)XAZA＝Z+N大多數(shù)元素存在多種核素（三）核素、同位素原子核的構(gòu)成C126C136C146(1)“六同”“三不同”：3.同位素：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子(2)同位素的應(yīng)用①14C在考古工作中用于測定文物的年代；②235U用于制造原子彈、核發(fā)電；③2H、3H用于制造氫彈；④放射性同位素釋放的射線可用于育種、治療惡性腫瘤等?；橥凰兀ㄈ┖怂?、同位素原子核的構(gòu)成②化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)略有差別H2

和D2

是兩種不同的單質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)基本相同。H2O和D2O是兩種不同的化合物，化學(xué)性質(zhì)基本相同。③天然存在的同位素，相互間保持固定的比率④絕大多數(shù)元素具有同位素，原子種類遠大于元素種類①同位素在周期表里占據(jù)同一位置；（三）核素、同位素原子核的構(gòu)成⑥核素、同位素之間的轉(zhuǎn)換既不屬于化學(xué)變化，也不屬于物理變化。⑦H2O和D2O混合仍然是純凈物。例：232Th可以轉(zhuǎn)化成233U⑤決定元素種類、核素種類的因素（三）核素、同位素隨堂檢測

現(xiàn)有下列八種化學(xué)符號：1H；2H；14C；6Li；

23Na；14N；7Li；24Mg。(1)涉及的核素共有________種。(2)互為同位素的是________和________，________和________。(3)質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱為同位素的是________和________。(4)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的是________和________。81H6Li7Li14C23Na24Mg2H14N原子核外電子排布

由波爾軌道理論我們知道原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運動，每個軌道都有一個確定的能量值。它們在原子核外又是怎么運動的呢？

能量低的電子在離核近的區(qū)域內(nèi)運動，能量高的電子在離核遠的區(qū)域內(nèi)運動

，可以認為電子在原子核外是分層排布的，又叫電子層，分別用n=1、2、3、4、5、6、7…表示，分別稱為K、L、M、N、O、P、Q…電子層原子核外電子排布電子層離核由近及遠，能量由低到高K、L、M、N、O、P、Q電子層序數(shù)（n）1234567符號KLMNOPQ能量大小離核遠近位置小大近遠里外+12K層L層M層原子核外電子排布為了形象、簡單的表示原子的結(jié)構(gòu)，人們就創(chuàng)造了“原子結(jié)構(gòu)示意圖”這種特殊的圖形。+18第1層第2層第3層K層L層M層88原子核原子核帶正電核電荷數(shù)該電子層上的電子原子核電子層+18ArAr原子結(jié)構(gòu)示意圖2原子核外電子排布原子核外電子排布電子在原子核外排布時，總是盡量先排在能量最低的電子層，然后由內(nèi)向外依次排布在能量較高的電子層。（能量最低原理）能量規(guī)律即電子最先排K層，當(dāng)K層排滿后，再排L層等原子核外電子排布規(guī)律原子核外電子排布數(shù)量規(guī)律010203各電子層最多能容納的電子數(shù)為2n2最外電子層最多只能容納8個電子（K層為最外層時，最多只能容納2個電子）次外電子層最多只能容納18個電子原子核外電子排布稀有氣體元素原子電子層排布元素名稱元素符號各電子層的電子數(shù)123456最外層電子數(shù)氦2He22氖10Ne288氬18Ar2888氪36Kr281888氙54Xe28181888氡86Rn2818321888分析稀有氣體的核外電子排布，結(jié)合其化學(xué)活動性，你發(fā)現(xiàn)了什么？稀有氣體元素原子中最外電子層都已經(jīng)填滿，形成了穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。原子核外電子排布原子容易失去電子或得到電子轉(zhuǎn)化為最外電子層上為8(有些為2)個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)原子最外層有8個電子(He為2)處于穩(wěn)定狀態(tài)，既不容易失去電子又不容易得到電子，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。(如He、Ne、Ar)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(如易失電子的金屬元素、易得電子的非金屬元素)?鎂離子的形成MgMg2+氧離子的形成失去2e-O2-得到2e-O原子核外電子排布Mg2++1228O2-+828MgO氧化鎂的形成新知講解原子核外電子排布微觀：

每個Mg失去2個電子形成與Ne一樣的穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu)的Mg2+，每個O得到2個電子形成與Ne一樣的穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu)的O2-，帶正電荷的Mg2+與帶負電荷的O2-相互發(fā)生電性作用，形成穩(wěn)定的MgO。在化學(xué)反應(yīng)過程中，原子核不發(fā)生變化，原子的最外層電子數(shù)會發(fā)生變化。元素的化學(xué)性質(zhì)主要由最外層電子數(shù)決定離子：質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)?宏觀：氧氣和金屬鎂反應(yīng)生成氧化鎂，氧化鎂是氧元素與鎂元素相結(jié)合的產(chǎn)物。2Mg+O2=2MgOMg+12228O

+862Mg2++1228O2-

+882失去2個電子得到2個電子陰離子：陽離子：核外電子數(shù)=核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）-電荷數(shù)核外電子數(shù)=核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）+電荷數(shù)結(jié)論：原子核外電子排布金屬Na、Mg分別與非金屬單質(zhì)O2、Cl2發(fā)生反應(yīng)，生成氧化物和氯化物，填寫下面表格，寫出其化學(xué)式。ClOMgNa得失電子數(shù)原子最外層電子數(shù)化合價元素+1+2-2-11267失1e-