【公開課】原子結(jié)構(gòu)課件2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第一章原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)第1課時

能層和能級學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)與核外電子排布理解能層與能級的關(guān)系。2.通過核外電子能量不同分析、理解基態(tài)與激發(fā)態(tài)的含義與關(guān)系。3.能辨識光譜與電子躍遷之間的關(guān)系。原子是怎么產(chǎn)生的？宇宙大爆炸宇宙大爆炸2h后誕生大量的氫大量的氦極少量的鋰原子核的熔合反應(yīng)合成其他元素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

我們今天熟悉的各種元素（原子），都是從那時起經(jīng)歷了漫長復(fù)雜的物理化學(xué)變化，分批分期合成而來的2、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1.公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為：

萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。2.道爾頓原子模型(1803年）原子是堅實的、不可再分的實心球。（化學(xué)原子論）3.湯姆生原子模型(1904年)原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子（“葡萄干布丁”模型）（棗糕模型）4.盧瑟福原子模型（1911年）原子中心有一個帶正電荷的核，它的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，就象行星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。(“行星系式”原子模型)(核式模型)4.玻爾原子模型(1913年）又稱分層模型：當(dāng)原子只有一個電子時，電子沿特定球形軌道運(yùn)轉(zhuǎn)；

當(dāng)原子有多個電子時，它們將分布在多個球殼中繞核運(yùn)動。不同的電子運(yùn)轉(zhuǎn)軌道是具有一定級差的穩(wěn)定軌道。(電子分層排布模型)玻爾原子模型電子只能在原子核外具有特定能量的“殼層”中運(yùn)動。5.電子云模型（1927~1935年）現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說：電子在原子核外很小的空間內(nèi)做高速運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律與一般物體不同，沒有確定的軌道。氫原子電子云圖(量子力學(xué)模型)薛定諤科學(xué)史話：原子結(jié)構(gòu)模型的演變?nèi)祟悓υ咏Y(jié)構(gòu)的認(rèn)識是循序漸進(jìn)并不斷發(fā)展的薛定諤原子原子核核外電子質(zhì)子中子→帶正電→不帶電→帶負(fù)電不帶電3、原子結(jié)構(gòu)請畫出鈉原子原子結(jié)構(gòu)示意圖。思考：核外電子是怎樣排布的？有什么規(guī)律呢核電荷數(shù)（z）=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)+11第1層第2層第3層281思考：電子在原子核外是分層排布的，這三層上的電子有什么不同？Na的原子結(jié)構(gòu)示意圖離核距離越近電子能量越低一、能層與能級1.能層(1)分類依據(jù)：多電子原子核外電子的

是不同的，按

差異，可以將核外電子分成不同的能層。電子的能量能量——電子層(2)能層的表示方法及各能層最多容納的電子數(shù)能層一二三四五六七符號K

L

M

N

OPQ最多電子數(shù)

2=2×128=2×22

18=2×3232=2×4250=2×5272=2×6298=2×722n2核外電子總是盡可能先排布在

的電子層上，然后

依次排布在

的電子層上。①各電子層最多容納個電子。②最外層電子數(shù)目最多不能超過個(K層為最外層時不能超過

個)。④倒數(shù)第三層不超過

個電子。③次外層最多能容納的電子數(shù)不超過個。能量最低由內(nèi)向外能量較高即按K→L→M→N……順序排列。(3)核外電子的排布規(guī)律：2n2188232思考：不同能層的電子能量不同，在同一層上的電子的能量是否一定相同呢，例如第2層的8個電子能量是否相同？+11第1層第2層第3層281同一能層的電子的能量可能不同，又將能層分成不同的能級2.能級（電子亞層）(1)分類依據(jù)：在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能

，還可以把它們分成

。不同能級(2)能級表示形式：用字母s、p、d、f、g┅①任一能層的能級總是從s能級開始。能級數(shù)=能層序數(shù)即第一能層只有1個能級（1s），第二能層有2個能級（2s和2p），第三能層有3個能級（3s、3p和3d），依次類推。②在每一個能層中，能級符號的順序是ns、np、nd、nf.....(n為能層序數(shù))。能層(n)一二三四五符號KLMNO能級…最多容納電子…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p2262610261410262818322n2規(guī)律：①能級種數(shù)=能層序數(shù)②以s、p、d、f…排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。③每個能層最多容納的電子數(shù)不超過2n2(3)能級電子排布規(guī)律nsnpndnf…即：261014思考與交流1.一個能層的能級數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?能層的能級數(shù)等于該能層序數(shù)。一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2個。2.以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)是否相同？3.第五能層最多可容納多少個電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電子？以s、p、d、f為符號的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的二倍!3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)相同。第五能層最多可容納50個電子；5個能級；各能級最多容納電子數(shù)分別為2,6,10,14,18個?？偨Y(jié)：2、在每一能層中，能級符號的順序是：ns、

np、nd、nf……(n代表能層)1、任一能層的能級總的從s能級開始:能級數(shù)=能層序數(shù)

4、不同能層中，相同能級的能量高低是1s<2s<3s<4s….3、每一能層最多可容納2n2個電子，以s、p、d、f…排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2p<3p<4p…5、在同一能層中，不同能級的能量高低是ns<np<nd<nf……nsnpndnf…即：261014日常生活中看見的可見光，如焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等是怎么一回事呢？焰火霓虹燈光激光熒光LED燈光電子的躍遷二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜1.基態(tài)原子:處于最低能量狀態(tài)的原子吸收能量2.激發(fā)態(tài)原子:處于較高能量狀態(tài)的原子(電子躍遷到較高能級)特別提醒：電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移)，而原子得失電子時發(fā)生的是化學(xué)變化。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)檩^低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)原子。釋放能量光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式3.原子光譜——研究原子結(jié)構(gòu)的方法(1)原子光譜的成因與分類基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量發(fā)射光譜吸收光譜能量較高能量最低基態(tài)KLMN激發(fā)態(tài)KLMN能量能量KLMN不穩(wěn)定吸收能量電子躍遷釋放能量光基態(tài)激發(fā)態(tài)注意：一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。KLMN每一次躍遷的能量以光的形式產(chǎn)生一條分立的譜線，被記錄下來，就形成了原子光譜。(2)定義:不同元素的原子，電子發(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原子的發(fā)射光譜或吸收光譜，總稱原子光譜。3.原子光譜特征:暗背景,亮線,線狀不連續(xù)特征:亮背景，暗線，線狀不連續(xù)鋰、氦、汞的發(fā)射光譜鋰、氦、汞的吸收光譜對比二者，它們之間有何聯(lián)系？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。【深度思考】1.為什么發(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？相同元素的原子，電子在兩個能級之間的躍遷往返時，經(jīng)歷了兩個恰好相反的過程，過程中也就必然吸收或放出同樣多的能量，對應(yīng)的光的波長相同。故在吸收光譜和發(fā)射光譜相同位置一定出現(xiàn)線狀譜。

不同元素的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，因此電子躍遷時發(fā)射或吸收光的頻率也必定不同，故每種元素在光譜中都會形成“特征譜線”。(3)光譜分析：現(xiàn)代化學(xué)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。3.原子光譜原子光譜原子結(jié)構(gòu)反映決定(4)光譜儀：利用原子光譜線(吸收或發(fā)射光譜)上的特征譜線來鑒定元素的儀器。1017500.00900000.00530000.00516000.00(1)發(fā)現(xiàn)新元素He氦如：1868年科學(xué)家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。4.原子光譜的應(yīng)用藍(lán)光紅光“太陽元素”(2)檢驗元素4.原子光譜的應(yīng)用特別提醒：電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移)。焰色反應(yīng)是電子躍遷的結(jié)果，焰色反應(yīng)發(fā)生的過程：[規(guī)律小結(jié)]1.焰色試驗只是激發(fā)態(tài)原子核外電子的一種能量釋放形式,當(dāng)電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時,其多余的能量以特定波長的光的形式釋放出去,也可稱之為發(fā)射光譜,是元素檢驗的一種有效的方法。2.電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移),而原子得失電子時發(fā)生的是化學(xué)變化。3.一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。生活中，我們看到的許多可見光，如：焰火、激光、霓虹燈……都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。發(fā)射光譜（3）生產(chǎn)生活4.原子光譜的應(yīng)用分析霓虹燈發(fā)光的原理：充有氖氣的霓虹燈能發(fā)出紅光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是：通電后在電場作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級。且處在能量較高的能級上的電子不穩(wěn)定，會很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級上，該光的波長恰好處于可見光區(qū)域中的紅色波段。一、能層與能級能層KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p...最多電子數(shù)2262

6102610142628183250二、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量發(fā)射光譜吸收光譜能量較高能量最低【總結(jié)歸納】能層與能級②能級數(shù)=能層序數(shù)①任一能層的能級總從s能級開始，按s、p、d、f……排序③各能級所在能層的取值nd→n≥3；ns→n≥1；np→n≥2；······nf→n≥4；④以s、p、