课件74张PPT。阅读课文《引言》(1~2页)
谈谈你对物质的组成、结构与性质关系的认识引言化学研究的是构成宏观物体的物质。一、研究物质的组成与结构二、研究物质的性质与变化思考 二者的关系如何?古希腊的“原性论”哲学和我国古代的炼丹术士认为“吞金可长生”
自然哲学,对这两者的关系是如何认定的?思考与交流 1、铁易生锈,真金不怕火炼等事例说明了什么问题?为什么?
2、O2和O3是同素异形体,空气中的O2是须臾不能离开的,而空气中的O3多于1.2mg/L则有害;CO易燃,CO2却能灭火。这由说明了什么问题?为什么?
3、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构,前者与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题?思考与交流 4、下图所示两种物质:前者是第一种用医学的磺胺药,为什么服用此药后可杀死细菌? 5、下图所示是鲍鱼及其剖面图,图中标出了它的两层不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么?为什么? 引言 ---世上万物,神奇莫测(什么是原性论?)
1、原子的组成与结构决定性质:铁易生锈、钠易与一些物质反应。
-----第一章原子结构与性质
2、分子的组成与结构决定性质:
对氨基苯磺酰胺(磺胺药)和对氨基苯甲酸
21世纪化学的重要课题:模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质。
-----第二章分子结构与性质性质3、 晶体的组成与结构决定性质:
金刚石和石墨 方解石和霰石
-----第三章晶体结构与性质
原子是怎样诞生的呢?第一节 原子结构第一章 原子结构与性质原子概念和原子结构模型演变简介1.公元前5世纪,希腊哲学家德谟克利特等人认为 :万物是由大量的不可分割的微粒构成的,即原子。2.19世纪初,英国科学家道尔顿提出近代原子学说,他认为原子是微小的不可分割的实心球体。道尔顿原子学说1、一切物质都是由不可见的、不可分割的原子组成,原子不可自生自灭2、同种类的原子在质量、形状和性质上完全相同,不同种类的原子则不同3、每一种物质都是由它自己的原子构成。单质是由简单原子组成,化合物是由复杂原子组成。复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量总和。3.1897年英国科学家汤姆生发现了电子。原子是一个平均分配着正电荷的粒子,其中镶嵌着许多电子,中和了正电荷,从而形成中性原子4.1911年,英国物理学家卢瑟福—电子绕核旋转的原子结构模型5.1913年,丹麦科学家玻尔—核外电子分层排布的原子结构模型6.20世纪20年代中期,奥地利物理学家薛定谔等人以量子力学为基础—电子云模型近代原子论发现电子带核原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型人类探索物质结构的历史德谟克利特的古代原子学说道尔顿的近代原子学说(模型)汤姆生原子模型卢瑟福原子模型玻尔原 子模型电子云模型原子结构的衍变过程一、开天辟地——原子的诞生
1.原子的诞生氢氦锂2.宇宙的组成与各元素的含量1%3.地球的组成元素
地球上的元素绝大多数是_______。__________(包括稀有气体)仅22种。金属非金属二、能层与能级1.能层
(1)含义 多电子原子的核外电子的能量是不同的。根据电子的能量差异,将核外电子分成不同的能层。即我们所说的“电子层”。(n代表能层)(2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数(1)先排能量低的电子层,再排能量高的电子层,由里往外。
(2)每一层最多容纳电子数:2n2个。
(3)最外层电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
(4)次外层电子数不超过18个,倒数第三层不超过32个。
核外电子的排布规律:2.能级
(1)含义(2)能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数根据多电子原子中同一能层电子能量的不同,将核外电子的运动区域分为不同的能级。1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f思考1、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系?
2、不同能层分别有多少个能级,与能层的序数间存在什么关系?(所含能级个数=能层序数 n)(2n2 )s 1×2=2p 3×2=6d 5×2=10f 7×2=14g 9×2=18★不同能层中的s、p、d、f、g能级最多能容纳的电子数是相同的,各为:3、英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同?4. 能层离核远近与能量高低有何关系?由K层到Q层,离核由近到远,能量由低到高。5.第n能层中的不同能级的能量有何关系?E(ns)(1)含义在多电子原子中,电子在能级上的排布顺序是:电子先排在能量低的能级上,然后依次排在能量较高的能级上。存在着能级交错1s---2s---2p---3s---3p---4s----3d--4p---5s---4d----(2)核外电子排布的构造原理图思考
(1)“能层越大,能级的能量越高。”对吗?
(2)为什么K原子的原子结构示意图不是(1)从构造原理图中可以看出能级的能量高低除了符合E(ns)E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。
(2)由于出现能级交错现象,K原子排满第一层和第二层后,在排第三层时,先排满3s能级、3p能级,最后一个电子进入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图为:2.电子排布式
将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角,并按照能层从左到右的顺序排列的式子,称电子排布式,如氢元素的电子排布式为: 试书写N、Cl、K、26Fe原子的 核外电子排布式N 1s22s22p3 Cl 1s22s22p63s23p5
K 1s22s22p63s23p6 4s1
Fe 1s22s22p63s23p63d64S21.下列各原子的电子排布正确的是( )
A.Be 1s22s12p1 B.C 1s22s22p2 C.He 1s12s1 D.Cl 1s22s22p63s23p5BD2.书写下列原子的电子排布式S Fe Sc V Se Ga Br2.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A Al 1s22s22p63s23p1
B O2- 1s22s22p6
C Na+ 1s22s22p6
D Si 1s22s22p2 D四、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1.能量最低原理现代物质结构理论证实,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。2.基态原子与激发态原子最低能量吸收释放较高1、判断下列表达是正确还是错误
1)1s22p1属于基态;
2)1s22s2 2p63s2 3p63d54s1属于激发态;
3)1s22s2 2p63d1属于激发态;
4)1s22s2 2p63p1属于基态;
答案: (1) x(2) x(3)√(4) x练习3.光谱与光谱分析
(1)光谱形成原因在现代化学中,利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。(2)光谱分类根据光是被吸收或释放,可将光谱分为吸收光谱和发射光谱,总称原子光谱。(3)光谱分析五、电子云与原子轨道思考: 宏观物体与微观物体(电子)的运动有什么区别?宏观物体的运动特征:可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度;
可以描画它们的运动轨迹。微观物体的运动特征:电子的质量很小,只有9.11×10-31千克;
核外电子的运动范围很小(相对于宏观物体而言);
电子的运动速度很大;测不准图中 表示原子核,一个小黑点代表电子在这里出现过一次小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。球形哑铃状1.电子云(1)含义
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。(2)形状思考
电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子的多少?不是。电子云图中的一个小黑点并不代表一个电子,而是表示电子在此位置出现过一次,小黑点密度的大小,表示在一定时间内电子出现的概率的大小。1s电子在原子核外出现的概率分布图★量子力学中将这种电子云轮廓图称为“原子轨道”量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。2.原子轨道
(1)定义(2)数目
ns能级各有1个轨道,np能级各有3个轨道,nd能级各有5个轨道,nf能级各有7个轨道。a.s电子的原子轨道(电子云)形状 是以原子核为中心的球体,只有一个伸展方向 (3)电子云轮廓图b.p电子云/原子轨道的形状是纺锤形(或称为哑铃形),其伸展方向是互向垂直的三个方向(Px、Py、Pz)。 P电子原子轨道半径同样随着n增大而增大六、泡利原理和洪特规则
1.泡利原理
在一个原子轨道里最多只能容纳___个电子,而且自旋方向_______,用“_______”表示。
2.洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先_____________一个轨道,而且自旋状态________。2相反↓↑单独占据相同3.补充规则相对稳定的状态全充满(p6,d10,f14)全空时(p0,d0,f0)半充满(p3,d5,f7)24Cr原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2例:七、电子排布图1、概念电子排布图是表示各原子轨道能量的高低及各轨道上的电子分布情况和电子自旋情况的图示。2、表示方法每一个方框表示一个原子轨道,每一个箭头表示一个电子,且箭头的方向表示电子的自旋方向。3、书写方法和步骤(1)根据构造原理按能量由低到高的顺序画出表示原子轨道的每一个方框。
(2)根据泡利原理和洪特规则在方框中填出每个原子轨道上分布的电子及其自旋状态。
(3)考虑是否存在原子轨道在全充满、半充满和全空等状态时能量最低的特例情况。√x注意 (2013年天津高二检测)下列关于能层、能级和原子轨道的说法正确的是( )
A各能层含有的能级数等于能层序数减1
B各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍
D各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7D【规律方法】 在理解能层与能级的有关知识时要从以下两方面入手
(1)能量规律
①多电子原子的核外电子按能量不同划分为不同能层。
②在同一能层中根据能量的不同划分为不同能级。
(2)数量规律
①每一个能层(电子层)中最多容纳电子数为2n2。
②每一个轨道最多容纳2个电子,所以每个能层所含的轨道总数为n2。变式训练1 下列说法中正确的是( )
A.1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布
B.3p2表示3p能级有两个轨道
C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多A 下列元素原子的电子排布式各违背了哪一规律?
(1)6C 1s22s22p2p2p
(2)21Sc 1s22s22p63s23p63d3
(3)22Ti 1s22s22p63s23p10
【解析】 从电子排布遵循的原则入手,看是否符合能量最低原理、泡利原理、洪特规则及其特例。
【答案】 (1)洪特规则 (2)能量最低原理 (3)泡利原理互动探究
Ⅰ.写出(3)的正确的电子排布式,并写出其电子排布图。
Ⅱ.若(2)中21Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1正确吗?若不正确违反哪一条规则?【提示】【误区警示】 (1)在书写基态原子的电子排布图时,常出现以下几种错误:
(2)当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前。例如,Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,正确;Fe:1s22s22p63s23p64s23d6,错误。变式训练2 比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
(1)2s________3s (2)2s________3d
(3)3px________3pz (4)3p________3s
(5)4f________6f (6)3d________4s
(7)4f________6p>< < =<> < 按要求填空。
(1)11Na的电子排布式____________________________________。
(2)20Ca的价电子排布式___________________________________。
(3)35Br-的离子结构示意图____________________________________。
(4)7N的电子排布图__________________________________。11Na:1s22s22p63s1;
20Ca:1s22s22p63s23p64s2,其价电子排布式为:4s2;
35Br-的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6,故离子结构示意图为:?? ?? ?? ??;
7N的电子排布式为 :1s22s22p3,电子排布图为:【规律方法】 (1)刚接触此类题目时,若直接书写电子排布式有困难,可先写出原子的原子结构示意图,再据此写出电子排布式,如(2)1~36号元素核外电子排布的特殊性
①最外层只有1个未成对电子的元素:
ⅠA族(ns1:H、Li、Na、K),
ⅢA族(ns2np1:B、Al、Ga),
ⅦA族(ns2np5:F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1);
最外层有2个未成对电子的元素:
ⅣA族(ns2np2:C、Si、Ge),
ⅥA族(ns2np4:O、S、Se);最外层有3个未成对电子的元素:
ⅤA族(ns2np3:N、P、As)。
②核外电子排布中,未成对电子数最多的元素:
Cr(3d54s1,共有6个未成对电子)。解析:选B。A、D中同一个原子轨道内电子的自旋方向相同,违反了泡利不相容原理;C违反了洪特规则。变式训练3 下列3d能级的电子排布图正确的是( )