1.1.1能层与能级基态与激发态原子光谱课件(共37张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共37张PPT)
分子结构
原子结构
晶体结构
结构
性质
决定
第一章 第一节 原子结构
1.1.1 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
1803年，道尔顿实心球模型
原子是构成物质的最小粒子，是不可再分的实心球
1903年，汤姆逊葡萄干面包模型
原子平均分布着正电荷粒子，镶嵌电子，形成电中性原子
1911年，卢瑟福原子行星模型
原子中心有带正电的核（质量几乎等于原子质量，电子在它周围沿着不同轨道运转，就像行星绕着太阳运转一样）
1913年，波尔原子轨道模型
对卢瑟福模型改进，称原子在电子核外空间的一定轨道上绕核做高速运动
1926~1935年，电子云模型
现代物质结构学说，电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道
原子(ATOM)结构模型的演变
不同时期的原子结构模型
时间或年代 1803年 1903年 1911年 1913年 20世纪20年代中期
原子结构模型
模型 名称
相关科学家
道尔顿
葡萄干布丁模型
汤姆孙
核式模型
卢瑟福
电子分层排布模型
玻尔
量子力学模型
实心球
原子模型
薛定谔
请以钠原子为例，谈谈你对原子结构的认识。
钠的原子结构示意图
想一想
问题1: 研究核外电子排布的实验依据是什么？
研究原子结构的方法——原子光谱
一些生活中的光现象
霓虹灯
激光
光谱与可见光光谱
光谱：
按照一定能量次序排列的光带。
可见光光谱：
可以被人眼观察的光带。
研究原子结构的方法——原子光谱
氢原子光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
原子光谱的产生
基态
K
L
M
N
基态氢原子：
处于能量最低状态的氢原子。
研究原子结构的方法——原子光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
激发态
K
L
M
N
能量
基态原子吸收能量，其中的电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。
原子光谱的产生
不同原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱。
锂、氦、汞的吸收光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
原子光谱的产生
研究原子结构的方法——原子光谱
能量
K
L
M
N
当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。
原子光谱的产生
光
K
L
M
N
光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
研究原子结构的方法——原子光谱
原子光谱的产生
原子光谱的产生
不同原子的电子发生跃迁放出能量时可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱。
锂、氦、汞的发射光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
各种原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
发射光谱：
吸收光谱：
电子吸收能量跃迁时产生(原子由基态到激发态)
电子释放能量跃迁时产生(原子由激发态到基态)
特征:暗背景,亮线, 线状不连续，
特征:亮背景，暗线，线状不连续
发射光谱与吸收光谱对比（氢原子光谱）：
位置和能量是连续的
研究原子结构的方法——原子光谱
如何理解原子光谱中的线状是不连续的这一特点？
位置和能量是连续的
E
研究原子结构的方法——原子光谱
如何理解原子光谱中的线状是不连续的这一特点？
位置和能量是不连续的
E
研究原子结构的方法——原子光谱
如何理解原子光谱中的线状是不连续的这一特点？
位置和能量是不连续的
E1
E2
E3
E4
研究原子结构的方法——原子光谱
如何理解原子光谱中的线状是不连续的这一特点？
能量的量子化
原子光谱的应用（1）——发现新元素
He 氦
研究原子结构的方法——原子光谱
原子光谱的应用（2）——检验元素
不同元素的焰色试验
研究原子结构的方法——原子光谱
下面是Li、H的发射光谱和吸收光谱，思考下列问题：
（2）为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？
（1）同一元素发射光谱
和吸收光谱有什么差异？
“互补”
同种元素发射光谱和吸收光谱背景和谱线明暗相反，谱线位置相同。
1、能层
（1）概念：
多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。
电子层
能层
能层越高，电子的能量越高
----“电子层”
原子核外电子排布规律与运动特点
（2）表示方法及各能层最多容纳的电子数
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K　 L　 M　 N　 O P Q
最多电子数 2=2×12 8=2×22　 18=2×32 32=2×42　 50=2×52 72=2×62 98=2×72
能层越高,电子的能量越高。
能量的高低顺序为E(K)①能量规律：
②数量规律：
每层容纳的电子数不超过2n2（n为能层序数）
1、能层
----“电子层”
原子核外电子排布规律与运动特点
多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级
科学家据此进一步完善玻尔模型。
将所谓的“壳层”由“能层” 落实为“能层”中的“能级”。
原子核外电子排布规律与运动特点
在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成不同的能级。
（1）概念：
分别用相应能层的序数和字母 等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、 、 、nf等。
s、p、d、f
np
nd
（2）能级的表示方法
2、能级
原子核外电子排布规律与运动特点
electron hotel
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ······ 最多容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ······ 2 8 18 32 2n2 【思考】通过观察上表，你发现了什么？
3.能层能量、能级能量与最多容纳的电子数的关系
原子核外电子排布规律与运动特点
①任一能层的能级总是从s能级开始，开始依次ns、np、nd、nf…
②不同能级中的s、p…级，最多容纳的电子数是相同的
③能层的能级数目等于该能层序数。
④s、p、d、f…各能级最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7…的二倍！
⑤相同能层相同能级中电子能量基本相同
⑥同一能层各能级的能量顺序E(ns)能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ······ 最多容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ······ 2 8 18 32 2n2 （依据是光谱学数据）
① 每一能层最多可容纳的电子数为______（ 为能层序数）。
② 在每一个能层中，能级符号的顺序是_______________ ( 为能层序数)。
③ 任一能层的能级总是从 能级开始，而且能级数等于该___________，即第一能层只有1个能级____，第二能层有2个能级_________，第三能层有3个能级____________，依次类推。
能层序数
④ 以 、 、 、 排序的各能级可容纳的最多电子数依次为______________的2倍。
⑤ 英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如， 、 、 、 能级最多都只能容纳____个电子。
2
规律及注意事项:
2n2
ns、np、nd、nf
2s、2p
3s、3p和3d
1s
1、3、5、7
⑥在相同能层各能级能量由低到高的顺序是___________________________ ___。不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。例如：__________________
E(ns)E(1s)课本P7：思考与讨论
1.一个能层的能级与能层序数（n）间存在什么关系？一个能层最多可容纳的电子数与能层序数（n）间存在什么关系
2.以s、p、d、f、为符号的能级分别最多可容纳多少电子？3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？
3.第五能层最多可容纳多少电子？它们分别容纳在几个能级中？各能级最多容纳多少个电子？（注：高于f 的能级不用符号表示。）
第五能层最多可容纳50个电子，它们分别容纳在5个能级中，5s能级最多容纳2个电子，5p能级最多容纳6个电子，5d能级最多容纳10个电子，5f能级最多容纳14个电子，还有一个能级最多容纳18个电子。
一、 能层与能级
能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p ...
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6
2 8 18 32 50 二、基态与激发态 原子光谱
基态原子
激发态原子
吸收能量
释放能量
发射光谱
吸收光谱
能量较高
能量最低
课堂小结
课堂练习： 以下现象与核外电子的跃迁有关的是
①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　
⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 （ ）
A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧
C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦
A
(1)原子核外电子按能量不同分为不同的能层，同一能层又按能量不同分为不同的能级。（ ）
(2)同一能层的电子能量一定相同。( )
×
(3)同一原子中，同一能层同一能级的电子能量一定相同。( )
(4)第 能层最多能容纳的电子数为 ，所以钠原子的第三能层填有18个电子（ ）
课堂练习:判断正误
√
×
√
课堂练习:下列说法正确的是 ( )
A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为n2
B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数C．同是s能级，在不同的能层中最多容纳的电子数是不相同的
D．不同能层中含有的能级数相同
B
用1~18号的元素符号填空。
（1） 基态原子 能级未充满电子的元素是____。
（2） 基态原子第二能层只有3个电子的元素是____。
（3） 基态原子有且只有三个能级填充电子的元素是
________________________。
（4） 基态原子第三能层电子数最多的元素是_____。
B、C、N、O、F、Ne
H
B
Ar