1.1.1 能层与能级 原子光谱 课件(共50张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.1.1 能层与能级 原子光谱 课件(共50张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-09 09:20:10 | ||
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文档简介
(共50张PPT)
大千世界无所不有
导入新课
为什么它们会拥有不同的性质？
想一想
回忆
1. 化学变化中最小的微粒是什么？
2. 原子能否再分呢？原子如何构成？
3. 原子和原子核的相对空间位置是怎样的呢？它们体积大小如何？
4. 原子核的构成如何？
5. 质子、中子、电子的特点如何？
1.1.1 原子的诞生
1.1.2 能层与能级
1.1.3 构造原理与电子排布式
1.1.4 能量最低原理、
基态与激发态、光谱
1.1.5 电子云和电子轨道
1.1.6 泡利原理和洪特规则
第一节 原子结构
4.了解泡沫原理和洪特规则。
1.根据构造原理写出1~36号元素原子的电子排布式；
2. 核外电子的运动状态，电子云和电子轨道；
3.基态、激发态与光谱；
1.知识与能力
教学目标
宇宙大爆炸促使氢、氦原子合成其它原子！
1.1.1 原子的诞生
原子结构理论模型发展史：
道尔顿的原子模型 （错）
——微小的、不可再分的实心球体。
汤姆生的葡萄干布丁模型 （错）
——正电荷像流体一样均匀分布在原子中，电子就像葡萄干一样散布在正电荷中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。
卢瑟福的核式结构模型（ ）
——原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部，带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。
波尔电子分层排布（壳层结构）
电子云（量子力学）模型
1.1.2 能层与能级
能层是将核外电子按电子能量差异分成的
能层 一 二 三 四 五 六 七 、、、
符号 K L M O P Q 、、、 、、、
最多电子数 2 18 32 50 、、、 、、、 、、、 、、、
每一能层的表示方法及容纳最多电子数
各能层的能量关系：离核越近的能层具有的能量越低，由K Q,能层的能量由低到高
能级：
在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级，eg：同一能层的电子可以分为s 、p 、d、 f 能级，可表示为ns、np、nd、nf。
能级与最多容纳电子数
（1）各电子层最多能容纳2n2个电子。
即：电子层序号 1 2 3 4 5 6 7
代表符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时
不超过2个）；次外层电子数最多不超过18
个；倒数第三层不超过32个。
原子核外电子排布规律：
（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近
的电子层，然后才由里往外，依次排在能量
较高电子层。而失电子总是先失最外层电子。
注意：
以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。
（4）每一能层含有的能级数等于能层序数，如M能层有s、p、d三种能级
1.1.3 构造原理与电子排布式
随着原子核数的增加，绝大多数元素的核外电子的排布将遵循右图的排布顺序，称为构造原理。
构造原理：
含义：在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是电子最先排布在能量最低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上
ns (n-2)f (n-1)d np
7s 5f 6d 7p
6s 4f 5d 6p
5s 4d 5p
4s 3d 4p
3s 3p
2s 2p
1s
构造原理
能级组
电子排布式：
按能量由低到高的顺序写出各能级符号并用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数的式子，可以用来表示基态原子或简单离子的核外电子排布情况
表示方法：以锌原子为例，电子排布中的符号，数字的意义为：
1S22S22P63S23P6 3d104S2
该能级上的电子数
能层
能级
基态原子的电子排布式的书写和注意事项
电子的填充顺序：先根据构造原理上的能级顺序依次写出个能级符号，再根据每个能级最多容纳的电子数，填满一个能级在填下一个能级
在书写电子排布式时，能级的排列顺序不完全遵循构造原理，要按照能层序数有小到大的顺序排布。即当出现d轨道时，电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，要把(n-1)d写在ns的前面，如Fe:1S22S22P63S23P6 3d64S2
简化电子排布式
将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子，如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He] 2S22P3、[Ne] 3S1、[As] 4S2
部分元素原子的电子排布式
1.1.4 能量最低原理、
基态与激发态、光谱
能量最低原理：
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。
1．基态原子与激发态原子
处于最低能量的原子叫做基态原子
当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子
基态原子
吸收能量
激发态原子
释放能量
可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析
不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量
表现为光的形式
用光谱仪摄取
得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱
光是释放能量的重要形式之一。日常生活中，许多可见光（焰火、灯光、激光等）都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
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
课堂练习
五、电子云与原子轨道
五.电子云与原子轨道
1、电子云
思考
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。
1.核外电子运动的特征
1. 核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。
2. 无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。
3.无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会多少。
测不准
核外电子运动特征：
自身质量和体积：可以忽略
运动范围：核外很小的空间
运动速度：高速运动
所以没有固定的轨道，不能同时测出某时的速度和位置。描述电子在核外运动状态的方法：用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现几率的模型（电子云）来描述电子在核外的运动。
2.原子核外电子排布规律
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。
电子轮廓图的制作
常把电子在
S能级的原子轨道
电子云轮廓图----原子轨道
S能级的原子轨道是球形对称的.
2、原子轨道：即电子云轮廓图
电子云形状
s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；
p电子云呈纺锤形(或无柄亚铃形)；
d电子云是花瓣形；
f电子云更为复杂
原子轨道
P能级的原子轨道图
d原子轨道图
科学探究
观察图1-14，这些图称为原子的电子轨道表示式
1．每个原子轨道最多只能容纳几个电子？
2．当电子排在同一个能级内时，有什么规律？
氦原子有两个原子，按照能量最低原则，两电子都应当排布在1s轨道上，电子排布式为1s2。如果用个圆圈（或方框、短线）表示满意一个给定量子数的原子轨道，这两个电子就有两种状态：自旋相同 或自旋相反。事实确定，基态氦原子的电子排布是，这也是我们对电子在原子轨道上进行排布必须要遵循的另一个原则――泡利不相容原理。
1.1.6 泡利原理和洪特规则
原理内容：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。
C：最外层的p能级上有三个规道
可能写出的基态C原子最外层p能级上两个电子的可能排布：
①2p：
②2p:
③2p:
④2p
p有3个轨道，而碳原子2p能层上只有两个电子，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，C原子最外层p能级上两个电子的排布应如①所示，这就是洪特规则。
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2、举例说明泡利原理：
3、举例说明洪特规则：
当电子排布在同一能级的不同轨道时，
总是首先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋方向相同。（全空、半充满、全充满）
一个原子轨道最多容纳2个电子，而且自旋方向相反。
4、原子核外电子排布规则的应用———电子排布图（轨道表示式）
将每一个原子轨道用1个方框来表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子
3．基态原子核外电子排布的规则与思路
①已知核外电子数目先按照能量最低原理从1s排起
②其间应考虑是否需应用泡利原理和洪特规则，特别是要求画外围轨道表示式
③最后考虑是否需要应用量子力学关于全空、半充满、全充满的排布规定，如Cr、Cu等原子
★要求：1－36号元素原子
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其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（ ）
A
B
C
D
C
想一想
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当碳原子的核外电子排布由
转变为
时，下列说法正确的是 （ ）
A.碳原子由基态变为激发态
B.碳原子由激发态变为基态
C .碳原子要从外界环境中吸收能量
D.碳原子要向外界环境释放能量
A C
巩固
大千世界无所不有
导入新课
为什么它们会拥有不同的性质？
想一想
回忆
1. 化学变化中最小的微粒是什么？
2. 原子能否再分呢？原子如何构成？
3. 原子和原子核的相对空间位置是怎样的呢？它们体积大小如何？
4. 原子核的构成如何？
5. 质子、中子、电子的特点如何？
1.1.1 原子的诞生
1.1.2 能层与能级
1.1.3 构造原理与电子排布式
1.1.4 能量最低原理、
基态与激发态、光谱
1.1.5 电子云和电子轨道
1.1.6 泡利原理和洪特规则
第一节 原子结构
4.了解泡沫原理和洪特规则。
1.根据构造原理写出1~36号元素原子的电子排布式；
2. 核外电子的运动状态，电子云和电子轨道；
3.基态、激发态与光谱；
1.知识与能力
教学目标
宇宙大爆炸促使氢、氦原子合成其它原子！
1.1.1 原子的诞生
原子结构理论模型发展史：
道尔顿的原子模型 （错）
——微小的、不可再分的实心球体。
汤姆生的葡萄干布丁模型 （错）
——正电荷像流体一样均匀分布在原子中，电子就像葡萄干一样散布在正电荷中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。
卢瑟福的核式结构模型（ ）
——原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部，带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。
波尔电子分层排布（壳层结构）
电子云（量子力学）模型
1.1.2 能层与能级
能层是将核外电子按电子能量差异分成的
能层 一 二 三 四 五 六 七 、、、
符号 K L M O P Q 、、、 、、、
最多电子数 2 18 32 50 、、、 、、、 、、、 、、、
每一能层的表示方法及容纳最多电子数
各能层的能量关系：离核越近的能层具有的能量越低，由K Q,能层的能量由低到高
能级：
在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级，eg：同一能层的电子可以分为s 、p 、d、 f 能级，可表示为ns、np、nd、nf。
能级与最多容纳电子数
（1）各电子层最多能容纳2n2个电子。
即：电子层序号 1 2 3 4 5 6 7
代表符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时
不超过2个）；次外层电子数最多不超过18
个；倒数第三层不超过32个。
原子核外电子排布规律：
（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近
的电子层，然后才由里往外，依次排在能量
较高电子层。而失电子总是先失最外层电子。
注意：
以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。
（4）每一能层含有的能级数等于能层序数，如M能层有s、p、d三种能级
1.1.3 构造原理与电子排布式
随着原子核数的增加，绝大多数元素的核外电子的排布将遵循右图的排布顺序，称为构造原理。
构造原理：
含义：在多电子原子中，电子在能级上的排布顺序是电子最先排布在能量最低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上
ns (n-2)f (n-1)d np
7s 5f 6d 7p
6s 4f 5d 6p
5s 4d 5p
4s 3d 4p
3s 3p
2s 2p
1s
构造原理
能级组
电子排布式：
按能量由低到高的顺序写出各能级符号并用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数的式子，可以用来表示基态原子或简单离子的核外电子排布情况
表示方法：以锌原子为例，电子排布中的符号，数字的意义为：
1S22S22P63S23P6 3d104S2
该能级上的电子数
能层
能级
基态原子的电子排布式的书写和注意事项
电子的填充顺序：先根据构造原理上的能级顺序依次写出个能级符号，再根据每个能级最多容纳的电子数，填满一个能级在填下一个能级
在书写电子排布式时，能级的排列顺序不完全遵循构造原理，要按照能层序数有小到大的顺序排布。即当出现d轨道时，电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，要把(n-1)d写在ns的前面，如Fe:1S22S22P63S23P6 3d64S2
简化电子排布式
将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子，如氮、钠、钙的简化电子排布式分别为[He] 2S22P3、[Ne] 3S1、[As] 4S2
部分元素原子的电子排布式
1.1.4 能量最低原理、
基态与激发态、光谱
能量最低原理：
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。
1．基态原子与激发态原子
处于最低能量的原子叫做基态原子
当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子
基态原子
吸收能量
激发态原子
释放能量
可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析
不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量
表现为光的形式
用光谱仪摄取
得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱
光是释放能量的重要形式之一。日常生活中，许多可见光（焰火、灯光、激光等）都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
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
课堂练习
五、电子云与原子轨道
五.电子云与原子轨道
1、电子云
思考
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。
1.核外电子运动的特征
1. 核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。
2. 无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。
3.无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会多少。
测不准
核外电子运动特征：
自身质量和体积：可以忽略
运动范围：核外很小的空间
运动速度：高速运动
所以没有固定的轨道，不能同时测出某时的速度和位置。描述电子在核外运动状态的方法：用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现几率的模型（电子云）来描述电子在核外的运动。
2.原子核外电子排布规律
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。
电子轮廓图的制作
常把电子在
S能级的原子轨道
电子云轮廓图----原子轨道
S能级的原子轨道是球形对称的.
2、原子轨道：即电子云轮廓图
电子云形状
s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；
p电子云呈纺锤形(或无柄亚铃形)；
d电子云是花瓣形；
f电子云更为复杂
原子轨道
P能级的原子轨道图
d原子轨道图
科学探究
观察图1-14，这些图称为原子的电子轨道表示式
1．每个原子轨道最多只能容纳几个电子？
2．当电子排在同一个能级内时，有什么规律？
氦原子有两个原子，按照能量最低原则，两电子都应当排布在1s轨道上，电子排布式为1s2。如果用个圆圈（或方框、短线）表示满意一个给定量子数的原子轨道，这两个电子就有两种状态：自旋相同 或自旋相反。事实确定，基态氦原子的电子排布是，这也是我们对电子在原子轨道上进行排布必须要遵循的另一个原则――泡利不相容原理。
1.1.6 泡利原理和洪特规则
原理内容：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不会存在四个量子数完全相同的电子。
C：最外层的p能级上有三个规道
可能写出的基态C原子最外层p能级上两个电子的可能排布：
①2p：
②2p:
③2p:
④2p
p有3个轨道，而碳原子2p能层上只有两个电子，电子应优先分占，而不是挤入一个轨道，C原子最外层p能级上两个电子的排布应如①所示，这就是洪特规则。
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2、举例说明泡利原理：
3、举例说明洪特规则：
当电子排布在同一能级的不同轨道时，
总是首先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋方向相同。（全空、半充满、全充满）
一个原子轨道最多容纳2个电子，而且自旋方向相反。
4、原子核外电子排布规则的应用———电子排布图（轨道表示式）
将每一个原子轨道用1个方框来表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子
3．基态原子核外电子排布的规则与思路
①已知核外电子数目先按照能量最低原理从1s排起
②其间应考虑是否需应用泡利原理和洪特规则，特别是要求画外围轨道表示式
③最后考虑是否需要应用量子力学关于全空、半充满、全充满的排布规定，如Cr、Cu等原子
★要求：1－36号元素原子
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当碳原子的核外电子排布由
转变为
时，下列说法正确的是 （ ）
A.碳原子由基态变为激发态
B.碳原子由激发态变为基态
C .碳原子要从外界环境中吸收能量
D.碳原子要向外界环境释放能量
A C
巩固