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第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态
第一章 原子结构与性质
利用STM观察原子
[学习目标]
1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系(重、难点)。
2.通过核外电子能量不同分析和理解基态与激发态的含义与关系。
3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。
科学史话
原子结构的探索
1869年门捷列夫发现元素周期律；
1920年玻尔在氢原子模型基础上提出构造原理，
开启了用原子结构解释元素周期律的篇章；
5年后玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，
厘清了核外电子的可能状态，原子光谱得以诠释；
1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实
为依据的完整的构造原理。
一、能层与能级
1．能层
(1)划分依据：根据能量由低到高顺序
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多电子数
每层最多容纳2n2
能层越高，电子的能量越高
(2)能层间的能量关系
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
K L M N O P Q
2 8 18 32 50 72 98
2．能级
(1)含义：多电子原子同一能层电子的能量不同，将它们分为不同能级。
若能层是楼层，能级是楼梯阶梯
不同能层分别有多少个能级，与能层序数关系？
一、能层与能级
(2)表示方法
①能级从s开始，依次s、p、d、f…… ；
②每一能级的表示：
能层数＋能级
如n能层的能级按能量由低到高的顺序为E(ns)(3)能级数＝该能层序数；
(4)s、p、d、f……能容纳的最多电子数依次为1,3,5,7……的2倍。
一、能层与能级
2．能级
K L M N O
1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p……
3．能层、能级与容纳的最多电子数
归纳总结
一、能层与能级
能层(n) 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 5s … … … …
容纳的最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …
2 8 18 32 … … … 2n2
思考交流
1.正误判断
(1)2d表示L层上的d能级
(2)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7……的2倍
(3)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
(4)各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
(5)各能层含有的电子数为2n2
√
×
√
×
×
一、能层与能级
思考交流
2.下列能级符号不正确的是
A.3s B.3p C.3d D.3f
√
一、能层与能级
3.N能层所含能级数、最多容纳电子数分别为
A.3、18 B.4、24
C.5、32 D.4、32
√
4.比较各能层或能级中电子能量大小：
(1)E(2s)______E(4s)；
(2)E(3p)______E(3d)；
(3)E(5d)______E(4d)；
(4)E(3s)______E(2p)；
(5)E(K)______E(L)______E(M)。
＜
＜
＞
＞
＜
＜
思考交流
一、能层与能级
二、基态与激发态 原子光谱
1．基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。
(2)激发态原子：
基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态相互之间转化的能量变化
基态原子
激发态原子
吸收能量
释放能量
光(辐射)
2．原子光谱
(1)含义：不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可用光谱
仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2)成因及分类
用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱
二、基态与激发态 原子光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
特征:暗背景, 亮线, 线状不连续
特征:亮背景,暗线，线状不连续
二、基态与激发态 原子光谱
2．原子光谱
3．原子光谱的应用
利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
(1)发现新元素
如铯和铷光谱图中有特征的蓝光和红光；又如科学家通过太阳光谱发现了氦。
法国天文学家杨森观察日全食时发现He元素，接近钠黄光的D1(589.6 nm)和D2(589.0 nm)线。
二、基态与激发态 原子光谱
(2)检验元素
焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化，
该过程中可能伴随化学变化。
(3)生产生活中
焰火，霓虹灯光，激光等。
二、基态与激发态 原子光谱
3．原子光谱的应用
思考交流
1.正误判断
(1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一
(2)霓虹灯光、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关
(3)产生激光的前提是原子要处于激发态
(4)电子跃迁时只吸收能量
√
×
√
×
二、基态与激发态 原子光谱
思考交流
2.下列说法正确的是
A.自然界中的所有原子都处于基态
B.同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C.无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
D.激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性
√
二、基态与激发态 原子光谱
自我测试
1.下列关于能层与能级的说法正确的是
A.同一原子中，符号相同的能级上的电子能量不一定相同
B.每个能层含有的能级数不一定等于该能层序数
C.同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D.多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同
√
2.(2023·成都外国语学校高二期中)下列能级符号正确的是
A.4s B.3f C.2d D.1p
√
自我测试
A.节日燃放的焰火 B.舞台表演时的灯光 C.城市的霓虹灯光 D.平面镜成像
3.下列现象中与电子跃迁无关的是
√
自我测试
4.碘是人体中的重要元素，人体缺碘易患甲状腺肿大，请回答下列问题：
(1)碘在元素周期表中的位置是__________________。
(2)碘原子有___个能层，分别为__________________(用相应的符号表示)，有____个能级，分别为__________________________________________。
(3)碘原子的结构示意图为__________，最外电子层有____个电子，这些电子有___个能级，各个能级所容纳的电子数分别为_______。
第五周期第ⅦA族
5
K、L、M、N、O
11
1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、5s、5p
7
2、5
2
谢谢
