四川省成都市玉林中学人教版高中化学选修3： 1.1《原子结构》 课件

课件79张PPT。化学人教版选修（三） １．１《原子结构课件》教学目标 知识与能力
1.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
2.知道原子的基态和激发态的涵义
3.初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用
教学重点
1.能根据构造原理写出1至36号元素原子的电子排布式。
2.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
教学难点：
1.知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理
2.基态、激发态与光谱
教学方法：
讲授法、指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法等 原子结构 德谟克利特 （希腊）公元前500年，提出物质由原子组成近代科学原子论（1803年）一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。
原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。英国化学家道尔顿
（J.Dalton , 1766~1844)道尔顿原子模型 居里夫妇（法国）1898年，发现镭，发现原子可以分裂原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。
汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生
（J.J.Thomson ,1856~1940）汤姆生原子模型汤姆生原子模型α粒子散射实验（1909年）——原子有核卢瑟福和他的助手做了著名α粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。
卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。英国科学家卢瑟福
（E.Rutherford,1871~1937)卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型（1913年）玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。
玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。
不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。
丹麦物理学家玻尔
（N.Bohr,1885~1962)玻尔原子模型玻尔原子模型 查德威克
（英国）1932年，发现了原子核中有电中性的中子。 德布罗依
（法国）1924-1935年，提出：每一种运动着的粒子，象光一样，都有与它相联系的波动性。三年以后，戴维逊（美国）和汤姆生（英国）各自独立地解释了他们的电子衍射实验结果。电子云模型电子云模型（现代物质结构学说）现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少。电子在核外空间的概率分布图就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。
电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。
　　如：氢原子的电子云电子云现代物质结构学说 人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。宇宙大爆炸大量的氢
大量的氦
极少量的锂其他元素一. 原子结构模型（人类对原子结构的认识历史） 第一节 原子结构1932年勒梅特首次提出了现代大爆炸宇宙理论 1、开天辟地—原子的诞生 宇宙中最丰富的元素是那一种？
宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%
（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。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2、人类认识原子的过程 人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。二、能层与能级（1）能层（即电子层）在多电子的原子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。①能层的表示依据核外电子的能量不同：
离核远近：近 远
能量高低：低 高②核外电子分层排布结果（1）各能层最多能容纳2n2个电子。
即：能层序号 1 2 3 4 5 6 7
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。原子核外电子分层排布规律：（3）核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近
的能层，然后才由里往外，依次排在能量
较高能层。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。
巩固练习:根据核外电子排布规律，写出16S 、18Ar 、19K、26Fe的原子结构示意图
答案：（2）能级能级的表示方法及各能级所容纳的最多电子数：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。 表示第4能层f能级上排布8个电子1、每一个能层所包含能级的个数与能层的序数有什么样的关系？2、每一个能层所包含能级从哪个能级开始的？依次是什么能级？ 3、不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？ s、p、d、f… 能级所容纳最多电子数分别是多少？4、 “4f 8”的含义是什么？问题思考：小结：1、每一能层中所含能级个数与能层序数n相等
即能级数 = 能层序数2、每一能层中的能级都从S能级开始依次ns、np、
nd、nf…3、同一能层中Ens＜Enp＜End＜Enf4、s、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、不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同挑战题第五能层中所能容纳的最多电子数是多少？说出你推导的两种方法。第一：依据每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个，当n=5， 2n2=50第二：第五能层中有5个能级—5s、5p、5d、5f、5g，最多电子数分别是2、6、10、14、18，所能容纳的最多电子数为50三、构造原理与电子排布式
1．构造原理
(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____的能级上，然后依次排在能量________的能级上。低较高（2）思考感悟
(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（3）、构造原理与能量最低原理 构造原理：
随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。核外电子总是尽量先排布在能量较低的能级，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能级。【提示】　(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：构造原理中排布顺序的结果1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： ns2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p; 3d<4d
3) 不同层不同能级可由下面的公式得出:
ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)称为能级交错现象-----各能级的能量高低顺序 4) 不同层不同能级能量由低到高顺序 :
1s 2s 2p3s 3p4s 3d4p5s 4d5p6s 4f5d6p7s 5f6d7p……
2、电子排布式：氢 H
钠 Na
钾 K1s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s1注意：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，按照能层顺序写。用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。巩固练习：
1.写出第四周期元素的原子核外电子排布式请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：
（1）N ???????????????????????。
（2）Ne ??????????????????????。
（3）S ???????????????????????。
（4）Ca ??????????????????????。
（5）29Cu ?????????????????????。
（6）32Ge ?????????????????????。原子的简化电子排布：[Ne]3s1练习：写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构Na的简化电子排布：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s22．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低，若以E 表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 （ ）
A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)
B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)
C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)
D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f) 练习：
1．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是( )
A? +1 B? +2 C? +3 D? -1 C?A3．下列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
4．下列表达方式错误的是（ ）
A 甲烷的电子式
B 氟化钠的电子式
C 硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4
D 碳－12原子 126C
DC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（3）基态与激发态相互转化的关系 2、基态与激发态、光谱（1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。基态原子稳定。
（2）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。激发态原子不稳定，又跃迁回较低能级，并释放能量。
吸收能量释放能量1s22s22p63s2
基态鎂原子1s22s22p63s13p1
激发态鎂原子吸收能量释放能量（4）要点提示：
①光辐射是电子释放能量的重要形式之一
②日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都和核外电子发生跃迁后释放能量有关。光谱：按一定次序排列的彩色光带。3.原子光谱: 不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取。
各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。 光谱与光谱分析
(1)光谱形成原因
不同元素的原子发生________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_____________
和______________，总称______________。跃迁吸收光谱发射光谱原子光谱锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱 特征:暗背景,
亮线,
线状不连续特征:亮背景,
暗线,
线状不连续发射光谱吸收光谱(3)光谱分析
在现代化学中，利用____________上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。原子光谱②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等（4） 光谱分析的应用：①通过原子光谱发现许多元素。如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的蓝光和红光。
又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。基态与激发态相互转化的应用 焰色
反应 焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。 焰火呈现五颜六色的原因下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的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、电子云与原子轨道思考: 宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别?宏观、微观运动的不同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；测不准小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的机会的多少。 * 电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。小黑点不表示电子只表示电子在这里出现过一次1 . 电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。1s电子在原子核外出现的概率分布图 核外电子运动状态的描述* 电子轮廓图的制作过程:→概率为90%的电子轮廓图原子轨道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 2.原子轨道 s能级的原子轨道图ns能级的各有1个轨道,呈球形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.b．p电子云/原子轨道的形状是哑铃形，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P能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道d能级的原子轨道图
d电子云是花瓣形五、电子云与原子轨道2. 原子轨道f能级的原子轨道图六.核外电子排布规则:1.能量最低原理 2.泡利不相容原理 3.洪特规则 4.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原子的电子排布图:1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2例：注意小结：1．各原子轨道的能量高低比较（1）ns电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。
轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。 ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↓↑↓↑↓↑↓其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（ ）ABCDC想一想↑↓↑↓↑↑↓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