选修3第一章第一节 原子结构

课件75张PPT。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、变化、合成二者的关系如何？结构决定性质、性质反映结构分子结构原子结构晶体结构结构性质决定原子结构宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸大量的氢
大量的氦
极少量的锂其他元素一.开天辟地—原子的诞生第一节 原子结构1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论 1、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。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。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3、原子的构成原子原子核核外电子 质子 中子{
{二、核外电子排布规律1、核外电子的运动特征
①、电子具有波粒二象性，不遵循经典的力学理论，遵循量子力学规律。
②、没有固定的运动轨迹，也无法测出某一时刻具体位置，遵循概率率分布统计规律。
2、能层与能级（1）能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。依据核外电子的能量不同：
离核远近：近 远
能量高低：低 高核外电子分层排布（2）能级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。【思考】1.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？【思考】 2. 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？以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？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。构造原理中排布顺序的实质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)-----各能级的能量高低顺序 构造原理中排布顺序的实质4) 不同层不同能级可由下面的公式得出:
-----各能级的能量高低顺序 n+l 数值大的能量高，数值相同的由n决定。1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Qn =l =0 1 2 3
s p d f …………4、电子排布式：氢 H
钠 Na
钾 K1s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s1用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。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O：[He]2s22p4
Si：[Ne]3s23p2
Fe：[Ar]3d64s2钠 Na的简化电子排布：2．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) 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 3．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
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
5、电子云与原子轨道（1）电子云
电子在原子核外出现的概率密度分布图。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。（2）原子轨道
电子云的轮廓图称为原子轨道概率分布图
(电子云)电子云轮廓图的制作过程原子轨道s能级的原子轨道图ns能级的各有1个轨道,呈球形p能级的原子轨道图np能级的各有3个轨道,呈纺锤形， 3个轨道相互垂直。五、电子云与原子轨道2. 原子轨道d能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道2. 原子轨道f能级的原子轨道图6、原子核外电子排布规律6、原子核外电子排布规律（1）能量最低原理（2）泡利不相容原理在同一个原子里，不存在四个方面的运动状态完全相同的电子电子优先占据能量较低的轨道1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反6、原子核外电子排布规律（1）能量最低原理（2）泡利不相容原理（3）洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同当同一能级的电子排布为全充满、半充满状态时具有较低的能量和较大的稳定性7、轨道表示式写出基态铜原子的电子排布式、轨道表示式写出Fe、Fe2+、Fe3+的电子排布式写出Br、I 电子排布式、轨道表示式、价电子排布式、价电子轨道表示式以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d5 3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息? 判断下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么原理？
（1）Al：1s22s22p63s13p2
（2）Cl：1s22s22p63s23p5
（3）S：1s22s22p63s33p3
（4）K：1s22s22p63s23p63d1
(5)24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是A B C D基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有
A．1种 B．2种 C．3种 D．8种已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式（即电子排布图），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若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是
A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子
B．该元素原子核外共有5个电子层
C．该元素原子的M能层共有8个电子
D．该元素原子最外层共有3个电子（3）基态与激发态的关系 8、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。（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。吸收能量释放能量1s22s22p63s2 1s22s22p63s13p1 吸收能量释放能量（4）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。
（5）光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。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（6） 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），其光谱中有特征的篮光和红光。
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。下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的能层、能级、电子云、原子轨道、自旋、构造原理、能量最低原理、泡利原理、 洪特规则、电子排布式、轨道表示式、 价电子、未成对电子、基态、激发态、 吸收光谱、发射光谱关键词下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_____________是原子由基态转化为激发态时的光谱，图____________-是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可有s、p、d、f、g、h……等亚层，各亚层分别有1、3、5、……个轨道。试根据电子填入轨道的顺序预测：
（1）第8周期共有 种元素；
（2）原子核外出现第一个6f电子的元素的原子序数是 ；
（3）根据“稳定岛”假说，第114号元素是一种稳定同位素，半衰期很长，可能在自然界都可以找到。试推测第114号元素属于 周期， 族元素，原子的外围电子构型是 下列有几元素的核外电荷数，其中最外层电子数目最多的是（ ）
A、8 B、14 C、18 D、20
由下列微粒的最外层电子排布，能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置的是（ ）
A．1s2 B．3s23p1
C．2s22p6 D．ns2np3 ________________________________________________________ ,简称能量最低原理。
_________________________叫做基态原子 当基态原子的电子吸收能量后，电子会______________，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将_________能量。光（辐射）是电子___________能量的重要形式之一。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 处于最低能量的原子跃迁到较高能级 释放 释放 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的________光谱或__________光谱，总称_______光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为________。
吸收 发射 原子 光谱分析1、以下能级符号正确的是
A、6s B、2d C、3f D、7p2、下列各能层中不包含p能级的是
A. N B. M C. L D. K3、原子核外P能层和p能级可容纳的最多电子数分别为
A 、32和2 B 、50和6
C 、72和6 D、86和104.下列有关认识正确的是
A．各能级上最多的电子按s、p、d、f的顺序分 别为2、6、10、14
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层含有的能级数为n—1
D．各能层含有的电子数为2n25、下列各组微粒中，各能层电子数均达到2n2个的是
A.Ne和 Ar B.H-和Na+
C.Ne和Cl- D.F-和S2-科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷的数目有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是（ ）
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同按所示格式填写下表有序号的表格：按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。A的原子中只有一个能层且只含1 个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。
（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）：
（2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）：（3）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过______________反应来实现；检验某溶液中是否含有B—的离子，通常所用的试是_________和_______。
（4）写出E的元素符号___________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是______________________。X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是 ；其轨道表示式为 ；
R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则R原子可能是 、 ；
Y原子的核电荷数为33，其外围电子排布是 ，其在元素周期表中的位置是 ， 有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中C、E是金属元素；A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：
（1）由这五种元素组成的一种化合物是（写化学式）________________________。
（2）写出C元素基态原子的电子排布式_________________________。
（3）用轨道表示式表示D元素原子的价电子构型____________________。下列原子或离子核外未成对电子数目为5的是 A．P　　　 　 B．Fe3+
C．Cr D．Cu下列分别用电子排布式或轨道表示式表示的原子基态（能量最低状态）核外电子排布是否正确？并说明理由。O 1s22s12p5
Ca 1s22s22p63s23p63d2 下列情况下的两个电子的能量是否相等？
（1）分别处于3px和3py轨道上的两个电子。___________。
（2）分别处于2px和3py轨道上的两个电子。___________。
（3）分别处于3px轨道上的两个自旋相反的电子。___________。写出下列元素的名称和原子序数，写出它们的原子的电子排布式。
（1）地壳中含量最高的金属元素；
（2）单质在常温下为液态的非金属元素；
（3）最外层为L层、基态原子中未成对电子数最多的元素；
（4）原子序数最小、基态原子具有1个3d电子的元素；
（5）基态原子中次外层有5个未成对电子而最外层只有成对电子的元素；
（6）原子基态时被电子占据的轨道有9个，其中6个被电子占满的元素；