课件17张PPT。原子核外电子的运动原子是哪些基本微粒构成的?
构成原子的各种微粒是否带有电荷?为什么原子是电中性的?
构成原子的各种微粒在数量上有什么规律?这些微粒的体积和质量有什么特点?人类对原子结构的认识原子的组成 1911年,英国物理学家卢瑟福通过α粒子的散射实验,提出了原子结构有核模型。他认为原子的质量主要集中在原子核上,电子在核外空间高速运动。卢瑟福实验 1913年,丹麦物理学家玻尔提出了新的原子结构模型:原子核外电子在一系列稳定轨道上运动,核外电子在这些稳定轨道上运动时,既不放出能量,也不吸收能量。玻尔氢原子光谱 许多物质都能够吸收光或发射光,利用仪器将物质吸收光或发射光的波长和强度分布记录下来,就得到所谓的光谱。连续光谱:由各种波长组成,且相近波长差别极小而不能分辨的光谱线状光谱:由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的光谱用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱 氢原子的光谱为什么是线状光谱而不是连续光谱呢?玻尔的原子结构模型① 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动,且不辐射能量。
② 在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E),且能量是“一份一份”的,不能任意连续变化而只能取某些不连续的数值。
轨道能量依 n 值(1,2,3,…)的增大而升高。量子数 通常,电子处在能量最低的轨道(基态n=1)上运动;
当原子获得能量后,被激发到高能量轨道上,处于激发态;
③ 只有当电子从一个轨道(能量为Ei)跃迁到另一个轨道(能量为Ej)时,才会辐射或吸收能量。
如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来,就形成了光谱。跃迁演示电子跃迁 我们在描述核外电子的运动时,只能指出它在原子核外空间某处出现机会的多少。电子在原子核外空间一定范围内出现,可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围,所以,人们形象地把它叫做“电子云” 。 电子云氢原子电子云的特点:
(1)呈球形对称。
(2)在离核近处密度大,离核远处密度小。
(3)在离核近处单位体积的空间电子出现的机会多,在离核远处单位体积的空间电子出现的机会少。 电子云的形成课件36张PPT。核外电子的运动特征原子核外电子的运动1.原子是由哪些基本微粒构成的?
2.构成原子的各种微粒是否带有电荷?为什么原子是电中性的?
3.构成原子的各种微粒在数量上有什么规律?这些微粒的体积和质量有什么特点?你知道吗?1. 道尔顿原子模型 19世纪初,英国科学家道尔顿提出近代原子学说,他认为原子是微小的不可分割的实心球体,在化学反应中保持本性不变。一、原子结构的认识历史课堂求知互动2. 汤姆生原子模型1897年,英国科学家汤姆生发现了电子。提出了“葡萄干面包式”模型。认为原子是可以再分的。3. 卢瑟福原子模型 1911年,英国物理学家卢瑟褔通过α粒子散射实验提出带核的原子结构模型。认为原子是由带正电荷的原子核和带负电核外电子构成。卢瑟福认为原子质量主要集中在原子核上,电子在原子核外空间高速运动。卢瑟福——原子之父α粒子散射实验连续光谱(自然界)连续光谱(实验室)电磁波连续光谱经典电磁理论不能解释氢原子光谱: 经典电磁理论:
电子绕核作高速圆周运动,
发出连续电磁波→ 连续光谱,
电子能量↓ → 坠入原子核→原子湮灭
事实:
氢原子光谱是线状(而不是连续光谱);
原子没有湮灭。氢原子光谱(原子发射光谱)真空管中含少量H2(g),高压放电,发出紫外光和可见光 → 三棱镜 → 不连续的线状光谱4.波尔原子模型 1913年,丹麦物理学家玻尔把普朗克的相关理论与卢瑟福的原子模型相结合,较好地解释了氢原子光谱,提出新的原子结构模型。
原子能级连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较波尔原子模型局限性 1. 只限于解释氢原子或类氢离子(单电子体系)的光谱,不能解释多电子原子的光谱。 2. 人为地允许某些物理量(电子运动的轨道角动量和电子能量)“量子化”,以修正经典力学(牛顿力学)。5. 电子云模型原子核外电子的运动状态(原子轨道)二、原子核外电子的排布相关知识链接原子核外电子的运动特征(电子云)原子核外电子的排布规律
1S电子在原子核外出现的概率分布图讨论:原子核外电子运动有哪些特征?人们按照图示的方法制作电子云的轮廓图常把电子出现的概率约为
90%的空间圈出来1.电子层1S 2SPZ d 轨道角度分布图(剖面图) S的原子轨道是________形的,电子层序数越大,原子轨道的________。2.原子轨道 P的原子轨道是________形的,每个P轨道有_______个轨道,它们互相垂直,分别以_____、______、_______为符号。P原子轨道的平均半径也随电子层序数增大而_____。 问题1:完成下面表格问题2: KLMNOP1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f核外电子填充顺序图轨道能量顺序71.最低能量原理──电子在原子轨道上的排布,要尽可能使电子的能量最低。2.泡利不相容原理──每个原子轨道最多只能容纳两个电子,且自旋方向必须相反。原子核外电子排布的三大原理3.洪特规则──电子在等价轨道(能量相同的轨道)上排布时,总是尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同。这种排布,电子的能量最低。能级图针对训练写出下列元素原子结构示意图、电子排布式及其简化形式、外围电子排布式、电子轨道表示式: 根据洪特规则,人们总结出,当同一亚层轨道半充满、全充满以及全空时,是比较稳定的。洪特规则特例:全充满半充满全空本课总结:知识体系课件19张PPT。原子核外电子的运动原子核外电子的排布1~18号元素的基态原子的电子排布
你已知道,电子应当分布在原子轨道中。请你根据量子数和原子轨道的知识,写出1~18号元素的基态原子的电子排布情况,并尝试总结基态原子核外电子的排布原则基态氢原子的原子轨道能级
和电子排布示意图1s2s,2p3s,3p,3d能量……电子排布式n l x 电子排布式:主量子数角量子数电子数锂原子的电子排布式为:1s22s1轨道表示式轨道表示式:用小圆圈(或方框、短线)表示一个给定量子数n、l、m的原子轨道,用箭头表示电子且用“↑”或“↓”来区别ms不同的电子。锂原子的轨道表示式为:泡利 奥地利
理论物理学家泡利不相容原理 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。基态氦原子的原子轨道能级
和电子排布示意图2p3p能量……2s3s 经过思考和分析,你可以得出基态碳原子的核外电子排布为1s22s22p2。由于三个p轨道的能量完全一样,那么,你认为上的两个电子应当采用以下排布方式中的哪种方式?
⑴ 2p
⑵ 2p
⑶ 2p
⑷ 其他排布方式洪特规则 对于基态原子,电子在能量相同的轨道上排布时,应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向平行(即自旋方向相同)基态碳原子的原子轨道能级
和电子排布示意图2p3p能量……1s2s3s核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则 在不违反泡利不相容原理的前提下,核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低。基态:原子的最低能量状态
激发态:能量高于基态的状态基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序19~36号元素的基态原子的核外电子排布19~36号元素的基态原子的电子排布
你按照前面的方法,请你尝试写出19~36号元素K~Kr的原子的核外电子排布式。 为了避免电子排布式书写过繁,可以把内层电子达到稀有气体结构的部分写成“原子实”,以稀有气体的元素符号外加方括号表示。Na: 1s22s22p63s1 或[Ne]3s1Ca: 1s22s22p63s23p64s2
或[Ar]4s2Cu: 1s22s22p63s23p63d94s2Cr: 1s22s22p63s23p63d44s2Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1
全充满(如p6、d10、f14)
半充满(如p3、d5 、f7)
全空(如p0 、d0 、f0)
光谱实验结果和量子力学指出:能量相同的轨道在这些状态时,体系的能量较低、原子较稳定。Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1 在原子中,每个电子层最多能容纳2n2个电子,每个能级最多能容纳2(2l+1)个电子。 大量事实表明:在内层原子轨道上运动的电子能量较低,在外层原子轨道上运动的电子能量较高,因此一般化学反应只涉及外层原子轨道上的电子,这些电子被称为价电子。基态铁原子的原子轨道能级
和电子排布示意图2p3p能量……1s2s3s4s4p3d价电子排布
铁的价电子排布式为:3d64s2