原子结构模型的演变
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课件30张PPT。第三单元 人类对原子结构的认识原子结构模型的演变
化学家已经发现和创造35000多万种化学物质，
其中两千多万种化学物质大多数由原子构成,而人类
对原子的认识和探索已经历了2500多年．直到20世
纪80年代，科学家才用扫描隧道显微镜观察到物体
表面的原子．可你有没有思考过下列问题？（1）人类对原子结构的认识经历了哪几个阶段？（2）道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔的原子结构
模型有哪些错误或不足？（3）我们从原子结构的认识历程中受到哪些启迪？阅读思考P27--28原子结构模型的演变 阅读教材，完成下列问题：
1、原子结构模型演变历史
（1）公元前5世纪，古希腊哲学家提出物质是由原子构
成的。
（2）19世纪初，英国科学家 __________提出原子学说，
认为________________________________________
——————————————————
（3）19世纪末,科学家_______发现原子中存在电子，并于
1904年提出了___________ 的原子结构模型。
（4）1911年，英国物理学家卢瑟福提出______的原子结构
模型。
（5）1913年，丹麦物理学家_______提出了原子轨道模型。
（6）1926年，科学家又提出了原子结构的_________模型。
现在人们可以近似认为，多电子原子中，核外电子是
分层排布的。
道尔顿物质由原子构成，原子不能被创造，也不能被废灭在化学变化中不可再分割汤姆生葡萄干面包式带核玻尔量子力学历史 公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。一、原子结构模型的演变 1．所有物质都是由非常微小的，不可再分的实心球体即原子组成的；
2．同种物质的原子其质量、大小和形状都相同，不同元素的原子不同，主要表现为质量的不同；
3．原子不能被分割；
4．原子是元素参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失。 (一)道尔顿的原子学说-------提出原子论
1803年，英国化学家道尔顿阐述了他的化学原子论。主要观点有： (二)几种原子结构模型 。
1．汤姆生的原子结构模型--------发现电子（带负电荷） 1897年，汤姆生证明假设原子带正电的部分像“流体”一样均匀分布在球形的原子内，而负电子则嵌在球体的某些固定位置。汤母生认为，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型——葡萄干面包式模型。 2．卢瑟福的原子结构模型-------发现原子核结构
1911年，英国物理学家卢瑟福做了一系列实验：当用一束平行的a粒子轰击金箔时，发现绝大多数a粒子穿过金箔不改变行进方向，只有极少数的a粒子产生偏转，其中个别的甚至反方向折回。大量实验发现绝大部分a粒子穿过金箔时不改变行进方向、第8000～10000个a粒子中才有一个大角度散射或反方向折回。根据a粒子散射实验，卢瑟福提出含核原子结构模型。他的主要观点是： (1)每一个原子都有一个体积极小、极密实的核；
(2)原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量；
(3)原子核被一个体积很大几乎什么也没有的空间包围着；
(4)原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总电荷数恰好与原子核中的正电荷相等。 3．玻尔的原子结构模型------发现核外电子的能量
玻尔把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。1913年，玻尔提出了新的原子结构模型，其要点如下： (1)在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转，而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种稳定状态。
(2)原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续的数值(电子能量是量子化的)。
(3)只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E。)轨道时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由两个轨道的能量差决定。玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构的内在联系。由于这一开拓性的贡献，玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。 4．原子的量子力学模型---------核外电子的运动和电子排布规律
玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，在解释氢以外的多电子原子的光谱线时，就只能做出近似的估计，无法定量计算。科学家们经过13年的艰苦修改、验证、论证，终于在1925年～1926年，在玻尔原子结构模型的基础上发展成为原子的量子力学模型，其核心是薛定锷波动方程。该模型已经受了半个多世纪的考验。 原子的量子力学模型包括了玻尔所采用的量子化能级的概念，即主量子数(主层)。此外还提出其他量子数以说明电子的能量，如亚层和轨道数。由于电子属于微观粒子，具有波粒二象性，它在核外的运动速度可以与光速相比，很难同时准确地测定它的速度和位置，只能用统计的方法来描述，因而引入了“电子云”的概念。 小结从原子结构模型的演变过程，给我们那些启示：1、人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，
先辈们对真理执着追求的精神是我们人类不尽的财
富。
2、揭示物质的奥秘，科学实验是重要的手段。 4、我们同学的学习是辛苦的，又是幸福的，
而化学学科中的新奇、和谐、简约，同样闪
耀着美的光辉。
……
3、假设、建立模型的思想是重要方法原子核外电子的分层排布 1、原子核外电子的分层排布核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排布。12212222222234567822222222228888888888888765432121核外电子排布的一般规律：1、K层为最外层时，最多容纳电子数------------。2、其他各层为最外层最多容纳电子数------------。3、次外层最多容纳电子数--------------------------。4、倒数第三层最多容纳电子数-------------------。5、第n层最多容纳电子数-------------------------。2个8个18个32个2n2个注意：多条规律必须同时兼顾。 3、原子核外电子排布规律①?能量最低原理:先排K层，排满K层后再排L层.②每个电子层最多只能容纳2n2个电子。
③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层时不能超过2个）
次外层最多只能容纳18个电子（K层为次外层时不能超过2个
倒数第三层最多只能容纳32个电子注意：多条规律必须同时兼顾。 为了形象地表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。+15第1层第2层第3层K层L层M层285原子结构示意图注意：任何原子都有趋于8电子（或2电子）稳定结构的倾向，因此活泼的原子会发生电子得失
演示实验钠在氯气中燃烧.asf
失一个电子钠原子钠离子＋NaNa+钠离子的形成
—+Na Cle Na+ Cl-
②⑧①⑧⑦②原子结构简图不稳定MgO+12Mg2+O2-结论： 原子最外层的电子数小于8个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层8电子的稳定结构。【阅读P29问题解决】⒈金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。
⒉根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子的数目和该原子的最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化合价，将结果填入下表： 一些元素的原子得失电子的情况
Na2O、MgO、NaCl、MgCl2+11 1+22
-22
7
1问题解决①金属最外层电子数﹤4时，易失去电子（化合价＝＋失去的电子数目）②非金属最外层电子数≥4时，易得到电子（化合价＝最外层电子数－8）关系：元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）
化学家已经发现和创造35000多万种化学物质，
其中两千多万种化学物质大多数由原子构成,而人类
对原子的认识和探索已经历了2500多年．直到20世
纪80年代，科学家才用扫描隧道显微镜观察到物体
表面的原子．可你有没有思考过下列问题？（1）人类对原子结构的认识经历了哪几个阶段？（2）道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔的原子结构
模型有哪些错误或不足？（3）我们从原子结构的认识历程中受到哪些启迪？阅读思考P27--28原子结构模型的演变 阅读教材，完成下列问题：
1、原子结构模型演变历史
（1）公元前5世纪，古希腊哲学家提出物质是由原子构
成的。
（2）19世纪初，英国科学家 __________提出原子学说，
认为________________________________________
——————————————————
（3）19世纪末,科学家_______发现原子中存在电子，并于
1904年提出了___________ 的原子结构模型。
（4）1911年，英国物理学家卢瑟福提出______的原子结构
模型。
（5）1913年，丹麦物理学家_______提出了原子轨道模型。
（6）1926年，科学家又提出了原子结构的_________模型。
现在人们可以近似认为，多电子原子中，核外电子是
分层排布的。
道尔顿物质由原子构成，原子不能被创造，也不能被废灭在化学变化中不可再分割汤姆生葡萄干面包式带核玻尔量子力学历史 公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。一、原子结构模型的演变 1．所有物质都是由非常微小的，不可再分的实心球体即原子组成的；
2．同种物质的原子其质量、大小和形状都相同，不同元素的原子不同，主要表现为质量的不同；
3．原子不能被分割；
4．原子是元素参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失。 (一)道尔顿的原子学说-------提出原子论
1803年，英国化学家道尔顿阐述了他的化学原子论。主要观点有： (二)几种原子结构模型 。
1．汤姆生的原子结构模型--------发现电子（带负电荷） 1897年，汤姆生证明假设原子带正电的部分像“流体”一样均匀分布在球形的原子内，而负电子则嵌在球体的某些固定位置。汤母生认为，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型——葡萄干面包式模型。 2．卢瑟福的原子结构模型-------发现原子核结构
1911年，英国物理学家卢瑟福做了一系列实验：当用一束平行的a粒子轰击金箔时，发现绝大多数a粒子穿过金箔不改变行进方向，只有极少数的a粒子产生偏转，其中个别的甚至反方向折回。大量实验发现绝大部分a粒子穿过金箔时不改变行进方向、第8000～10000个a粒子中才有一个大角度散射或反方向折回。根据a粒子散射实验，卢瑟福提出含核原子结构模型。他的主要观点是： (1)每一个原子都有一个体积极小、极密实的核；
(2)原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量；
(3)原子核被一个体积很大几乎什么也没有的空间包围着；
(4)原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总电荷数恰好与原子核中的正电荷相等。 3．玻尔的原子结构模型------发现核外电子的能量
玻尔把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。1913年，玻尔提出了新的原子结构模型，其要点如下： (1)在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转，而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种稳定状态。
(2)原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续的数值(电子能量是量子化的)。
(3)只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E。)轨道时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由两个轨道的能量差决定。玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构的内在联系。由于这一开拓性的贡献，玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。 4．原子的量子力学模型---------核外电子的运动和电子排布规律
玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，在解释氢以外的多电子原子的光谱线时，就只能做出近似的估计，无法定量计算。科学家们经过13年的艰苦修改、验证、论证，终于在1925年～1926年，在玻尔原子结构模型的基础上发展成为原子的量子力学模型，其核心是薛定锷波动方程。该模型已经受了半个多世纪的考验。 原子的量子力学模型包括了玻尔所采用的量子化能级的概念，即主量子数(主层)。此外还提出其他量子数以说明电子的能量，如亚层和轨道数。由于电子属于微观粒子，具有波粒二象性，它在核外的运动速度可以与光速相比，很难同时准确地测定它的速度和位置，只能用统计的方法来描述，因而引入了“电子云”的概念。 小结从原子结构模型的演变过程，给我们那些启示：1、人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，
先辈们对真理执着追求的精神是我们人类不尽的财
富。
2、揭示物质的奥秘，科学实验是重要的手段。 4、我们同学的学习是辛苦的，又是幸福的，
而化学学科中的新奇、和谐、简约，同样闪
耀着美的光辉。
……
3、假设、建立模型的思想是重要方法原子核外电子的分层排布 1、原子核外电子的分层排布核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排布。12212222222234567822222222228888888888888765432121核外电子排布的一般规律：1、K层为最外层时，最多容纳电子数------------。2、其他各层为最外层最多容纳电子数------------。3、次外层最多容纳电子数--------------------------。4、倒数第三层最多容纳电子数-------------------。5、第n层最多容纳电子数-------------------------。2个8个18个32个2n2个注意：多条规律必须同时兼顾。 3、原子核外电子排布规律①?能量最低原理:先排K层，排满K层后再排L层.②每个电子层最多只能容纳2n2个电子。
③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层时不能超过2个）
次外层最多只能容纳18个电子（K层为次外层时不能超过2个
倒数第三层最多只能容纳32个电子注意：多条规律必须同时兼顾。 为了形象地表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。+15第1层第2层第3层K层L层M层285原子结构示意图注意：任何原子都有趋于8电子（或2电子）稳定结构的倾向，因此活泼的原子会发生电子得失
演示实验钠在氯气中燃烧.asf
失一个电子钠原子钠离子＋NaNa+钠离子的形成
—+Na Cle Na+ Cl-
②⑧①⑧⑦②原子结构简图不稳定MgO+12Mg2+O2-结论： 原子最外层的电子数小于8个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层8电子的稳定结构。【阅读P29问题解决】⒈金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。
⒉根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子的数目和该原子的最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化合价，将结果填入下表： 一些元素的原子得失电子的情况
Na2O、MgO、NaCl、MgCl2+11 1+22
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1问题解决①金属最外层电子数﹤4时，易失去电子（化合价＝＋失去的电子数目）②非金属最外层电子数≥4时，易得到电子（化合价＝最外层电子数－8）关系：元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）