人类对原子结构的认识
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(共30张PPT)
专题1
化学家眼中的物质世界
第三单元
人类对原子结构的认识
原子结构模型的演变
水由水分子构成
铜由铜原子直接构成
食盐由离子构成
你知道吗
隧道扫描显微镜
显微镜系统描显示仪
请大家回忆初中学过的知识及阅读教材P26-27的短文，
针对下列几个问题分组讨论
3、卢瑟福是如何探索原子结构的？
4、波尔的原子结构模型主要解释了什么问题？
1、科学家对原子结构的认识经历了哪几种
模型的演变？
2、电子最早是由哪一位科学家发现的？当时
他提出的原子结构模型是怎么样的？
原子结构模型的演变
汤姆生原子模型
（1897年）
卢瑟福原子模型
（1911年）
波尔原子模型
(1913年)
量子力学模型:
道尔顿原子模型
（1803年）
元素化合物的
质量比例关系
“葡萄干面包式”
带核的原子结构模型
分层模型
电子云模型
依据
主要内容
原子是不可再分
的实心小球
发现电子
α 粒子散射
氢原子光谱
近代科学实验
1803年，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，
他认为原子是化学变化中不可再分的实心球体。
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。
1911年,英国物理学家卢瑟福为了探明原子内部正电荷
是否均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则一粒
粒地散布在里面。也即检验汤姆生提出的“葡萄干面包式”
的原子结构模型,选择了ａ粒子作为“炮弹”来打碎原子,做了
ａ粒子散射实验.
他当时对实验的过程和结果作出预测，认为当ａ粒子穿
过原子时，有的会反弹回来，有的会发生偏转，这是他经
过周密思考提出来的实验设计的基本思想．
卢瑟福是如何提出带核的原子结构模型？
ａ粒子散射实验
实验目的：
实验假设：
检验汤姆生提出的原子结构模型
当ａ粒子穿过原子时，有的会反
弹回来,有的会发生偏转，
得出结论：
新模型的提出：
在原子内部有很大的空间，且在原子
内有一体积极小而质量极大的带正电
荷的核，这一结果否定了汤姆逊所提
出的原子结构模型．
带核的原子结构模型
实验观察：
带核原子结构模型的产生
进一步的实验验证
根据ａ粒子散射实验,卢瑟福提出了带核的原子结构模型,原子由原子核和电子构成,电子在核周围做高速运动,就像行星围绕太阳运转一样。
丹麦物理学家玻尔
1913年，丹麦物理学家玻尔提出的原子结构模型，
他认为核外电子是分层排布的。
2009年诺贝尔化学奖获得者
万卡特拉曼-莱马克里斯南、托马斯-施泰茨和阿达-尤纳斯
（从左至右）
二、原子核外电子排布
+10
Ne
1、原子核外电子的分层排布
原子核
电子层
核电荷数
该电子层上的电子
Ne原子的核外电子分层排布示意图
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
原子核
原子核带正电
核电荷数
2
8
5
原子结构示意图
＋
电子离核越远，能量也就越高。
二、原子核外电子排布
+2
He
+10
Ne
+18
Ar
1、原子核外电子的分层排布
+1
H
+8
O
+12
Mg
几种原子的核外电子分层排布示意图
3、原子核外电子排布规律
③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层是2个）；
次外层最多只能容纳18个电子
倒数第三层最多只能容纳32个电子；
② 每个电子层最多只能容纳2n2电子。
①能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最低的电子层里； 即由能量 低 高
经验：电子排满K层，排 层，
排满 L 层排 层
L
M
② 每个电子层最多只能容纳2n2电子。
①能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最低的电子层里； 即由能量 低 高
根据原子光谱和理论分析
核电荷数为1~20的元素原子核外电子层排布
Ca
K
讨论完成下表：
元素分类 最外层电子数 原子结构的稳定性 电子的得失 化学性质
金属
非金属
稀有气体
少于4
易失电子
不稳定
较活泼
多于4
不稳定
易得电子
较活泼
2或8
稳定
不易得失
较稳定
三类不同元素的原子结构特点与化学性质的关系
元素的化学性质与最外层电子数关系密切
最外层电子数决定化学性质
4、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）
（1）稳定结构：即最外层为8电子的结构（K层为2个）
特点：原子既不容易失去电子又不容易得到电子
（如He、Ne、Ar等）
（2）不稳定结构：
(如，失去： Na、Mg、Al 得到：F、O、Cl)
原子
最外层电子数﹤4时，容易失去电子
最外层电子数≧4时，容易得到电子
氧化镁的形成
结论
1、活泼金属元素的原子容易失去最外层上的电子变为带正电荷的阳离子，阳离子所带正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。
Mg
Mg2+
失去2个电子
（带2个单位正电荷）
2、活泼非金属元素的原子容易得到电子变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目。
O
O2-
得到2个电子
（带2个单位负电荷）
+11 2 8 1
+17 2 8 7
钠原子Na
氯原子Cl
+11 2 8
+17 2 8 8
钠离子Na+
氯离子Cl-
NaCl
元素化合价与最外层电子数的关系：
原子
最外层电子数﹤4时，容易失去电子
最外层电子数≧4时，容易得到电子
（化合价＝＋失去的电子数目）
化合价＝－（8－最外层电子数）
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）
元素 化合价 原子最外层电子数目 失去（或得到）电子的数目
Na
Mg 2
O 6
Cl -1
问题解决
＋1
1
失1
＋2
失2
－2
得2
7
得1
1、下列原子结构示意图正确的是（ ）
+2
+9
+11
+20
2
3
6
2
9
2
8
10
2、下列结构示意图中，表示原子结构的是( )
+11
+17
+16
+3
2
8
2
8
8
2
8
8
2
1
A
B
C
D
A
B
C
D
A
D
4、用下面的结构示意图的字母填空：
（1）属于金属原子的是---------；
（2）属于非金属原子的是------；
（3）属于离子结构示意图的是-----；
（4）具有稳定结构的是-------。
课堂检测：
课堂检测：
1、19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现
电子的科学家是（ ）
A、法国的拉瓦锡 B、瑞典的舍勒
C、英国的道尔顿 D、英国的汤姆生
2、钠、镁、铝等活泼金属与活泼非金属反应时最容易
--------，氧、氟、氯等活泼非金属与活泼金属反应时容
易-----------。在化学变化过程中，------不发生变化，但
原子的-------可能会发生变化。
3、镁原子最外层只有------个电子，在反应过程中容易
--------电子，所以镁元素在化合物中常显----价。写出镁
分别跟氧、氯、氮、硫等元素形成的化合物的化学式---
---。氧原子最外层有------个电子，在反应过程中容易----
电子，所以氧元素在化合物中常显----价。
原子结构模型的演变
汤姆生原子模型（1897年）：
卢瑟福原子模型（1911年）：
波尔原子模型(1913年):
现代原子模型:
道尔顿原子模型（1803年）：
原子是实心球
“葡萄干面包式”原子结构模型
带核的原子结构模型
分层模型
电子云模型
专题1
化学家眼中的物质世界
第三单元
人类对原子结构的认识
原子结构模型的演变
水由水分子构成
铜由铜原子直接构成
食盐由离子构成
你知道吗
隧道扫描显微镜
显微镜系统描显示仪
请大家回忆初中学过的知识及阅读教材P26-27的短文，
针对下列几个问题分组讨论
3、卢瑟福是如何探索原子结构的？
4、波尔的原子结构模型主要解释了什么问题？
1、科学家对原子结构的认识经历了哪几种
模型的演变？
2、电子最早是由哪一位科学家发现的？当时
他提出的原子结构模型是怎么样的？
原子结构模型的演变
汤姆生原子模型
（1897年）
卢瑟福原子模型
（1911年）
波尔原子模型
(1913年)
量子力学模型:
道尔顿原子模型
（1803年）
元素化合物的
质量比例关系
“葡萄干面包式”
带核的原子结构模型
分层模型
电子云模型
依据
主要内容
原子是不可再分
的实心小球
发现电子
α 粒子散射
氢原子光谱
近代科学实验
1803年，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，
他认为原子是化学变化中不可再分的实心球体。
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。
1911年,英国物理学家卢瑟福为了探明原子内部正电荷
是否均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则一粒
粒地散布在里面。也即检验汤姆生提出的“葡萄干面包式”
的原子结构模型,选择了ａ粒子作为“炮弹”来打碎原子,做了
ａ粒子散射实验.
他当时对实验的过程和结果作出预测，认为当ａ粒子穿
过原子时，有的会反弹回来，有的会发生偏转，这是他经
过周密思考提出来的实验设计的基本思想．
卢瑟福是如何提出带核的原子结构模型？
ａ粒子散射实验
实验目的：
实验假设：
检验汤姆生提出的原子结构模型
当ａ粒子穿过原子时，有的会反
弹回来,有的会发生偏转，
得出结论：
新模型的提出：
在原子内部有很大的空间，且在原子
内有一体积极小而质量极大的带正电
荷的核，这一结果否定了汤姆逊所提
出的原子结构模型．
带核的原子结构模型
实验观察：
带核原子结构模型的产生
进一步的实验验证
根据ａ粒子散射实验,卢瑟福提出了带核的原子结构模型,原子由原子核和电子构成,电子在核周围做高速运动,就像行星围绕太阳运转一样。
丹麦物理学家玻尔
1913年，丹麦物理学家玻尔提出的原子结构模型，
他认为核外电子是分层排布的。
2009年诺贝尔化学奖获得者
万卡特拉曼-莱马克里斯南、托马斯-施泰茨和阿达-尤纳斯
（从左至右）
二、原子核外电子排布
+10
Ne
1、原子核外电子的分层排布
原子核
电子层
核电荷数
该电子层上的电子
Ne原子的核外电子分层排布示意图
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
原子核
原子核带正电
核电荷数
2
8
5
原子结构示意图
＋
电子离核越远，能量也就越高。
二、原子核外电子排布
+2
He
+10
Ne
+18
Ar
1、原子核外电子的分层排布
+1
H
+8
O
+12
Mg
几种原子的核外电子分层排布示意图
3、原子核外电子排布规律
③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层是2个）；
次外层最多只能容纳18个电子
倒数第三层最多只能容纳32个电子；
② 每个电子层最多只能容纳2n2电子。
①能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最低的电子层里； 即由能量 低 高
经验：电子排满K层，排 层，
排满 L 层排 层
L
M
② 每个电子层最多只能容纳2n2电子。
①能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最低的电子层里； 即由能量 低 高
根据原子光谱和理论分析
核电荷数为1~20的元素原子核外电子层排布
Ca
K
讨论完成下表：
元素分类 最外层电子数 原子结构的稳定性 电子的得失 化学性质
金属
非金属
稀有气体
少于4
易失电子
不稳定
较活泼
多于4
不稳定
易得电子
较活泼
2或8
稳定
不易得失
较稳定
三类不同元素的原子结构特点与化学性质的关系
元素的化学性质与最外层电子数关系密切
最外层电子数决定化学性质
4、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）
（1）稳定结构：即最外层为8电子的结构（K层为2个）
特点：原子既不容易失去电子又不容易得到电子
（如He、Ne、Ar等）
（2）不稳定结构：
(如，失去： Na、Mg、Al 得到：F、O、Cl)
原子
最外层电子数﹤4时，容易失去电子
最外层电子数≧4时，容易得到电子
氧化镁的形成
结论
1、活泼金属元素的原子容易失去最外层上的电子变为带正电荷的阳离子，阳离子所带正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。
Mg
Mg2+
失去2个电子
（带2个单位正电荷）
2、活泼非金属元素的原子容易得到电子变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目。
O
O2-
得到2个电子
（带2个单位负电荷）
+11 2 8 1
+17 2 8 7
钠原子Na
氯原子Cl
+11 2 8
+17 2 8 8
钠离子Na+
氯离子Cl-
NaCl
元素化合价与最外层电子数的关系：
原子
最外层电子数﹤4时，容易失去电子
最外层电子数≧4时，容易得到电子
（化合价＝＋失去的电子数目）
化合价＝－（8－最外层电子数）
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）
元素 化合价 原子最外层电子数目 失去（或得到）电子的数目
Na
Mg 2
O 6
Cl -1
问题解决
＋1
1
失1
＋2
失2
－2
得2
7
得1
1、下列原子结构示意图正确的是（ ）
+2
+9
+11
+20
2
3
6
2
9
2
8
10
2、下列结构示意图中，表示原子结构的是( )
+11
+17
+16
+3
2
8
2
8
8
2
8
8
2
1
A
B
C
D
A
B
C
D
A
D
4、用下面的结构示意图的字母填空：
（1）属于金属原子的是---------；
（2）属于非金属原子的是------；
（3）属于离子结构示意图的是-----；
（4）具有稳定结构的是-------。
课堂检测：
课堂检测：
1、19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现
电子的科学家是（ ）
A、法国的拉瓦锡 B、瑞典的舍勒
C、英国的道尔顿 D、英国的汤姆生
2、钠、镁、铝等活泼金属与活泼非金属反应时最容易
--------，氧、氟、氯等活泼非金属与活泼金属反应时容
易-----------。在化学变化过程中，------不发生变化，但
原子的-------可能会发生变化。
3、镁原子最外层只有------个电子，在反应过程中容易
--------电子，所以镁元素在化合物中常显----价。写出镁
分别跟氧、氯、氮、硫等元素形成的化合物的化学式---
---。氧原子最外层有------个电子，在反应过程中容易----
电子，所以氧元素在化合物中常显----价。
原子结构模型的演变
汤姆生原子模型（1897年）：
卢瑟福原子模型（1911年）：
波尔原子模型(1913年):
现代原子模型:
道尔顿原子模型（1803年）：
原子是实心球
“葡萄干面包式”原子结构模型
带核的原子结构模型
分层模型
电子云模型