原子结构
图片预览
文档简介
(共36张PPT)
化学选修3 物质结构与性质
上课课件
专题2
原子结构与元素的性质
第一单元
原子核外电子的运动
一、人类对原子结构的认识历史
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
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。
知识链接
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？
回答：
复习: 化学必修已经学过的内容
1、原子（ ）原子核 质子（带一个单位正电荷）
中子 (不电荷)
电子(带一个单位负电荷)
两个关系式:
核电荷数 == 质子数 == 核外电子数
质量数 == 质子数 + 中子数
[ 即 A == P + N]
2、 原子核外电子是分层排布的
原子结构示意图
核素和同位素
具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素（nuclide）。同种元素，可以有若干种不同的核素。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
元素
具有相同质子数的同一类原子的总称。同一种元素的原子具有相同的质子数，但中子数不一定相同。如氢元素存在三种原子。
原子核外电子的排布规律
1.原子核外电子的排布是分层的
（以原子核为中心能量不同的电子在离核不同距离的区域内运动）
离核近（内层）—能量低；
离核远（外层）—能量高
与核的距离 由近到远
电子层（n） 1 2 3 4 5 6 7 …
电子层符号 K L M N O P Q….
2、核外电子排布遵守能量最低原理
即先排满能量低的电子层，再排能量高的电子层。
3、各个电子层上最多能容纳的
电子数是：
2n2个
4、最外层电子数≤8
（K层是最外层时≤2）
次外层电子数≤18
（提示：各个规律是相互联系的不能孤立的理解）
元素周期律
主要包括
1、原子核外最外层电子排布的周期性变化
随着原子序数的递增，元素原子核外最外层电子的排布呈现从1个到8个的周期性变化
随着原子序数的递增，元素金属性呈现由强到弱，非金属性呈现由弱到强的周期性变化。
二、元素周期律
2、原子半径呈现周期性变化
随着原子序数的递增，元素原子半径呈现由大到小的周期性变化
元素周期律
3、元素主要化合价的周期性变化
随着原子序数的递增，元素主要化合价呈现：正价由+1到+7；负价由-4到-1的周期性变化
元素周期律
4、元素性质的周期性变化
元素性质:元素金属性和元素非金属性
元素金属性:原子失去电子的能力.容易失去电子,金属性就强,反之,则弱.
元素非金属性:原子得到电子的能力.容易得到电子,非金属性强,反之,则弱.
二、原子核外电子的运动特征
描述：电子层 与电子具有的能量有关、
每一个电子层上的电子数 与每一个电子层所能容纳的电子数及其他因素有关。
形象描述：电子云 核外某一个电子的运动区域，即电子在核外该空间出现的几率最大。
表示方法：1、
2、电子式
3、原子结构示意图（结构简图）
比较精确的描述
从以下几个方面来描述一个电子在原子核外的运动
1、电子层（n） n= 1、2、 3、 4、 5、 6、…
对应符号 K、L、M、N、O、P …
即能量不同的电子在离核远近不同的空间运动.
2 、原子轨道：s、p、d、f
处于同一电子层的电子由于能量还有比较小的差别在不同的轨道上运动,也就是在空间出现的区域不同(电子云形状不同).
轨道类型不同,轨道形状也不同,每个轨道可以容纳的电子数也不同.
S原子轨道最多能容纳2个电子；p原子轨道最多能容纳6个电子；d原子轨道最多能容纳10个电子。
s电子轨道都是球形的
p能级原子轨道图
3、自旋方式 电子有两种不同的自旋方式，分别用↑和↓表示。
因此，描述原子核外某一个电子的运动状态就要指出，该电子在哪一个电子层，哪一个原子轨道上，采用哪一种自旋方式。
电子云与原子轨道:
1、电子运动特点：只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。
1s电子在原子核外出现的概率分布图
原子轨道和电子填充顺序
描述多电子原子核外电子的运动状态，需要知道不同电子层上原子轨道的数目和电子在原子轨道上的填充顺序。（见下表）
电子层 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳电子数
1 1s 1 2
2 2s，2p 4（1+3） 8
3 3s，3p，3d 9（1+3+5） 18
4 4s，4p，4d，4f 16（1+3+5+7） 32
n n2 2n2
能层
一
二
三
四
五
六
七……
符号
K
L
M
N
O
P
Q……
最多电子数
完成下表：
轨道能量高低顺序
1、n相同：ns＜np＜nd＜nf
2、轨道形状相同：1s＜2s＜3s＜4s
2p＜3p＜4p
3d＜4d
3、 n相同，轨道形状也相同，但空间伸展方向不同： 2px = 2py = 2pz
三、原子核外电子的排布
遵循三大规律
1、能量最低原理。
2、泡利不相容原理（每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子）。
3、洪特规则。原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。
电子填充的先后顺序（构造原理）： 1s 2s 2p
3s3p4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p ……
表示原子核外电子运动状态的方法
1、原子结构示意图：如氧原子的结构
2、电子排布式： 1s2 2s22p4
3、轨道表示式：
注意事项：
原子实：
原子
序数
元素
名称
元素
符号
电子排布
K L M N O
1
氢
H
1s1
2
氦
He
1s2
3
锂
Li
1s2 2s1
4
铍
Be
5
硼
B
1s2 2s22p1
……
10
氖
Ne
1s2 2s22p6
11
钠
Na
12
镁
Mg
1s2 2s22p6 3s2
13
铝
Al
…
1、查元素周期表中铜、金、银外围电子排布，它们是否符合构造原理，你从中总结出什么规律？
2、元素周期表中钠的电子排布写成[Ne]3s1，[]是什么意义？模仿写出8号、14号、26元素简化的电子排布式？
思考：
1、Cu：[Ar]3d104s1 Ag[Kr] 4d105s1 Au[Xe] 5d106s1，如Cu根据构造原理先排4s再排3d，实际上采取了3d全充满，4s半充满的状态。
2、[ ]稀有气体结构，O：[He] 2s22p4 Si：[Ne] 3s23p2 Fe：[Ar] 3d64s2。
交流：
节日焰火与核外电子发生跃迁有关。
节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变化，与电子存在什么关系？
讨论 :
回答:
各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；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的光能形式释放出来。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。
激光的产生与电子跃迁有关
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吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱
光谱分析—利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。
阅读科学史话—玻尔与光谱。体会“类比”是一种科学思维方法；体会理论对实验的指导意义。
拓展：
1、光谱：按一定次序排列的彩色光带。
2、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。
3、光谱分析的的原理：利用发射光谱和吸收光谱。
4、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化学组成。
化学选修3 物质结构与性质
上课课件
专题2
原子结构与元素的性质
第一单元
原子核外电子的运动
一、人类对原子结构的认识历史
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
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。
知识链接
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？
回答：
复习: 化学必修已经学过的内容
1、原子（ ）原子核 质子（带一个单位正电荷）
中子 (不电荷)
电子(带一个单位负电荷)
两个关系式:
核电荷数 == 质子数 == 核外电子数
质量数 == 质子数 + 中子数
[ 即 A == P + N]
2、 原子核外电子是分层排布的
原子结构示意图
核素和同位素
具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素（nuclide）。同种元素，可以有若干种不同的核素。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
元素
具有相同质子数的同一类原子的总称。同一种元素的原子具有相同的质子数，但中子数不一定相同。如氢元素存在三种原子。
原子核外电子的排布规律
1.原子核外电子的排布是分层的
（以原子核为中心能量不同的电子在离核不同距离的区域内运动）
离核近（内层）—能量低；
离核远（外层）—能量高
与核的距离 由近到远
电子层（n） 1 2 3 4 5 6 7 …
电子层符号 K L M N O P Q….
2、核外电子排布遵守能量最低原理
即先排满能量低的电子层，再排能量高的电子层。
3、各个电子层上最多能容纳的
电子数是：
2n2个
4、最外层电子数≤8
（K层是最外层时≤2）
次外层电子数≤18
（提示：各个规律是相互联系的不能孤立的理解）
元素周期律
主要包括
1、原子核外最外层电子排布的周期性变化
随着原子序数的递增，元素原子核外最外层电子的排布呈现从1个到8个的周期性变化
随着原子序数的递增，元素金属性呈现由强到弱，非金属性呈现由弱到强的周期性变化。
二、元素周期律
2、原子半径呈现周期性变化
随着原子序数的递增，元素原子半径呈现由大到小的周期性变化
元素周期律
3、元素主要化合价的周期性变化
随着原子序数的递增，元素主要化合价呈现：正价由+1到+7；负价由-4到-1的周期性变化
元素周期律
4、元素性质的周期性变化
元素性质:元素金属性和元素非金属性
元素金属性:原子失去电子的能力.容易失去电子,金属性就强,反之,则弱.
元素非金属性:原子得到电子的能力.容易得到电子,非金属性强,反之,则弱.
二、原子核外电子的运动特征
描述：电子层 与电子具有的能量有关、
每一个电子层上的电子数 与每一个电子层所能容纳的电子数及其他因素有关。
形象描述：电子云 核外某一个电子的运动区域，即电子在核外该空间出现的几率最大。
表示方法：1、
2、电子式
3、原子结构示意图（结构简图）
比较精确的描述
从以下几个方面来描述一个电子在原子核外的运动
1、电子层（n） n= 1、2、 3、 4、 5、 6、…
对应符号 K、L、M、N、O、P …
即能量不同的电子在离核远近不同的空间运动.
2 、原子轨道：s、p、d、f
处于同一电子层的电子由于能量还有比较小的差别在不同的轨道上运动,也就是在空间出现的区域不同(电子云形状不同).
轨道类型不同,轨道形状也不同,每个轨道可以容纳的电子数也不同.
S原子轨道最多能容纳2个电子；p原子轨道最多能容纳6个电子；d原子轨道最多能容纳10个电子。
s电子轨道都是球形的
p能级原子轨道图
3、自旋方式 电子有两种不同的自旋方式，分别用↑和↓表示。
因此，描述原子核外某一个电子的运动状态就要指出，该电子在哪一个电子层，哪一个原子轨道上，采用哪一种自旋方式。
电子云与原子轨道:
1、电子运动特点：只能通过确定它在原子核外各处出现的概率，而无法确定某个时刻处于原子核外空间核处。
1s电子在原子核外出现的概率分布图
原子轨道和电子填充顺序
描述多电子原子核外电子的运动状态，需要知道不同电子层上原子轨道的数目和电子在原子轨道上的填充顺序。（见下表）
电子层 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳电子数
1 1s 1 2
2 2s，2p 4（1+3） 8
3 3s，3p，3d 9（1+3+5） 18
4 4s，4p，4d，4f 16（1+3+5+7） 32
n n2 2n2
能层
一
二
三
四
五
六
七……
符号
K
L
M
N
O
P
Q……
最多电子数
完成下表：
轨道能量高低顺序
1、n相同：ns＜np＜nd＜nf
2、轨道形状相同：1s＜2s＜3s＜4s
2p＜3p＜4p
3d＜4d
3、 n相同，轨道形状也相同，但空间伸展方向不同： 2px = 2py = 2pz
三、原子核外电子的排布
遵循三大规律
1、能量最低原理。
2、泡利不相容原理（每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子）。
3、洪特规则。原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。
电子填充的先后顺序（构造原理）： 1s 2s 2p
3s3p4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p ……
表示原子核外电子运动状态的方法
1、原子结构示意图：如氧原子的结构
2、电子排布式： 1s2 2s22p4
3、轨道表示式：
注意事项：
原子实：
原子
序数
元素
名称
元素
符号
电子排布
K L M N O
1
氢
H
1s1
2
氦
He
1s2
3
锂
Li
1s2 2s1
4
铍
Be
5
硼
B
1s2 2s22p1
……
10
氖
Ne
1s2 2s22p6
11
钠
Na
12
镁
Mg
1s2 2s22p6 3s2
13
铝
Al
…
1、查元素周期表中铜、金、银外围电子排布，它们是否符合构造原理，你从中总结出什么规律？
2、元素周期表中钠的电子排布写成[Ne]3s1，[]是什么意义？模仿写出8号、14号、26元素简化的电子排布式？
思考：
1、Cu：[Ar]3d104s1 Ag[Kr] 4d105s1 Au[Xe] 5d106s1，如Cu根据构造原理先排4s再排3d，实际上采取了3d全充满，4s半充满的状态。
2、[ ]稀有气体结构，O：[He] 2s22p4 Si：[Ne] 3s23p2 Fe：[Ar] 3d64s2。
交流：
节日焰火与核外电子发生跃迁有关。
节日五颜六色的焰火是否是化学变化？若不是化学变化，与电子存在什么关系？
讨论 :
回答:
各种焰色反应是由对应的各种元素决定的。钙、锶、钡以及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激发到了高态，该电子处于激发态；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的光能形式释放出来。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。
激光的产生与电子跃迁有关
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吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱
光谱分析—利用原子光谱线上的特征谱线来鉴定元素。
阅读科学史话—玻尔与光谱。体会“类比”是一种科学思维方法；体会理论对实验的指导意义。
拓展：
1、光谱：按一定次序排列的彩色光带。
2、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。
3、光谱分析的的原理：利用发射光谱和吸收光谱。
4、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化学组成。