结构的认识人类对原子第三单元

结构的认识人类对原子 第三单元菱 湖 中 学 化 学 组 凌 勇 图 1 硅 晶 体 图 2 用 扫 描 隧 道 显 微 镜 观 测 到 的 硅 晶 体 表 面 图 3 氦 原 子 结 构 示 意 图 现 代 量 子 力 学 原 子 结 构 模 型 （ 电 子 云 模 型 ） 原 子 由 原 子 核和 核 外 电 子 构 成 电 子 运 动 的 规 律 跟 宏 观 物 体 运 动 的 规 律 截然 不 同 ； 对 于 多 电 子 的 原 子 ， 电 子 在 核 外 一 定 的 空 间 近 似于 分 层 排 布 原 子 核 外 电 子 的 分 层 排 布 +2He +18Ar1、 原 子 核 外 电 子 的 分 层 排 布+10Ne 该 电 子 层 上 的 电 子核 电 荷 数 电 子 层原 子 核+1H +8O +12Mg 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 层 序 数 （ n） 1 2 3 4 5 6 7符 号能 量 大 小距 核 远 近 K L M N O P Q 小 大近 远电 子 能 量 高 在 离 核 远 的 区 域 内 运 动 ， 电 子 能 量 低 在 离 核 近的 区 域 内 运 动 ， 把 原 子 核 外 分 成 七 个 运 动 区 域 ， 又 叫 电 子层 ， 分 别 用 n=1、 2、 3、 4、 5、 6、 7表 示 ， 分 别 称 为K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q， n值 越 大 ， 说 明 电 子 离 核 越远 ， 能 量 也 就 越 高 。2、 原 子 核 外 电 子 运 动 区 域 与 电 子 能 量 的 关 系 ： 3、 原 子 核 外 电 子 排 布 规 律 电 子 总 是 尽 先 排 布 在 能 量 最 低 的 电 子 层 里 , 然 后 由 往 外 ， 依 次 排 在 能 量 逐 步 升 高 的 电 子 层里 （ 能 量 最 低 原 理 ） 先 排 K层 ， 排 满 K层 后 再 排 L层 ， 排 满 L层 后 再排 M层 每 个 电 子 层 最 多 只 能 容 纳 2n2个 电 子 。 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 4、 原 子 结 构 与 元 素 性 质 的 关 系（ 结 构 决 定 性 质 ）（ 1） 稳 定 结 构 ： 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 ： 原 子 容 易 失 去 电 子 转 化 或 容 易得 到 电 子 转 化 最 外 电 子 层 上 为 8（ 有 些 为 2） 个 电子 的 稳 定 结 构 。(如 ， 失 去 ： Na、 Mg、 Al 得 到 ： F、 O、 Cl) +12 2 8 2 失 去 电 子 +12 2 8Mg Mg2+8 2 6 +8 2 8得 到 电 子O O2- 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 2e- （ 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 O 2-得 2e- （ 带 2个 单 位 负 电 荷 ） 问 题 解 决 ： 氧 化 镁 的 形 成宏 观 ： 氧 气 和 金 属 镁 反 应 生 成 氧 化 镁 ， 氧 化镁 是 氧 元 素 与 镁 元 素 相 结 合 的 产 物 。微 观 ： 每 个 Mg失 去 2个 电 子 形 成 与 Ne一 样 的 稳 定电 子 层 结 构 的 Mg2+， 每 个 O得 到 2个 电 子 形 成 与 Ne一 样 的 稳 定 电 子 层 结 构 的 O2-， 带 正 电 荷 的 Mg2+与带 负 电 荷 的 O 2-相 互 发 生 电 性 作 用 ， 形 成 稳 定 的MgO.如 下 图 Mg+O2=2MgO +12 Mg+8 O +12+8 Mg2+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。 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 。 元 素 化 合 价 原 子 最 外 层 电子 数 目 失 去 （ 或 得 到 ）电 子 的 数 目 NaMg 2O 6Cl -1 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 问题解决最外层电子数 4时，容易失去电子（化合价失去的电子数目）原子最外层电子数4时，容易得到电子（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） 小 结 ：1 原 子 结 构 模 型 的 演 变 道尔顿汤姆生卢瑟福 玻尔量子力学2、 原 子 核 外 电 子 排 布 规 律 能 量 最 低 原 理 每 个 电 子 层 最 多 只 能 容 纳 2n2个 电 子 。 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 作 业 ：1 预 习 ： 原 子 的 构 成2 课 本 第 33页 第 1题3 课 本 第 35页 第 3、 4、 5、 6 、 7题4 书 面 课 本 第 35页 第 8题 课 本 第 36页 第 12题 历 史 年 代 原 子 结 构 模 型 的 名 称 主 要 理 论 依 据或 技 术 段 原 子 结 构 模 型 的 主 要 论 点公 元 前 5世 纪 古 希 腊 哲 学 家 德 谟 克利 特 的 古 代 原 子 说 原 子 是 构 成 物 质 的 微 粒 ， 万 物 是 由 间断 的 、 不 可 分 割 的 微 粒 即 原 子 构 成 的 ，原 子 的 结 合 和 分 割 是 万 物 变 化 的 根 本原 因19世 纪 初 英 国 科 学 家 道 尔 顿 的近 代 原 子 学 说 参 考 元 素 化 合时 具 有 确 定 的质 量 比 的 关 系 物 质 由 原 子 组 成 ； 原 子 不 能 创 造 ，也 不 能 被 毁 灭 ； 原 子 在 化 学 变 化 中不 可 再 分 割 ， 它 们 在 化 学 变 化 中 保 持本 性 不 变19世 纪 末 、20世 纪 初 汤 姆 生 的 “ 葡 萄 干 面包 式 ” 或 “ 西 瓜 式 ” 原 子 结 构 模 型 原 子 中 存 在 电 子 ， 电 子 的 质 量 为 氢原 子 质 量 的 1/1836； 原 子 中 平 均 分布 着 带 正 电 荷 的 粒 子 ， 这 些 粒 子 之 间镶 嵌 着 许 多 电 子 原 子 结 构 模 型 的 演 变 1911年 英 国 物 理 学 家 卢 瑟福 的 带 核 原 子 结 构模 型 或 “ 行 星 式 ”原 子 结 构 模 型 参 考 -粒 子 的散 射 现 象 原 子 由 原 子 核 和 核 外 电 子 组 成 ，原 子 核 带 正 电 荷 ， 位 于 原 子 的 中 心 ，电 子 带 负 电 荷 ， 在 原 子 核 周 围 作 高速 运 动 ； 电 子 的 运 动 形 态 就 像 行星 绕 太 阳 运 转 一 样1913年 丹 麦 物 理 学 家 玻 尔的 原 子 轨 道 模 型 运 用 量 子 论 著观 点 研 究 氢 原子 光 谱 电 子 在 原 子 核 外 一 系 列 稳 定 的 轨道 上 运 动 ， 每 一 轨 道 都 具 有 一 个 确定 的 能 量 值 ； 电 子 在 这 些 轨 道 上运 动 时 ， 既 不 放 出 能 量 ， 也 不 吸 收能 量20世 纪 初 现 代 量 子 力 学 原 子结 构 模 型 （ 电 子 云模 型 ） 微 观 粒 子 的 波粒 二 象 性 原 子 由 原 子 核 和 核 外 电 子 构 成 电 子 运 动 的 规 律 跟 宏 观 物 体 运 动 的规 律 截 然 不 同 ； 对 于 多 电 子 的 原子 ， 电 子 在 核 外 一 定 的 空 间 近 似 于分 层 排 布 信 息 博 览 ：新 华 网 3月 27日 电 日 本 奈 良 尖 端 科 技 研 究 生 院 的 大 门宽 教 授 应 用 “ 圆 偏 振 光 光 电 子 衍 射 原 理 ” 开 发 成 功 立 体显 微 镜 ， 能 够 把 原 子 的 排 列 结 构 扩 大 100亿 倍 ， 从 而 使人 得 以 对 微 观 世 界 的 物 质 进 行 立 体 性 的 观 测 和 摄 影 。 据 这 位 科 学 家 提 供 的 资 料 说 ， 使 用 这 种 新 型 显 微 镜对 钨 的 晶 体 进 行 的 观 测 ， 发 现 了 由 4个 原 子 构 成 的 边 长 为2.74埃 (1米 的 百 亿 分 之 一 )的 菱 形 结 构 。 他 说 ， 这 是 在 世 界 上 第 一 次 对 物 质 的 原 子 结 构 进 行 高倍 率 的 观 测 ， 它 的 观 测 倍 率 要 比 现 有 最 高 水 平 的 电 子 显微 镜 提 高 大 约 200倍 ， 今 后 在 开 发 超 导 物 质 等 新 功 能 材料 及 解 析 催 化 剂 的 反 应 机 制 等 应 用 物 理 和 化 学 领 域 将 会发 挥 重 要 作 用 原 子 核 外 电 子 是 排 布 的 金 属 元 素 的 原 子 最 外 层 一 般 个 电 子 ，在 化 学 反 应 中 易 电 子 形 成 与 稀 有 气 体 原子 电 子 层 排 布 相 同 的 阳 离 子 （ 稳 定 结 构 ） 。 非 金 属 元 素 的 原 子 最 外 层 一 般 个 电 子 ，在 化 学 反 应 中 易 电 子 形 成 与 稀 有 气 体 原子 电 子 层 排 布 相 同 的 阴 离 子 （ 稳 定 结 构 ） 。 化 学 反 应 中 ， 原 子 核 不 发 生 变 化 ， 但 原 子 的 发 生 变 化 ， 元 素 的 化 学 性 质 主 要 决 定 于 原 子 结构 中 的 。练 习 ：