原子结构模型

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,原子结构模型,绚丽壮观的焰火增加了节日欢乐的气氛，都市夜空色彩夺目的美景会给你留下不可磨灭的记忆。你是否想过，这给你带来惊异和欢乐的美景是如何产生的？是什么产生了这不同颜色的光？,这一节内容的学习，将会帮助我们揭开其中的秘密。,一、原子结构理论发展史：,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,。,一、,人类认识原子的历史,人类认识原子的历史,1903,年，汤姆逊,发现电子,，并提出原子结构的,“,葡萄干布丁,”,模型，开始涉及原子内部的结构,卢瑟福原子模型,人类认识原子的历史,1911,年，卢瑟福根据,粒子散射实验,，提出,“,核式,”,原子结构模型,卢瑟福的原子结构理论遇到的问题,根据已经知道的电磁运动的规律，电子在运动的时候会放出电磁波（能量）。因此，绕着原子核旋转的电子，因为能量逐渐减小，应当沿着一条螺旋形的轨道转动，离中心的原子核越来越近，最后碰在原子核上。这样一来，原子就被破坏了。实际上，原子很稳定，有一定大小，并没有发生这种电子同原子核碰撞的情况。这又怎样解释呢？,波尔原子模型,人类认识原子的历史,1913,年，玻尔建立了,核外电子分层排布,的原子结构模型,德谟克利特：朴素原子观,道尔顿：原子学说,汤姆生：,“,葡萄干布丁,”,模型,卢瑟福：原子结构的核式模型,玻尔：核外电子分层排布的原,子结构模型,现代量子力学模型,1803,1903,1911,1913,1926,核外电子的运动状态是怎样的？,科学家通过研究光谱现象，进一步研究核外电子的运动状态。,通过实验表明氢原子光谱是线状光谱,玻尔利用核外电子分层排布的原子结构模型成功的解释了这一实验事实。,1,）运动轨迹,原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（,orbit,）上绕核运动时，并不吸收能量，也不辐射能量，电子处于,定态,。,不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即,“,一份一份,”,的，不能任意连续变 化而只能取某些不连续的值,2,）能量分布,基态,：,原子能量最低的定态,。,激发态,：,能量高于基态的状态,。,了解几个概念,3,）电子跃迁,电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，就要吸收或放出能量，两个定态的能量差为,E,。如能量以光辐射的形式表现出来，就形成了,光谱,。,E=E,2,-E,1,=h,(=c/,),为什么氢光谱是线状光谱？,n=4,n=3,n=2,n=1,吸收能量,释放能量,氢原子从一个电子,层跃迁到另一个电,子层时，吸收或释,放一定的能量，就,会吸收或释放一定,波长的光，,所以得到线状光谱,回过头来看玻尔的理论,玻尔原子结构模型,（,1,）行星模型,点拨：这里的,“,轨道,”,实际上就是我们现在所说的电子层。,（,2,）定态假设,点拨：玻尔原子结构理论认为：,同一电子层上的电子能量完全相同,。,（,3,）量子化条件,点拨：量子化条件的内涵是 各电子层能量差的,不连续性,。,（,4,）跃迁规则,原子光谱产生的原因：,电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，这种能量以光的形式释放出来，所以就产生光谱,。,氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子由,n=2,的激发态跃迁到,n=1,的基态，与从,n=3,的激发态跃迁到,n=2,的激发态，释放出的能量不同，因此产生光的波长不同。,1,、玻尔原子结构模型要点：,（,1,）电子在具有确定半径圆周轨道上绕,原子核,运动，并且,不辐射能量,；,（,2,）在,不同轨道上,运动的,电子,具,有不同,的,能量,，能量是,量子化,的。,（,3,）,电子发生跃迁,时，才会,不连续,的辐射或吸收能量,一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型,贡献？,运动物体,汽车,炮弹,人造卫星,宇宙飞船,电子,速率（,Km/S),0.03,2,7.8,11,2200,核外电子的运动特征：,乒乓球直径,核外电子运动空间范围,4,10,-2,m,n,10,-10,m,质量小，运动空间极小,无固定运动轨迹,速度极快、永不停止,这说明核外电子的运动不能用经典的运动学和力学来描述（不能同时准确地测定它的位置和速度），科学家采用统计的方法来描述电子在原子核外某一区域出现机会的多少。,二、原,子核外电子的运动特征,小黑点的,疏密,表示电子在,核外空间单位体积内,出现的,概率,的大小。,氢原子的电子云,电子云中的小黑点意义：,每个小黑点,并不表示原子核外的一个电子,而是表示电子,在此空间出现的机会（或概率）,。,电子云密度大,的区域说明,电子出现的机会多,，,而电子云,密度小,的区域说明,电子出现的机会少。,电子云：,用单位体积内小点的疏密程度来描述核外电子在原子核外单位体积空间出现的概率的大小所得的图形叫做电子云。（一般用小黑点表示）,问题：,不同元素的原子所含有的电子数是不同的，在多电子的原子中，各个电子在原子核外的运动状态是否相同呢？各个电子具有的能量是否一样呢？,电子层：,K L M N O P Q,离核远近：,近 远,能量高低：,低 高,1,2,3,4,5,6,7,K,L,M,N,O,P,Q,1.,电子层：,按电子能量的高低及离核远近划分,2.,能级,量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，所具有的能量也可能不相同，电子云的形状可能不完全相同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。,n=1,时，有,1,个,s,能级,n=2,时，有,1,个,s,能级和,1,个,p,能级,n=3,时，有,1,个,s,能级、,1,个,p,能级和,1,个,d,能级,n=4,时，有,1,个,s,能级、,1,个,p,能级、,1,个,d,能级和,1,个,f,能级,3.,原子轨道,原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道表示。,轨道的,类型不同,，轨道的,形状也不同,用,s,、,p,、,d,、,f,分别表示不同形状的轨道,形状相同,的原子轨道在原子核外空间还有,不同的伸展方向,电子层序数越大原子轨道的半径越大,所有的,S,能级原子轨道都是,形的，,球,1,S,能级只有,个轨道,S,能级的原子轨道图,P,的原子轨道是,形,每个,P,能级有,_,个轨道，它们互相垂直，,分别以,_,、,_,、,_,为符号,这三个轨道的能量相等,。,哑铃（或纺锤）,P,原子轨道的平均半径也随能层序数增大而,_,3,Pz,Py,Px,增大,P,能级的原子轨道,d,能级的原子轨道有,5,个,.,d,能级的原子轨道,f,能级的原子轨道有,7,个,.,（,1,）原子轨道的类型,s,原子轨道是,球,形的，,p,原子轨道是,纺锤,形的；,s,轨道是球形对称的，所以只有,1,个轨道；,p,轨道在空间上有,x,、,y,、,z,三个伸展方向，所以,p,轨道包括,p,x,、,p,y,、,p,z,3,个轨道；,d,轨道有,5,个伸展方向（,5,个轨道）,f,轨道有,7,个伸展方向（,7,个轨道）；,为了表明原子核外电子所在的轨道，人们将表示电子层的,n,和表示原子轨道形状的,s,、,p,、,d,、,f,结合起来表示轨道。,例如：当,n=1,时，有,1,个原子轨道，记作,1s,当,n=2,时，有,4,个原子轨道，记作,2s,、,2px,、,2py,、,2pz,当,n=3,时，有,9,个原子轨道，记作,3s,、,3px,、,3py,、,3pz,和,5,个,d,轨道。,电子层,原子轨,道类型,原子轨道,类型数目,可容纳的,电子数目,1,1s,2,2s,，,2p,3,3s,，,3p,，,3d,4,4s,，,4p,，,4d,，,4f,n,1,2,4,8,9,18,16,32,n,2,2n,2,（,2,）,各电子层包含的原子轨道数及所最多容纳的电子数,（,3,）各种原子轨道的能量高低：,电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，,如,2p,x,、,2p,y,、,2p,z,轨道的能量相等。,相同电子层上原子轨道能量的高低：,ns,np,nd,nf,形状相同的原子轨道能量的高低：,1s,2s,3s,4s,在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：,4.,电子的自旋,原子核外电子还有一种称为,“,自旋,”,的运动。在同一原子轨道里，原子核外电子的自旋,有两种不同的状态,，通常用向上箭头,“,”,和向下的箭头,“,”,来表示这两种不同的自旋状态。,总 结：,对多电子原子而言，核外电子的运动特征是：,人们根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为核外电子分别处于不同的电子层上。这些电子层分别是：,K,、,L,、,M,、,N,等,.,处于同一电子层的核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动。有四种不同的原子轨道分别用,s,、,p,、,d,、,f,表示不同形状的轨道。,形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。,S,轨道有一种伸展方向，,p,轨道有,3,种、,d,轨道,5,种、,f,轨道,7,种。,核外电子的自旋有两种不同的自旋状态，,通常用向上箭头“,”和向下的箭头“,”来表示这两种不同的自旋状态。,处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的,上运动。这些,不同，,也不同。,s,轨道是,对称的,所以,s,轨道有,个原子轨道；,p,轨道在空间有,个伸展方向,所以,p,轨道包括,个原子轨道；,d,轨道有,个原子轨道、,f,轨道有,个原子轨道。每一个原子轨道上只能有,个自旋状态相反的核外电子。,原子轨道,轨道类型,轨道的形状,球形,1,x,、,y,、,z,p,x,、,p,y,、,p,z,3,5,7,2,1.,填空：,练 习,2.,下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是 （）,A.,核外电子是分层运动的,B.,所有电子在同一区域里运动,C.,能量高的电子在离核近的区域运动,D.,能量低的电子在离核近的区域运动,AD,练 习,3.,有下列四种轨道：,2s,、,2p,、,3p,、,4d,，其中能量最高的是 （）,A.2s B.2p C.3p D.4d,D,练 习,4.,用“”“”或“”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低,3s,3p 2p,x,2p,y,3s,3d,4s,3p,练 习,5.,比较下列多电子原子的原子轨道能量的高低,2s 2p 4s,3s 3p 4p,2s,2p,4s,3s,3p,4p,练 习,