选修3第一章第一节原子结构

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,*,*,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,*,*,第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,一：原,子概念和原子结构模型演变简介,1,、古希腊原子论,原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。,古希腊哲学家,Democritus,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。,近代原子学说的创立,2,、道尔顿原子学说,（,1,）、一切物质都是由不可见的、不可分割的原子组成，原子不可自生自灭,（,2,）、同种类的原子在质量、形状和性质上完全相同，不同种类的原子则不同,（,3,）、每一种物质都是由它自己的原子构成。单质是由简单原子组成，化合物是由复杂原子组成。复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量总和。,1897,年，英国科学家汤姆生发现了电子，,1904,年他提出，原子好像一个带正电荷的球，电子作为点电荷镶嵌在球中间。这是他解释元素化学性质发生规律性变化而反复思考得出的。,4,、原子核的发现,卢瑟福和他的助手做了著名,粒子散射实验,。根据实验，卢瑟福在,1911,年提出原子有核模型。,卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）,：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。,英国科学家卢瑟福,（,E.Rutherford,1871,1937),粒子散射实验,Au,1911,年前后，新西兰物理学家卢瑟福把一束高速运动的,粒子（质量数为,4,带,2,个正电荷的氦原子）射向一片极薄的金箔，他惊奇的发现，过去一直认为原子是,“,实心球,”,，由这些实心球紧密排列而成的金箔，竟有大多数,粒子没有改变方向，如入无人之境畅通无阻，就像金箔不存在一样。只有很少部分,粒子通过时发生偏移或直线弹回。根据以上现象讨论：,大多数,粒子通过说明了什么？,少数,粒子偏移或直线弹回说明了什么？,原子不是实心球，原子内部是,“,空旷,”,的,金箔内部有带正电荷的粒子存在，且集中在一个很小的核心上（称作原子核）；所带的正电荷数大于,粒子；质量大于,粒子。,卢瑟福原子模型,玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。,玻尔原子模型,（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。,不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。,丹麦物理学家玻尔,（,N.Bohr,1885,1962),玻尔原子模型,5,、波尔原子模型,玻尔原子模型（,1913,年）,电子云模型,6,、电子云模型（,1935,年）,二、开天辟地,原子的诞生,现代大爆炸宇宙学理论,宇宙诞生于约,140,亿年前的一次大爆炸,大爆炸后约,2,小时，诞生了大量的,H,，少量的,He,和极少量的,Li,。,我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分期合成而来的。,1,、,氢元素是宇宙中最丰富的元素。,2,、,宇宙年龄距今约,140,亿年，地球年龄已有,46,亿年,3,、,地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅有,22,种,数量关系：核电荷数,(,Z,)=,核内质子数,=,核外电子数,质量关系：质量数（,A,）,=,质子数（,Z,）,+,中子数（,N,）,原子核,核外电子,Z,个,质子,Z,个,中子,（,A,Z,）,个,原子,X,A Z,三、原子结构,电性关系：原子：质子数核外电子数,(,几乎集中原子的全部质量,),(,其运动空间几乎占据了原子的整个体积,),原子质量主要集中在原子核上。,原子核体积很小，只占原子体积的几亿分之一,在多电子的原子中，核,外电子的能量是不同的，,按电子的能量差异，,可以将核外电子分成不同的能层。,四、能,层与能级,能层,一,二,三,四,五,六,七,符号,K,L,M,N,O,P,Q,最多容纳电子数,2,8,18,32,50,每一个能层最多可容纳的电子数：,2n,2,能层,（电子层）,依据核外电子的能量不同：,离核远近：,近 远,能量高低：,低,高,核外电子分层排布,1,2,3,4,5,6,7,K,L,M,N,O,P,Q,（,1,）,各能层最多能容纳,2n,2,个电子,。,即：,能层序号,1 2 3 4 5 6 7,符 号,K L M N O P Q,最多电子数,2 8 18 32 50 72 98,（,2,）,最外层电子数目不超过,8,个（,K,层为最外层时,不超过,2,个）；次外层电子数最多不超过,18,个；倒数第三层不超过,32,个。,原子核外电子分层排布规律：,（,3,）,核外电子总是尽先排满,能量最低、离核最近,的能层，然后才,由里往外,，依次排在能量,较高能层。而失电子总是先失最外层电子,。,注意：,以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。,K L M N O,+,能级,1s,2s 2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,最多容纳电子数,2,2,6,2,6,10,2,6,10,14,规定，任一能层的能级总是从,s,能级开始，依次称,p,、,d,、,f,、,g,能级,在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级（即电子亚层）。,能级,（电子亚层）,能层最多可容纳的电子数为,2n,2,个。,【,学与问,】,1.,原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（,n,）间存在什么关系？,【,学与问,】,2.,不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（,n,）间存在什么关系？,（所含能级个数能层序数,n,）,【,学与问,】,3.,英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子数是否相同？,不同能级中的,s,级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。,能层的能级数等于该能层序数。,任一能层的能级总是从,s,能级开始。,在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：,ns,np,nd,nf,总结：,五、多,电子原子的核外电子排布构造原理,(1),、知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？,问题：,+6 2 4,C,原子的原子结构示意图,能表示核外电子排布,【,思考,】,怎样用能层，能级表示核外电子排布？,依据以上各能级最多容纳电子数,C,原子的核外电子排布式可以表示为：,1S,2,2S,2,2P,2,依照上式请书写,N O F Na Mg Al K,的电子排布式,(2),、钾原子的电子排布为什么不是,2,、,8,、,9,，而是,2,、,8,、,8,、,1,？,随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如下,图的排布顺序，这个排布顺序被称为,构造原理,。,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,5s,5p,5d,5f,6s,6p,6d,7s,7p,1s,能量升高,能级交错,能级能量高低的顺序,能量升高,4s3d4p,5s4d5p,各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数增加而增加的电子填入能级的顺序,1,、电子排布式,表示该能级填充的电子数目,能级,虽先排,4s,后排,3d,，但电子排布式中先写,3d,，后写,4s,。,26,Fe,（铁）电子排布式中最后,2,个能级应写为,3d,6,4s,2,，而不能写成,4s,2,3d,6,。,在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，,不能按填充顺序写。,失电子的顺序：,从外层到内层逐渐失去,能层,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,Fe,2+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,Fe,3+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,1,氢,H,2,氦,He,3,锂,Li,4,铍,Be,5,硼,B,6,碳,C,7,氮,N,8,氧,O,9,氟,F,10,氖,Ne,1s,1,1s,2,2s,1,1s,2,1s,2,2s,2,1s,2,2s,2,2p,1,1s,2,2s,2,2p,2,1s,2,2s,2,2p,3,1s,2,2s,2,2p,4,1s,2,2s,2,2p,5,1s,2,2s,2,2p,6,要求熟练书写,1,36,号元素原子的电子排布式,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,11,钠,Na,12,镁,Mg,13,铝,Al,14,硅,Si,15,磷,P,16,硫,S,17,氯,Cl,18,氩,Ar,1s,2,2s,2,2p,6,3s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,3,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,4,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,5,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,19,钾,K,20,钙,Ca,21,钪,Sc,22,钛,Ti,23,钒,V,24,铬,Cr,25,锰,Mn,26,铁,Fe,27,钴,Co,28,镍,Ni,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,1,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,2,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,3,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,7,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,8,4s,2,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,29,铜,Cu,30,锌,Zn,31,镓,Ga,32,锗,Ge,33,砷,As,34,硒,Se,35,溴,Br,36,氪,Kr,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,3,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,4,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,5,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,6,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,【思考】是否所有元素的,基态原子,的电子排布都遵循构造,原理？,铬、铜、银、金等,【练习】请写出,K,+,、,S,2-,、,Cu,2+,离子的电子排布式？,K,+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,S,2-,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,Cu,2+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,9,【练习】请写出,14,、,24,、,26,、,31,号元素的简化电子排布式？,K,的,简化,电子排布式：,Ar 4s,1,2,、简化电子排布式,表示,Ar(,前一周期,的,稀有气体,),的电子排布,K,的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,1,14,Si