275 原子结构模型的演变

1.3.1 1.3.1 原子结构模型的演变原子结构模型的演变第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识问题问题1 1: : 世界是由什么构成的世界是由什么构成的? ? 宏观上我们认为物质是由不同元素组宏观上我们认为物质是由不同元素组成的成的, , 微观上我们认为物质是由不同原子微观上我们认为物质是由不同原子构成的构成的. .问题问题2 2: : 物质是由什么构成的物质是由什么构成的? ?问题问题3 3: : 原子是由什么构成的原子是由什么构成的? ?原子核和核外电子原子核和核外电子. . 今天的这些简单问题却是困扰了人类几千年的深奥今天的这些简单问题却是困扰了人类几千年的深奥无比的问题无比的问题, ,几千年的思考几千年的思考, ,几千年的知识积累几千年的知识积累, ,才给予我才给予我们今天如此的智慧！们今天如此的智慧！学会思考！不断探索！学会思考！不断探索！二, 核外电子的排布三, 原子结构与原子化学性质的关系一一, , 原子结构模型的演变原子结构模型的演变带着下列问题带着下列问题: :(1) (1) 原子结构模型的演变经历了原子结构模型的演变经历了那些阶段那些阶段? ?(2) (2) 每个学说的每个学说的创始人创始人是谁是谁? ? 主要内容主要内容有那些有那些? ?(3) (3) 这些学说相互间这些学说相互间有何联系有何联系? ?新的学说主要新的学说主要 因为什么而提出因为什么而提出? ? 认真阅读教材认真阅读教材P P27-2827-28原子原子 结构模型的演变史结构模型的演变史现代量子力学原子结构模型（电子云模型）现代量子力学原子结构模型（电子云模型）原子由原子核原子由原子核和核外电子构成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电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同；然不同；对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似于分层排布于分层排布+10Ne该电子层该电子层上的电子上的电子+1H二二, ,原子核外电子的排布原子核外电子的排布1 1、原子核外电子的分层排布、原子核外电子的分层排布核电荷数核电荷数电子层电子层原子核原子核+18Ar+12Mg+8O+2He 为了为了形象地形象地表示原子的结构，人们就创表示原子的结构，人们就创造了造了“原子结构示意图原子结构示意图”这种特殊的图形。这种特殊的图形。+15第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层原子核原子核原子核带正电原子核带正电核电荷数核电荷数2852 原子结构示意图原子结构示意图三、原子结构与原子性质的关三、原子结构与原子性质的关系（结构决定性质）系（结构决定性质）（1 1）稳定结构稳定结构：最外层最外层电子数电子数为为8 8( (注意注意:He:He最外层为最外层为2),2),原子既原子既不容易失去不容易失去电子又电子又不容易得不容易得到到电子电子 （如（如HeHe、NeNe、ArAr、NaNa+ +、ClCl- -等）等）（2 2）不稳定结构不稳定结构：最外层最外层电子数电子数不为不为8 8, ,因此因此可可能失去能失去电子或者电子或者得到电子转变为得到电子转变为稳定结构稳定结构最外最外层为层为8 8（氢原子变为（氢原子变为0 0或或2 2 ）个）个电子电子。( (如，能失如，能失e-e-： NaNa、MgMg、Al Al 能得能得e-e-：F F、O O、Cl)Cl)+12282失去电子+1228MgMg2+826+828得到电子OO2-结结论论1 1、活泼金属元素的原子容易失去最外层活泼金属元素的原子容易失去最外层上上的电子变为的电子变为带正电荷的带正电荷的阳离子阳离子，阳离子，阳离子所带所带正电荷的数目等于正电荷的数目等于原子原子失去的电子的数目失去的电子的数目。MgMg2+失失 2e-（带（带2个单位正电荷）个单位正电荷）2、活泼非金属元素的原子容易得到电子活泼非金属元素的原子容易得到电子变为变为带负电荷的带负电荷的阴离子阴离子，阴离子，阴离子所带负电所带负电荷的数目等于荷的数目等于原子原子得到的电子的数目得到的电子的数目。OO2-得得 2e-（带（带2个单位负电荷）个单位负电荷）交流与讨论：交流与讨论：氧化镁的形成氧化镁的形成宏观：氧气和金属镁反应生成氧化镁，氧化宏观：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。镁是氧元素与镁元素相结合的产物。微观：每个微观：每个MgMg失去失去2 2个电子个电子形成形成与与NeNe一样的稳定一样的稳定电子层结构电子层结构的的MgMg2+2+，每个，每个O O得到得到2 2个电子个电子形成形成与与NeNe一样的稳定电子层结构的一样的稳定电子层结构的O O2-2-，MgMg2+2+与与O O2-2-相互作用，相互作用，形成稳定的形成稳定的MgO.MgO.如教材如教材图图-1-31-1-31Mg+O2=2MgO 原子最外层的电子数小于原子最外层的电子数小于8个时，在化个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层学反应中总是得到或失去电子而达到最外层为为8电子的稳定结构。电子的稳定结构。结论：结论：金属单质金属单质Na、Mg能分别与非金属单质能分别与非金属单质O2、Cl2反应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。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Na +1 1 失去失去1Mg +22 失去失去2O -26 得到得到2Cl-1 7 得到得到1根据根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子的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：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一些元素的原子得失电子的情况Na2O、MgO、NaCl、MgCl2知识归纳：知识归纳：最外层电子数最外层电子数4时，容易失去电子时，容易失去电子（化合价（化合价失去的电子数目）失去的电子数目）原子原子最外层电子数最外层电子数4时，容易得到电子时，容易得到电子（化合价（化合价最外层电子数最外层电子数8）关系：元素化合价在数值上等于原子失去关系：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）或得到的电子数目（失为正，得为负）小结：小结：1 原子结构模型的演变原子结构模型的演变 道尔顿道尔顿汤姆生汤姆生卢瑟福卢瑟福 玻尔玻尔电子云模形电子云模形2、原子核外电子排布、原子核外电子排布 (1) 电子分层排布电子分层排布, ,依次依次排在排在K、L、M、N、O层等；层等； (2)一般活泼金属最外层电子数较少，而活泼非金属一般活泼金属最外层电子数较少，而活泼非金属最外层电子数较多。最外层电子数较多。3 3、原子结构与原子性质的关系（结构决定性质）、原子结构与原子性质的关系（结构决定性质）最外层电子数最外层电子数4时，容易失去电子时，容易失去电子（化合价（化合价失去的电子数目）失去的电子数目）原子原子（化合价（化合价最外层电子数最外层电子数8）最外层电子数最外层电子数4时，容易得到电子时，容易得到电子扫描探针显微镜所提供的单个原子、分子的操纵手段还可能导致原子级的计算机开关器件的诞生。1991年，IBM公司科学家O.Eigler利用STM能快速重复地在镍表面同一位置拾起或放下一个氙原子，原则上创造了一个单原子双向开关，日前更为专用的操纵原子的原子加工显微镜已由美国科学家研制成功，这种显微镜可相当方便面地移走材料表面的某一种原子和搬来另一种原子，从而形成一种新材料。这一切在数分种内就可以完成。这种显微镜最激动人心的用途就是用于制造原子尺寸的计算机和毫微芯片。 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：