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第一节原子结构虎山中学陈元增2007年8月（第一课时）人类探索物质结构的历史原子结构的衍变过程：①德谟克利特的古代原子学说②1803年，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。③1904年，英国科学家汤姆生发现了电子,汤姆生原子模型。④1911年，英国物理学家卢瑟福—电子绕核旋转的原子结构模型⑤1913年，丹麦科学家玻尔—核外电子分层排布的原子结构模型⑥20世纪20年代中期，奥地利物理学家薛定谔等人以量子力学为基础—电子云模型一、开天辟地——原子的诞生大爆炸2h后大量的氢、少量的氦极少量的锂原子核的熔合反应其他元素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二、能层与能级能层：按电子能量的高低及离核远近划分。一二三四五六七K、L、M、N、O、P、Q离核由近到远电子能量从低到高各电子层所能容纳的最多电子数？K、L、M、N、O、P、Q28183250…2n2能层KLMNO能级1S2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p……最多电子数226261026101426……二、能层与能级1、能级：同一能层的电子能量也有差别，按能量不同分成能级。1、能级符号：ns、np、nd、nf（n代表能层）2、不同的能层分别有多少个能级？能级数＝能层序数（n）3、各能级可容纳的最多电子数是？1、原子核外电子的每个能层最多能容纳的电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？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？3、英文字母相同的不同能级能容纳的最多电子数是否相同？各能级上所能容纳的电子数分别是多少？最多容纳电子数=2n2第n层就有n个能级相同分别是1、3、5、7的2倍学与问原子的核外电子可以完全按能层次序排布，填满一个能层再开始下一个能层吗？钾原子核外电子怎样排布的？为什么是2、8、8、1排布，而不是怎样2、8、9排布。第二课时K：三、构造原理三、构造原理1、各能级的能量低高顺序ns(n-2)f(n-1)dnp即：1s—2s—2p—3s—3p—4s—3d—4p—5s—4d—5p—6s—4f----2、电子排布式——依构造原理用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数,再按能层高低排列的式子.根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。（能级交错）nsnpndnf根据构造原理，写出N、P、K原子的电子排布式。（基态）小结：从电子排布式可以看出电子尽先排在能量低的能层里。在同一能层中也是先排在能量低的能级里。1s22s22p63s23p64s1N：P：1s22s22p31s22s22p63s23p3K：知识积累①不符合构造原理。原因：在同一能级的电子排布全充满或全空状态、或半充满状态具有较低的能量和较大的稳定性如对于Cr原子而言，外围电子呈3d54s1排布时，3d、4s轨道上的电子均为半满状态时，整个体系的能量最低。全充满：s2p6d10f14半充满：s1p3d5f7全空：s0p0d0f0相对稳定状态：②原子实：电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”。以稀有气体的元素符号外加方括号表示。钠Na的核外电子排布为：1s22s22p63s1，其中第1、2电子层与原子核组成原子实，也可写作[Ne]3s1。[Ne]是指与氖Ne（1s22s22p6）的结构相同。钾K的电子排布为：1s22s22p63s23p64s1，也可写作[Ar]4s1。(简化电子排布式)铜Cu为：1s22s22p63s23p63d104s1，也可写作[Ar]3d104s1。(简化电子排布式)练习：试写出8O、14Si、26Fe的简化电子排布式。说明：在化学反应中，原子的外围电子发生变化而“原子实”不受影响，所以描述原子核外电子排布时，也可以省去“原子实”，仅写出原子的外围电子排布式（对主族元素的原子，外围电子又称价电子）如：O：2S22P4Si:3S23P2Fe:3d64S2下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p5D.Ar1s22s22p63s23p6BBC练习1：练习2(1)电子排布式为1s22s22p63s23p6某微粒，则该微粒符号是____________(2)某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是____________Cl-或Ar第3周期，第ⅵA族四、能量最低原理、基态与激发态、光谱1.能量最低原理:原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态.2.基态原子与激发态原子处于最低能量的原子叫基态原子;当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级成为激发态原子。第三课时释放能量3.基态、激发态相互转化与能量转化的关系基态原子激发态原子吸收能量4.光谱与光谱分析:（1）光谱：不同元素原子的电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。（2）光谱分析：利用原子光谱的特征谱线来鉴定元素如：1868年根据太阳光谱中有一条地球已知元素中所没有的鲜黄色的明线，发现了元素氦。宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会多少—概率。1、核外电子运动的特征五、电子云与原子轨道2、核外电子运动状态的描述电子云：电子在核外出现的概率图。描述核外电子运动特征的图象。电子云中的小黑点：并不是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率。小黑点密度大的地方说明电子出现的机会多，而小黑点密度小的地方说明电子出现的机会少。S能级的原子轨道S能级的原子轨道是球形对称的.3、原子轨道------把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。P能级的原子轨道P能级的原子轨道是纺锤形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示.（1）s原子轨道是球形对称，ns能级各有1个轨道（只有一个伸展方向）（2）p原子轨道是是纺锤形的，np能级各有3个轨道（有三个伸展方向）（3）d原子轨道是花瓣形的，nd能级各有5个轨道（有五个伸展方向）（4）f原子轨道形状复杂，nf能级各有7个轨道（有七个伸展方向）说明：（1）随n越大，原子轨道的半径越大。（2）不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同。在多电子原子中，电子填充原子轨道时，能量高低有如下规律：（1）相同能层上原子轨道能量高低：nsnpndnf（2）形状相同的原子轨道能量高低：1s2s3s4s……（3）能层和形状都相同的原子轨道能量相等：如：2Px=2Py=2Pz(简并轨道）小结：1、每个原子轨道里最多能容纳几个电子？其自旋方向怎样？科学探究每个轨道最多能容纳的电子数为2个，且自旋方向相反。第四课时总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋方向相同。-----泡利原理-----洪特规则认真观察第二周期元素基态原子的原子轨道式，思考问题：2、当电子排布在同一能级时，有什么规律？课堂练习用轨道表示式表示出26Fe原子的核外电子排布↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特规则泡利原理能量最低原理练习：1、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（）A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大D分析：电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故选项A错误。电子在核外空间一定范围内出现，好象带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，故形象地称它为“电子云”2若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的（）A该元素基态原子中共有3个电子B该元素原子核外有5个电子层C该元素原子最外层共有3个电子D该元素原子M能层共有8个电子B3．下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（）ABCDD5．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取（）A．电子的运动轨迹图像B．原子的吸收光谱C．电子体积大小的图像D．原子的发射光谱B4．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因（）A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应A6、下图中，能正确表示基态硅原子的是（）ABCDA7．人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是（）A核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中一定含有“未成对电子”B核外电子数为偶数的基态原子,其原子轨道中一定不含“未成对电子”C核外电子数为偶数的基态原子,其原子轨道中可能含有“未成对电子”D核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中可能不含“未成对电子”BD8．当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法正确的是（）A碳原子由基态变为激发态B碳原子由激发态变为基态C碳原子要从外界环境中吸收能量D碳原子要向外界环境释放能量AC再见！5．按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。A的原子中只有一个能层且只含1个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）：；（2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）：、；（3）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过________反应来实现；检验某溶液中是否含有B—的离子，通常所用的试剂是______和______（4）写出E的元素符号____，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是______________________。（1）KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3等（2）2H2O2H2↑+O2↑2K+2H2O==2KOH+H2↑（3）焰色AgNO3、稀HNO3（4）Ar对太阳光进行光谱分析