原子结构模型的演变1

一、原子结构模型的演变在你眼中…?在化学家眼中…?物质是由什么构成的？物质是否无限可分？小水由水分子构成食盐由离子构成它们由什么微粒构成？铜由铜原子构成原子古希腊哲学家德谟克利特物质是由不可分割的微粒即“原子”构成的。历史瞬间世界之最1993年8月，我国科学家利用超真空扫描隧道显微镜，在一块晶体硅的表面通过探针的作用搬走原子，写下了“中国”两个字。1.公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。主要观点物质由原子组成。原子不能被创造和毁灭。原子是不可分割的实心球体。历史回眸原子中正电荷均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电子则镶嵌在其中。原子大部分是空的。中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核。电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。卢瑟福α粒子散射实验（1911）4.1911年英国物理学家卢瑟福（汤姆生的学生）提出了带核的原子结构模型行星模型5.1913年丹麦物理学家波尔（卢瑟福的学生）引入量子论观点，提出新的原子壳层结构模型波尔的原子模型6.1926年海森伯（玻尔的学生）等提出了原子的量子力学模型。即用量子力学方法描述核外电子的运动—电子云模型氢原子电子云模型电子的波粒二象性1990年诺贝尔物理学奖获得者弗里德曼肯德尔泰勒美国斯坦福大学的直线加速器中心7.1967年三位科学家用此加速器进行实验最终证明了夸克的存在.2008-9-10大型强子对撞机启动科学的探索和研究永无止境……原子质子中子夸克2008-9-10大型强子对撞机启动原子结构模型的演变历史给我们的启迪①化学认识发展的形式与科学认识发展的形式一样是继承、积累突破和革命。②实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学发展的一个关键。③科学研究、科学发现是无止境的。原子结构模型的演变道尔顿原子模型：（1803年）原子是实心球体“葡萄干面包式”原子结构模型带核的原子结构模型壳层原子结构模型历程原子模型汤姆生原子模型：（1897年）卢瑟福原子模型：（1911年）玻尔原子模型:(1913年)量子力学模型:+2He+18Ar二、原子核外电子的分层排布+10Ne+1H+8O+12Mg该电子层上的电子核电荷数原子核电子层核外电子分层排布:1、电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高MLNKC碳6N氮7O氧8F氟9Ne氖10B硼5Be铍4Li锂3He氦2H氢1各电子层的电子数元素符号元素名称核电荷数核电荷数为1～10的元素原子核外电子层排布122122222222345678MLNKS硫16Cl氯17Ar氩18K钾19Ca钙20P磷15Si硅14Al铝13Mg镁12Na钠11各电子层的电子数元素符号元素名称核电荷数核电荷数为11～20的元素原子核外电子层排布222222222288888888888887654321212、原子核外电子排布一般规律①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,然后由里往外，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。③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）8电子稳定结构②K层最多排2个电子，L最多排8个电子，次外层最多可以排18个电子，倒数第三层最多可以排32个电子。每个电子层最多只能容纳2n2个电子。为了形象、简单的表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。+18第1层第2层第3层K层L层M层2881、原子结构示意图原子核原子核带正电质子数该电子层上的电子原子核+18Ar质子数电子层该电子层上的电子数稀有气体元素原子电子层排布元素名称元素符号各电子层的电子数K1L2M3N4O5P6最外层电子数氦He22氖Ne288氩Ar2888氪Kr281888氙Xe28181888氡Rn2818321888分析稀有气体元素的核外电子排布有什么特点？交流讨论：1、有气体的核外电子排布与其性质有什么联系？2、对比稀有气体的结构，分析Mg、O核外电子排布特点？3、除稀有气体原子外，其它原子的“人生追求”是什么？+12282失去电子+1228MgMg2++826+828得到电子OO2-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O2-相互发生电性作用，形成稳定的MgO.如下图：2Mg+O2=2MgO△+12Mg+8O+12+8Mg2+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。MgO钠原子与氯原子形成氯化钠的微观图解钠原子与氯原子形成氯化钠的微观过程3、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，即原子最外层有8个电子（He为2）处于稳定。（如He、Ne、Ar等）（2）不稳定结构：原子容易失去电子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)金属元素非金属元素最外层电子数：4≥4得失电子趋势：易失易得元素性质：金属性非金属性Ｎa、Mg、Al等活泼金属单质与F2、O2、Cl2等活泼非金属单质发生反应生成的化合物中，金属元素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目存在一定的关系。请与同学共同探讨下列问题：教材P301.金属单质Ｎa、Mg能分别与非金属单质Ｏ2、Ｃl2发生反应生成氧化物和氯化物，请写出化学式．Na2O、MgO、NaCl、MgCl2教材P302.根据Ｎa、Mg、O、Cl原子在反应过程中失去或者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化合价．元素化合价原子最外层电子数目失去（或得到）电子数目ＮaMgOCl+1１失e-+2２失2e--2６得2e--1７得e-①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②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）4、原子核外电子数与元素化合价的关系一、原子结构模型的演变二、原子核外电子的分层排布2、原子核外电子排布一般规律1、原子结构示意图3、原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）小结：4、原子核外电子数与元素化合价的关系道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔→量子力学1.下列原子结构示意图中,正确的是（）2.某元素原子的原子核外有三个电子层,最外层有4个电子,该原子核内的质子数为（）A.14B.15C.16D.17A.B.C.D.BA课堂练习：3.根据下列叙述,写出元素名称并画出原子结构示意图。（1）A元素原子核外M层电子数是L层电子数的1/2：________（2）B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_____（3）C元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4：____________.答案：(1)硅284(2)硼23(3)氖28有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的核电荷数依次增大，且均小于20，其中X、Z是金属元素，V和Z元素原子的最外层都只有一个电子，W和Y元素原子的最外层电子数相等，且W元素原子L层电子数是K层电子数的3倍，X元素原子的最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的一半。由此可推知（填元素符号）：V是____W是____X是_____Y是____Z是_____【提升试题】答案：H、O、Al、S、K小结