人类对原子结构的认识1.ppt
人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识感觉上，存在的是By convention there is color, 缤纷的色彩， By convention sweetness, 浓郁的芬芳， By convention bitterness, 深深的苦痛， But in reality there are 但实际上，存在的 atoms and space. Democritus是原子（不可分割的意思）和空间。是原子（不可分割的意思）和空间。1.1.德谟克利特的原子猜想德谟克利特的原子猜想自主阅读自主阅读历历 程程科学家科学家实验实验原子模型原子模型l从原子结构模型的演变历史中，主要有哪些从原子结构模型的演变历史中，主要有哪些科学家提出了哪些原子模型呢？科学家提出了哪些原子模型呢？ 请同学们阅读请同学们阅读教材第教材第27-2827-28页，寻找答案，填写表格页，寻找答案，填写表格18031803年年1 1904904年年19111911年年19131913年年探索：原子究竟是怎样的一种微粒？主要观点主要观点物质由原子组成。物质由原子组成。原子不能被创造和毁灭。原子不能被创造和毁灭。原子是原子是不可分割不可分割的的实心球体实心球体。历史回眸历史回眸原子中正电荷均匀地分布在原子中正电荷均匀地分布在整个球体中，而带负电荷的电整个球体中，而带负电荷的电子则镶嵌在其中。子则镶嵌在其中。粒子散射实验粒子散射实验 体积很小体积很小相对质量相对质量为为4 4的带的带正电正电粒子粒子现象：现象：1、大部分大部分粒子穿过薄的金箔粒子穿过薄的金箔2、极少数极少数粒子好象打在坚硬粒子好象打在坚硬的东西上，完全反弹回来。的东西上，完全反弹回来。3、少数少数粒子穿过薄的金箔时，粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。发生了偏转。科学探究科学探究体积很小体积很小相对质量相对质量为为4 4的带的带正电正电粒子粒子科学探究科学探究卢瑟福通过实验推断出：卢瑟福通过实验推断出：1、原子、原子大部分是空的。大部分是空的。2、中间有一个、中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子很小的粒子原子核。原子核。3、电子随意地围绕着一个、电子随意地围绕着一个带正电荷带正电荷的的很小很小的原子的原子核运转。核运转。玻尔玻尔发现核外电子的能量发现核外电子的能量 玻尔在研究氢原子玻尔在研究氢原子光谱产生的原因中，发光谱产生的原因中，发展了原子结构理论。展了原子结构理论。 原子核外电子在一原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。自主阅读自主阅读历历 程程科学家科学家实验实验原子模型原子模型l从原子结构模型的演变历史中，主要有哪些从原子结构模型的演变历史中，主要有哪些科学家提出了哪些原子模型呢？科学家提出了哪些原子模型呢？ 请同学们阅读请同学们阅读教材第教材第27-2827-28页，寻找答案，填写表格页，寻找答案，填写表格18031803年年“实心球实心球”模型模型1 1904904年年“葡萄干面包葡萄干面包”模模型型19111911年年“核式核式”模型模型19131913年年“核外电子分层核外电子分层”模型模型道尔顿道尔顿汤姆生汤姆生卢瑟福卢瑟福玻玻 尔尔探索：原子究竟是怎样的一种微粒？原子学说原子学说发现电子发现电子粒子散射粒子散射氢原子光谱氢原子光谱 2020世纪初，科学家发现了中子，揭示了微世纪初，科学家发现了中子，揭示了微观世界波粒二象性规律、认识到原子核外电子观世界波粒二象性规律、认识到原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理，建立用量子力的运动不遵循经典力学的原理，建立用量子力学方法描述核外电子运动的数学模型。学方法描述核外电子运动的数学模型。道尔顿模型（道尔顿模型（18031803）汤姆生模型汤姆生模型（19041904）卢瑟福模型（卢瑟福模型（19111911）波尔模型波尔模型（19131913）电子云模型电子云模型（19351935）交流与讨论交流与讨论l在认识过程中，科学家运用了哪些科学研究方法？在认识过程中，科学家运用了哪些科学研究方法？l你们认为科学研究过程一般需要经历哪些阶段？你们认为科学研究过程一般需要经历哪些阶段？ 方法：实验，假设，推理，论方法：实验，假设，推理，论证，模型证，模型阶段：提出问题阶段：提出问题-建立假设建立假设-实验实验-得出结论得出结论-交流讨论交流讨论原子核外电子的分层排布原子核外电子的分层排布 +2He+18Ar1 1、原子核外电子的分层排布、原子核外电子的分层排布+10Ne该电子层该电子层上的电子上的电子核电荷数核电荷数电子层电子层原子核原子核+1H+8O+12Mg为了为了形象、简单形象、简单的表示原子的结构，人们就创造了的表示原子的结构，人们就创造了“原原子结构示意图子结构示意图”这种特殊的图形。这种特殊的图形。+12第第1层层第第2层层第第3层层282原子结构示意图原子结构示意图原子核原子核质子数质子数该电子层上的电子该电子层上的电子电子层电子层原子核原子核原子核原子核带正电带正电质子数质子数观察上面几种原子的核外电子排布：观察上面几种原子的核外电子排布：1 1、请画出以上原子的原子结构示意图请画出以上原子的原子结构示意图, ,思考排布规思考排布规律。律。2 2、解释、解释HeHe、NeNe、ArAr化学性质稳定的原因？化学性质稳定的原因？稀有气体最外层是稀有气体最外层是2 2个或个或8 8个，达到稳定结构。个，达到稳定结构。观察与思考观察与思考原子核外电子是分层排布的，原子核外电子是分层排布的，其中第一层最多只能排其中第一层最多只能排2个电子，个电子，第二层最多只能排第二层最多只能排8个电子，最外层不超过个电子，最外层不超过8个电子。个电子。课堂小测课堂小测汤姆生汤姆生道尔顿道尔顿玻尔玻尔卢瑟福卢瑟福近代原子学说近代原子学说 “葡萄干面包式葡萄干面包式”原子结构模型原子结构模型 带核原子结构模型带核原子结构模型 核外电子分层模型核外电子分层模型 2、用下面的结构示意图的字母填空：、用下面的结构示意图的字母填空：（1）属于金属原子的是）属于金属原子的是_;（2）属于非金属原子的是）属于非金属原子的是_;（3）属于离子结构示意图的是）属于离子结构示意图的是_;（4）具有稳定结构的是）具有稳定结构的是_。ABCC镁条燃烧实验的冷思考镁条燃烧实验的冷思考 镁条在空气中燃烧的产物为什么是镁条在空气中燃烧的产物为什么是MgOMgO，而不，而不是是MgMg2 2O O或或MgOMgO2 2呢？呢？ 钠在氯气中燃烧的产物为什么是钠在氯气中燃烧的产物为什么是NaClNaCl，而不是，而不是NaClNaCl2 2或或NaNa2 2ClCl呢？呢？2 8 2+12Mg+8O6 2镁条燃烧镁条燃烧+12Mg2+2 8 2Mg+8O226O8镁条燃烧镁条燃烧Mg2+12 2 8O2+828MgO镁条燃烧镁条燃烧l在在MgOMgO和和NaClNaCl的形成过程中，原子核有没有变化？的形成过程中，原子核有没有变化？什么粒子在变化？什么粒子在变化？ 交流与讨论交流与讨论 Mg+128 22 O +862+1282Mg2+882O2-MgMg2+2+ O O2-2-在化学反应中，在化学反应中，原子核原子核不发生变化的，但不发生变化的，但原子的原子的最外层电子最外层电子可能会发生变化。可能会发生变化。元素元素化合价化合价原子最外层电原子最外层电子数目子数目失去（或得到）失去（或得到）电子的数目电子的数目NaMg2O6Cl-1讨论：化合价与得失电子的数目、最外层电子数讨论：化合价与得失电子的数目、最外层电子数目之间的关系。目之间的关系。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+11失去失去1个个+2失去失去2个个-2得到得到2个个7得到得到1个个探寻规律探寻规律结论：结论：正化合价正化合价=失电子数失电子数=最外层电子数最外层电子数 =得电子数得电子数=8最外层电子数最外层电子数负化合价第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识认识原子核认识原子核原子原子原子核原子核核外核外电子电子质子质子中子中子一一 . .原子的构成原子的构成1.1.原子的结构原子的结构粒子种类粒子种类质量质量/kg 电性电性 电量电量/c质子质子1.673x10-27正电正电 1.602x10-19中子中子1.675x10-27- 0电子电子9.109x10-31负电负电1.602x10-19请同学们根据上表比较这三种粒子的质量大小请同学们根据上表比较这三种粒子的质量大小和带电荷情况？得到什么样的结论和带电荷情况？得到什么样的结论?三种粒子的质量都很小三种粒子的质量都很小质子和中子的质量基本相等，电子的质量最质子和中子的质量基本相等，电子的质量最小小质子带正电荷，中子不带电，电子带负电质子带正电荷，中子不带电，电子带负电质子和电子带电量相等，电性相反质子和电子带电量相等，电性相反构成原子的构成原子的微粒微粒电子电子原子核原子核质子质子中子中子电性和电量电性和电量1个电子带一个个电子带一个单位负电荷单位负电荷1个质子带一个个质子带一个单位正电荷单位正电荷中子不显电中子不显电性性质量质量/kg9.10910-311.67310-271.67510-31相对质量相对质量1/1836P31表表1-7 已知一个质子的质量为已知一个质子的质量为1.67310-27Kg，一个中子的质量，一个中子的质量为为1.67510-27Kg，一个电子的质量为，一个电子的质量为9.109 10-31Kg,一一个个12C原子的质量的原子的质量的1/12为为1.66110-27Kg，求质子、中子、，求质子、中子、电子的相对质量。电子的相对质量。1.00711.0081原子质子数（Z）中子数（N）质子数+中子数（A）相对原子质量F1018.998Na1222.989Al14 26.9829 911111919232313132727如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，我们称之为值，我们称之为。P31P312.2.如果用如果用X X表示元素符号，表示元素符号，Z Z表示原子表示原子 的质子数，的质子数，A A表示原子的质量数，请用表示原子的质量数，请用z zA AX X表示表中的原子的组成：表示表中的原子的组成：3.3.请总结出原子的质子数，中子数，请总结出原子的质子数，中子数，电子数和质量数的之间关系？电子数和质量数的之间关系？F Na Al19923112713XAZ元素符号元素符号质量数质量数 核内质子数核内质子数 （核电荷数）（核电荷数）质量数（质量数（A）=质子数（质子数（Z）+中子数（中子数（N）XAZ原子原子原子核原子核核外电子（核外电子（Z）质子（质子（Z）中子（中子（NA - Z）核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数=原子序数原子序数关系式关系式:2.原子的表示方法原子的表示方法ab+dXca代表代表质量数质量数；b代质子数；代质子数；c代表代表离子的价态离子的价态；d代表代表化合价化合价e 代表代表原子个数原子个数 ea、b、c、d、e各代表什么？各代表什么？想一想想一想【讨论】【讨论】请同学们相互讨论元素，核素，同位请同学们相互讨论元素，核素，同位素有什么关系？素有什么关系？4.元素、核素和同位素的关系元素、核素和同位素的关系在天然元素中，多数元素含有多种核素，少数元素在天然元素中，多数元素含有多种核素，少数元素只含有一种核素（例如只含有一种核素（例如a、等）。某种元素跟核、等）。某种元素跟核素和同位素的关系：素和同位素的关系：同位素同位素核素核素核素核素某种元素某种元素【巩固练习】【巩固练习】1 11 1H 、D、T、16O 、17O、18O有有 种原子，种原子， 种元素，种元素， ； 属同位素。属同位素。 62 11H 、D、T 816O、 817O、8 818O 888
