原子结构和性质PPT(教育精品).ppt

第一章第一章 原子结构与原子结构与性质复习性质复习1 1、原子的构成、原子的构成原子原子原子核原子核核外电子核外电子 质子质子 中子中子二、二、能层与能级能层与能级一、一、能层与能级能层与能级2 2、能层与能级能层与能级（1 1）能层）能层在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的，可以将核外电子分成不同的能层。能层。（2 2）能级）能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数：表示方法及各能级所容纳的最多电子数：在多电子原子中，在多电子原子中，同一能层的电子能量可以不同同一能层的电子能量可以不同，还，还可以把它们分成能级。可以把它们分成能级。1.1.构造原理：构造原理：随原子核电荷随原子核电荷数递增，绝大数递增，绝大多数原子核外多数原子核外电子的排布遵电子的排布遵循如右图的排循如右图的排布顺序，这个布顺序，这个排布顺序被称排布顺序被称为为构造原理构造原理。二、构造原理与电子排布式二、构造原理与电子排布式76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核核外外电电子子填填充充顺顺序序图图构造原理：构造原理：1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质1)相同能层的不同能级的能量高低顺序相同能层的不同能级的能量高低顺序 ：nsnpndnf2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s2s3s4s；2p3p4p;3d4d3)不同层不同能级可由下面的公式得出不同层不同能级可由下面的公式得出:ns (n-2)f (n-1)d np(n为能层序数为能层序数)4)能层和形状都相同的原子轨道的能量相同。能层和形状都相同的原子轨道的能量相同。2px=2py=2pz-各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 2.2.电子排布式电子排布式如：如：NaNa：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 1Ne3sNe3s1 1表示钠的内层电子排布与稀有气体表示钠的内层电子排布与稀有气体元素元素NeNe的核外电子排布相同的核外电子排布相同简化为简化为用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。的电子数。原子结构示意图原子结构示意图电子排布式电子排布式Li:1s22s11.1.能量最低原理能量最低原理:原子的电子排布遵循构造原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于能使整个原子的能量处于最低状态。最低状态。2.2.基态原子基态原子:处于最低能量的原子处于最低能量的原子 (稳定稳定)电子放电子放出能量出能量电子吸电子吸收能量收能量激发态原子激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级跃迁到较高的能级,变为激发态原子。变为激发态原子。(不稳定不稳定)三、能量最低原理、基态与激发态、光谱3.3.原子光谱原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的摄取各种元素的电子的吸收光谱吸收光谱或或发射光谱发射光谱，总称，总称原子光谱原子光谱。光谱分析：光谱分析：在现代化学中，常利用在现代化学中，常利用原子光谱原子光谱上的特征谱上的特征谱线来鉴定元素，称为线来鉴定元素，称为光谱分析光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱 核外电子核外电子质量小质量小(只有只有9.11109.1110-31-31 kg)kg)，运动空运动空间小间小（相对于宏观物体而言）（相对于宏观物体而言），运动速率大运动速率大(近近光速光速)。1.核外电子运动的特征核外电子运动的特征无确定的轨道无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少其在核外空间某处出现的机会的多少(概率概率)。四、电子云与原子轨道四、电子云与原子轨道电子云电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。电子在原子核外出现的概率分布图。1s1s电子在原子核外出现的概率分布图电子在原子核外出现的概率分布图 2.核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述电子轮廓图的制作 常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%90%的空间的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道原子轨道。各能级包含的原子轨道数：各能级包含的原子轨道数：（1 1）nsns能级各有能级各有1 1个原子轨道；个原子轨道；（2 2）npnp能级各有能级各有3 3个原子轨道；个原子轨道；（3 3）ndnd能级各有能级各有5 5个原子轨道；个原子轨道；（4 4）nfnf能级各有能级各有7 7个原子轨道；个原子轨道；3.原子轨道原子轨道-电子云轮廓图电子云轮廓图电子云形状电子云形状s s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；子出现的机会相同；p p电子云呈电子云呈哑铃形哑铃形 (或或纺锤形纺锤形)；d d电子云是花瓣形；电子云是花瓣形；f f电子云更为复杂。电子云更为复杂。S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图*S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的*能层能层序数序数n n越大越大,原子轨道半径越大原子轨道半径越大P P能级的原子轨道图能级的原子轨道图*P P能级的原子轨道是哑能级的原子轨道是哑铃形的铃形的,每个每个P P能级有能级有3 3个个原子轨道原子轨道,它们相互垂直它们相互垂直,分别以分别以P Px x,P,Py y,P,PZ Z表示表示。泡利原理泡利原理 一个原子轨道中最多只能容一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。定，原子的总能量最低。五、泡利原理和洪特规则五、泡利原理和洪特规则泡利不相容原理泡利不相容原理电子排布式电子排布式1s 2s电子排布图电子排布图 用一个用一个表示一个原子轨道，表示一个原子轨道，在在中用中用“”或或“”表示该轨表示该轨道上排入的电子。道上排入的电子。Li:1s22s1洪特规则洪特规则 对于基态原子，电子在能量相同对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。的轨道并且自旋方向相同。C：1s2 2s22p2洪特规则特例：洪特规则特例：相对稳定的状态相对稳定的状态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s 能量最低原理表述的是能量最低原理表述的是“整个原子处于整个原子处于能量最低状态能量最低状态”，而不是说电子填充到能，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使都使“整个原子处于能量最低状态整个原子处于能量最低状态”。注意：注意：六、元素周期律六、元素周期律元素的元素的性质性质随着原子序数的递增发生周期随着原子序数的递增发生周期性的递变，称为性的递变，称为元素周期律元素周期律。性质包括性质包括核外电子排布核外电子排布元素的化合价元素的化合价元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性原子半径原子半径电离能电离能电负性电负性1)1)、影响因素、影响因素:2)2)、规律：、规律：（1 1）电子层数不同时）电子层数不同时,电子层数越多电子层数越多,原子半径越大。原子半径越大。原子半原子半径大小径大小取决于取决于(1)(1)电子的能层数电子的能层数(2)(2)核电荷数核电荷数（2 2）电子层相同时）电子层相同时,核电荷数越大，原子半径越小。核电荷数越大，原子半径越小。（3 3）电子层、核电荷数都相同时）电子层、核电荷数都相同时,电子数越多，原子电子数越多，原子半径越大；反之，越小。半径越大；反之，越小。1、原子半径的周期性变化原子半径的周期性变化六、元素周期律六、元素周期律2 2、电离能的周期性变化、电离能的周期性变化1 1）第一电离能）第一电离能：概念概念:原子原子 转转化为气态基态正离子所需要的最低能量化为气态基态正离子所需要的最低能量.第一电离能的意义：第一电离能的意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度，衡量元素的原子失去一个电子的难易程度，第一第一电离能数值越小电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，原子越容易失去一个电子元元素的金属性越强。素的金属性越强。气态气态 电中性电中性基态基态失去一个电子失去一个电子2)2)、元素第一电离能的变化规律：、元素第一电离能的变化规律：(1)(1)同周期：同周期：a.a.从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属，最从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属，最大的是稀有气体的元素；大的是稀有气体的元素；(2)(2)同主族同主族：自上而下第一电离能逐渐减少。：自上而下第一电离能逐渐减少。3)3)、电离能的意义：、电离能的意义：第第AA元素和第元素和第AA元素的反常现象如何解释？元素的反常现象如何解释？b.b.第第AA元素元素 AA的元素；第的元素；第AA元素元素 AA元素元素 电离能是衡量气态原子失去电子难易的物电离能是衡量气态原子失去电子难易的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即元素在气态时的金属性越强。失去电子，即元素在气态时的金属性越强。AA是半充满、是半充满、AA是全充满结构。是全充满结构。3 3、电负性、电负性1)1)、基本概念、基本概念化学键化学键：元素相互化合，相邻的原子之间产生元素相互化合，相邻的原子之间产生的强烈的化学作用力，叫做化学键。的强烈的化学作用力，叫做化学键。键合电子键合电子：原子中用于形成化学键的电子称为原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。键合电子。电负性：电负性：用来描述不同元素的原子对键合电用来描述不同元素的原子对键合电子的吸引力的大小电负性越大，对子的吸引力的大小电负性越大，对键合电子的吸引力越大。键合电子的吸引力越大。（电负性（电负性是相对值，没单位）是相对值，没单位）为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，美国化学家鲍林于美国化学家鲍林于19321932年首先提出了用电负性年首先提出了用电负性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。经计来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。经计算确定算确定氟的电负性为氟的电负性为4.04.0，锂的为，锂的为1.01.0，并以此，并以此为标准确定其它与元素的电负性。为标准确定其它与元素的电负性。2)、电负性大小的标准、电负性大小的标准同一周期，主族元素的同一周期，主族元素的电负性从左到电负性从左到右逐渐增大右逐渐增大，表明其吸电子的能力逐，表明其吸电子的能力逐渐增强（非金属性，氧化性增强）。渐增强（非金属性，氧化性增强）。同一主族，元素的同一主族，元素的电负性从上到下呈电负性从上到下呈现减小的趋势现减小的趋势，表明其吸引电子的能，表明其吸引电子的能力逐渐减弱（金属性、还原性增强）。力逐渐减弱（金属性、还原性增强）。3)、电负性的规律、电负性的规律4)4)、电负性的应用、电负性的应用 判断元素的金属性和非金属性判断元素的金属性和非金属性 金属性元素的电负性一般在金属性元素的电负性一般在1.81.8以下，非以下，非金属性性元素一般在金属性性元素一般在1.81.8以上以上。电负性最。电负性最大的元素是位于右上方的大的元素是位于右上方的F F，电负性最小，电负性最小的元素是位于左下方的的元素是位于左下方的FrFr（FrFr是放射性是放射性元素）元素）.【练习练习】113CNMR（核磁共振）、15NNMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（）A13C与15N有相同的中子数 B13C与C60互为同素异形体C15N与14N互为同位素 D15N的核外电子数与中子数相同【练习练习】2下列原子或离子原子核外电子排布不属于基态排布的是()A.N:1s22s22p3 B.S2-:1s22s22p63s23p6C.Na:1s22s22p53s2 D.Si:1s22s22p63s23p23下列能级中轨道数为3的是（）AS能级 BP能级 Cd能级 Df能级【练习练习】4下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）AAl 1s22s22p63s23p1 BS2-1s22s22p63s23p4CNa+1s22s22p6 DF 1s22s22p5【练习练习】5下列第三周期元素的离子中，半径最大的是（）ANa+BAl3+CS2-DCl-6一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是A+1 B+2 C+3 D-1【练习练习】7下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是A B C D【练习练习】8有关核外电子运动规律的描述错误的是A核外电子质量很小，在原子核外作高速运动B核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释 C在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动D在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多【练习练习】9基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（）A B C D【练习练习】10下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是()A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3 C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s2【练习练习】11已知X、Y元素同周期，且电负性XY，下列说法错误的是()AX与Y形成化合物是，X可以显负价，Y显正价B第一电离能可能Y小于XC最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于于Y对应的D气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX【练习练习】12在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量 。在同一电子层中，各亚层的能量按s、p、d、f的次序 。理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有3个能级分别为 。现在物质结构理论原理证实，原子的电子排步遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫做 原子。【练习练习】13已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值：元素AlBBeCBrFLiX的数值1.52.01.52.52.84.0 1.0元素MgNaOPSSiNX的数值1.20.93.52.12.51.8 3.0【练习练习】试结合元素周期律知识完成下列问题：(1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一般为共价键。试推断AlBr3中的化学键类型是 。(2)根据上表给出的数据，简述主族元素的X的数值大小与元素的金属性或非金属性强弱之间的关系_；简述第二周期元素(除惰性气体外)的X的数值大小与原子半径之间的关系_。【练习练习】(3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系_。(4)某有机化合物分子中含有SN键，你认为该共用电子对偏向于_原子