一、人类探索物质结构的历史.ppt

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1、第一章原子结构与性质第一节原子结构,人类探索物质结构的历史,1.德谟克利特的古代原子学说,2.道尔顿的近代原子学说（模型）,3.汤姆生原子模型,4.卢瑟福原子模型,5.玻尔原 子模型,6.电子云模型,原子结构的衍变过程,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。,219世纪初，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。,道尔顿原子学说,1、一切物质都是由不可见的、不可分割的原子组成，原子不可自生自灭,2、同种类的原子在质量、形状和性质上完全相同，不同种类的原子则不同,3、每一种物质都是由它自己的原子构成。单质是由简

2、单原子组成，化合物是由复杂原子组成。复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量总和。,31897年英国科学家汤姆生发现了电子。,原子是一个平均分配着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成中性原子,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,现代大爆炸宇宙学理论,1、 氢元素是宇宙中最丰富的元素。,2、宇宙年龄距今约140亿年， 地球年龄已有46亿年。,3、地球上的元素绝大多数是金属， 非金属仅有22种。

3、,按原子核外电子能量的差异，可以将核外电子分为不同的能层即电子层。,二、能层与能级,1.能层：（即电子层）,规定：任一能层的能级总是从 s 能级开始， 依次称p、d、f、g能级,在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级（既亚层）,2、能级:,（既电子亚层）,注意,1、每一个能层最多可容纳的电子数,2、所含能级个数能层序数 n,（2n2 ）,3在同一个原子中，能层越小能量 越低 。在同一能层中，各能级的能量按s、p、d、f的次序增高,s 122,p 326,d 5210,f 7214,g 9218,3、不同能层中的s、p、d、f、g能级最多能容纳的电子数是相同的，

4、各为：,三、构造原理,原子核外电子排布必须遵循一定的能级顺序进行填充构造原理,存在着能级交错,1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-,核外电子排布的构造原理图,练习：试书写N、Cl、K、26Fe原子的 核外电子排布式,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， 简称能量最低原理,思考与交流,电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成【Ne】3s1。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？你能仿照钠原子的简化电子排布式写出O、Si、Fe的简化电子排布式吗？,练习：,1、 比较下列能级大小,2p 3s 3d 4s 4f 5d 4f 6s 5d 6s 3d 4p

5、,2、 写出下列物质的电子排布式并画出原子结构示意图 。,16S 21Sc 26Fe 34Se,外围电子排布式（特征电子排布式）,16S： 1s2 2s2 2p6 3s23p4,21Sc： 1s2 2s2 2p6 3s23p63d1 4s2,26Fe： 1s2 2s2 2p6 3s23p63d6 4s2,34Se： 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4,Ne 3s23p4,Ar 3d14s2,Ar 3d64s2,Ar 3d104s24p4,简化式,道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：原子是不能再分的微粒；同种元素的原子的各种性质和质量都相同；原

6、子是微小的实心球体。从现代原子分子学说的观点看，你认为不正确的是（ ）A 只有 B 只有 C 只有 D ,课堂练习,D,在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量 。在同一能层中，各能级的能量按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 。,越低,增大 。,3S 3P 3d,4.下列各原子的电子排布正确的是 A. Be 1s22s12p1 B. C 1s22s22p2 C. He 1s12s1 D. Cl 1s22s22p63s23p5,BD,5.书写下列原子的电子排布式,S Fe Sc V Se Ga B

7、r,6下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ） A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2,D,第二课时,四、基态与激发态、原子光谱,2基态原子与激发态原子,处于最低能量的原子叫做基态原子,当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量,表现为光的形式,1、能量最低原理：,可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析,用光谱仪摄取,得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,1、判断下列表达是正确还是错误1）1s22p1属于基

8、态；2） 1s22s2 2p63p1属于基态； 3）1s22s2 2p63d1属于激发态；,答案： (1) (2) (3),课堂练习,五、电子云与原子轨道,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。,微观物体的运动特征：,1.电子的质量很小，只有9.1110-31千克；2.核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；3.电子的运动速度很大；,测不准,图中 表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次,电子云的意义：小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。,1s电子在原子核外出现的概率分布图,2.原子轨道量子力学中将电

9、子出现概率在90%之内的空间的电子云轮廓图称为“原子轨道”,(1)S能级的原子轨道（电子云）形状 是以原子核为中心的球体，只有一个伸展方向,能级序数越大，原子轨道半径也越大,(2)P能级原子轨道的形状是纺锤形（或称为哑铃形），其伸展方向是互相垂直的三个方向（Px、Py、Pz）。,P电子原子轨道半径同样随着n增大而增大,P能级原子轨道的形状,六、泡利原理与洪特规则:,（1）泡利原理:每个轨道中最多容纳2个电子，且自旋方向相反。,不同能级中的轨道数：s1 p 3 d5 f 7 g 9,第n能层有n个能级，有 个原子轨道，最多容纳 个电子,n2,2n2,轨道表示式(电子排布图),写出镁原子的电子排布

10、式、电子排布图,1s22s22p63s2,电子排布图,电子排布式,轨道表示式：用每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子的式子。,如：氖原子的轨道表示式,2.洪特规则,3.补充规则,相对稳定的状态,全充满（p6，d10，f14）,全空时（p0，d0，f0）,半充满（p3，d5，f7）,电子排布在同一能级时，总优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。,如：24Cr原子的电子排布式:,1s22s22p63s23p63d54s1,不是3d44s2,科学探究:观察课本P12图1-14。,下列电子排布图中哪个是硼的？,A,B,A,下列电子排布图中哪个是碳的？,Cu,当同一能级的电子排布为全充满、半充

11、满状态时具有较低的能量和较大的稳定性。,C,B,A,A,Cr,电子在原子核外的一个运动空间状态,原子轨道,阅读课本11页表1-2,原子轨道的空间取向,多电子原子中的能级图,注意,1s,2s，2p,4s,4p,4d,4f,3s,3p,3d,1,4,9,16,n2,2,8,18,32,2n2,小结：,1、各原子轨道的能量高低比较,（1）nsnpndnf,（2）1s2s3s4s,（3）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等： 2Px2Py2Pz,2、电子云和原子轨道,（1）能量最低原理,（2）泡利不相容原理,（3）洪特规则,3、核外电子排布规则:,4、核外电子排布图,练习1、下列有关电子云和原子轨道的

12、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 Bs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 Cp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,2下列有关认识正确的是（ ） A各能级的原子轨道数按s、p、d、f 的 顺序分别为1、3、5、7B各能层的能级都是从s能级开始至f 能级结束C各能层含有的能级数为n1个 D各能层含有的电子数为2n2,A,3按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（ ） A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2p C2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p,C,6电子排布在同一能级时，总是（ ）A优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同 B优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反C自由配对，优先占据同轨道，且自旋方向相同D自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方相反,A,4“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是（ ） A构造原理 B泡利原理 C洪特规则 D能量最低原理,B,