高中化学选修三原子结构.pptx
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1、浩瀚宇宙浩瀚宇宙宇宙是如何诞生?原子又是如何宇宙是如何诞生?原子又是如何诞生的呢?诞生的呢?思考思考交流交流第1页/共67页 现代大爆炸宇宙学理论认为,我们所在的宇宙现代大爆炸宇宙学理论认为,我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后越诞生于一次大爆炸。大爆炸后越2 2小时,诞生了大小时,诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后经过或长量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后经过或长或短的发展过程,氢和氦发生原子核的融合反应,或短的发展过程,氢和氦发生原子核的融合反应,分期分批地合成其他元素。分期分批地合成其他元素。第2页/共67页思考与交流宇宙中最丰富的元素是那一种?宇宙年龄有多大?地球年龄有
2、多大?氢元素是宇宙中最丰富的元素,占88.6%(氦约为氢的18),其他90多种元素,它们的原子总数加起来不足1%。至今所有恒星仍在合成元素,而且所有这些元素都是已知的。宇宙年龄距今约140亿年。地球年龄已有46亿年。地球上的元素绝大多数是金属,非金属仅22种。一、原子的诞生完成考点完成考点P P2 2变式变式1-11-1第3页/共67页 19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。原子结构模型探究历程原子结构模型探究历程第4页/共67页原子结构模型探究历程原子结构模型探究历程1904年汤姆生发现了电子,提出了原子结构的“葡萄葡萄干面包干面包”模型英国物理学
3、家英国物理学家汤姆生姆生原子是一个平均分布着正原子是一个平均分布着正电荷的阳极球,其中均匀荷的阳极球,其中均匀镶嵌着嵌着许多多电子,中和了子,中和了电荷,从而形成了中性原子。荷,从而形成了中性原子。完成同步完成同步P P4 4第第2 2题题第5页/共67页1911年英国物理学家卢瑟福(汤姆生的学生)提出了原子核式模型原子结构模型探究历程原子结构模型探究历程原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量,电子在原子核外空间绕核做高速运动。第6页/共67页1949年,大名鼎鼎的杨振宁在美国,和自己的好兄弟邓稼先留下了这张照片。左边杨振宁,右边邓稼先,
4、邓稼先1米80的大个子,身躯凛凛,相貌堂堂,清秀的眉眼能惊艳时光,浑身上下都透出一股正气!他与杨振宁是同乡、校友、第7页/共67页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原子结构模型探究历程原子结构模型探究历程当原子只有一个电当原子只有一个电子时,电子沿特定子时,电子沿特定球形轨道运转;当球形轨道运转;当原子有多个电子时,原子有多个电子时,它们将分布在多个它们将分布在多个球壳中绕核运动。球壳中绕核运动。不同的电子运转轨不同的电子运转轨道是具有一定级差道是具有一定级差的稳定轨道。的稳定轨道。研究核外电研究核外电子排布规律子排布规律第8页/共67页1926
5、年海森伯(玻尔的学生)和薛定谔等提出了原的量子力学模型电子云模型,奠定现代原子结构模型。德国物理学家海森伯WernerHeisenberg,19011976原子结构模型探究历程原子结构模型探究历程奥地利物理学家奥地利物理学家薛定薛定谔E.Schrodinger,18871961第9页/共67页 现代物质结构学说现代物质结构学说氢原子电子云图研究核外电研究核外电子运动规律子运动规律第10页/共67页道尔顿道尔顿实心球实心球模型(模型(18031803)汤姆生汤姆生葡萄干面包葡萄干面包模型(模型(19041904)卢瑟福卢瑟福核式核式模型(模型(19111911)波尔波尔壳式壳式模型(模型(191
6、31913)电子云模型电子云模型(19192626)原子结构模型探究历程原子结构模型探究历程第11页/共67页二、能层与能级1、能层 在多电子的原子核外电子的能量不同,在多电子的原子核外电子的能量不同,按电子的能量差异,可以将核外电子分按电子的能量差异,可以将核外电子分成不同的能层。成不同的能层。第12页/共67页(2)能级能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数:在多电子原子中,同一能层的电子,能量也在多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级。可能不同,还可以把它们分成能级。能级符号能级符号能层序数能层序数表示第一能层表示第一能层S S能级能级第13页/共67页【学与
7、问】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?总结能层最多可容纳的电子数为2n2个。【学与问】1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系?总结第一能层只有1个能级(1s),第二能层有2个能级(2s和2p),第3能层有3个能级(3s、3p和3d),依次类推。即:能级数=能层序数。第14页/共67页【学与问】3.英文字母相同的不同能级中所容纳的最多电子数是否相同?总结不同能层中的s能级,所容纳的电子数是相同的,但能量是不同的。以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7 的二倍!完成考点完成考点P P2 2、同步同步
8、P P1 1第15页/共67页各能层能级能量关系【学与问】4.归纳总结同一能层不同能级能量大小?英文字母相同的不同能级能量大小?总结能量大小:nsnpndnf 1S2S3S4S第16页/共67页 根据归纳总结,试写出K原子结构示意图?猜想一:+192 8 9+192 8 8 1猜想二:问题探究问题探究结论:上述电子填充顺序不是完全按照能层由低到高的顺序排布的,出现了能级交错现象,科学家归纳大量的光谱事实得出能级排布顺序构造原理。第17页/共67页三、构造原理与电子排布式 构造原理:P5随原子核电荷数递增,绝大多数基态原子核外电子的排布按右图所示的能级填充。这种规律称为构造原理。图中每一行代表一
9、个能层,每个小圆圈表示一个能级,圆圈连接方向表示电子填充顺序。【思考】:如何记忆?有何规律?第18页/共67页能级交错:能级交错:有些能层有些能层高的能级高的能级的能量比的能量比能层低的能层低的能级能量能级能量低的现象。低的现象。第19页/共67页76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f1 1、构造原理示意图、构造原理示意图第20页/共67页2、构造原理(绝大多数基态原子核外电子排布的能级顺序):1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 在构造原理示意图中,核外电子并不是按
10、照能层由低在构造原理示意图中,核外电子并不是按照能层由低到高的顺序填入,而是按照示意图的方向即能级能量由低到高的顺序填入,而是按照示意图的方向即能级能量由低到高顺序依次填入,这种排布顺序称为构造原理。到高顺序依次填入,这种排布顺序称为构造原理。思考交流思考交流 根据构造原理归纳总结各能级的能量高根据构造原理归纳总结各能级的能量高低顺序规律低顺序规律第21页/共67页3、构造原理中排布顺序的实质、构造原理中排布顺序的实质各能级的能量高低顺序各能级的能量高低顺序 (1)相同能层的不同能级的能量高低顺序:(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序:(3)不同能层不同能级可由下面的公式得出:nsnpn
11、dnf1s2s3s4s;2p3p4p;3d4dns(n-1)dnp(n为能层序数)ns(n-2)f(n-1)dnp(n为能层序数)完成同步完成同步P P3-53-5第22页/共67页怎样用能层,能级表示原子核外电子排布?思考交流思考交流第23页/共67页4、电子排布式:氢 H钠 Na 铝 Al1s22s22p63s11s22s22p63s23p11s1(1)定义:用核外电子分布的能层及能级上的电子数来表示电子排布的式子。用1、2表示能层,s、p表示能级,在能级符号右上角用数字表示各能级的电子数就可得到基态原子的电子排布式。如:第24页/共67页(2)电子排布式(三步法)第一步:按照构造原理写出
12、电子填入能级顺序第二步:根据各能级容纳的电子数依次填充电子第三步:按照能级顺序排列,不能按照能级填充顺序排列归纳总结归纳总结典例典例26Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 请书写26Fe原子的核外电子排布式。1s22s22p63s23p64s23d6第25页/共67页3 锂Li4 铍Be 5 硼B 6 碳C7 氮N 8 氧O 9 氟F 10 氖Ne1s2 2s11s2 2s21s2 2s22p11s2 2s22p21s2 2s22p31s2 2s22p41s2 2s22p51s2 2s22p6练习练习1请写出第二、三周期请写出第二、三周期3 31818号元素原子的电子排布式。号元
13、素原子的电子排布式。11 钠Na 12 镁Mg 13 铝Al14 硅Si 15 磷P 16 硫S 17 氯Cl18 氩Ar1s2 2s22p63s11s2 2s22p63s21s2 2s22p63s23p11s2 2s22p63s23p21s2 2s22p63s23p31s2 2s22p63s23p41s2 2s22p63s23p51s2 2s22p63s23p6讨论讨论横线处电子排布有什么共性?横线处电子排布有什么共性?第26页/共67页19 钾K:20 钙Ca:21 钪Sc:22 钛Ti:23 钒V:24 铬Cr:25 锰Mn:1s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63
14、s23p63d14s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d34s2请写出第四周期1936号元素原子的基态电子排布式。练习练习21s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p64s21s22s22p63s23p63d54s2第27页/共67页26 铁Fe:27 钴Co:28 镍Ni:29 铜Cu:30 锌Zn:1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s21s22s22p63s23p63d104s2第28页/共67页
15、31 镓Ga:32 锗Ge:33 砷As:34 硒Se:35 溴Br:36 氪Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6第29页/共67页Ne3s1练习:写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗?上式中括号里的符号的意义是该元素上一周期稀有气体电子排布结构ns2np6(He:1s2)Na的简化电子排布:He2
16、s22p4Ne3s23p2Ar3d64s2O:Si:Fe:(3 3)简化电子排布式:将电子排布式中的内层电简化电子排布式:将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加中括号来表示子排布用相应的稀有气体元素符号加中括号来表示的式子。如:的式子。如:第30页/共67页注 意第31页/共67页1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124号铬:29号铜:136号元素中是否都遵循构造原理?讨论讨论(4 4)当当同一同一能级上的电子能级上的电子排布为排布为全充全充满满(p6、d10、f14),半充满,半充满(p3、d5、f7)或全空或全空(p0、d0
17、、f0)时时具有较低能量和较高具有较低能量和较高稳定性。稳定性。总结总结(绝大多数基态原子核外电子排布遵循构造原理,(绝大多数基态原子核外电子排布遵循构造原理,在追求低能量和高稳定的路上虽有坎坷和挫折,坚在追求低能量和高稳定的路上虽有坎坷和挫折,坚持理想和追求,不退缩不放弃!)持理想和追求,不退缩不放弃!)第32页/共67页一切自然变化进行的方向都是使能量降低,因为一切自然变化进行的方向都是使能量降低,因为能量较低的状态比较稳定,此谓能量最低原理。能量较低的状态比较稳定,此谓能量最低原理。人是自然界的一员,也适用于此原理。所以人才人是自然界的一员,也适用于此原理。所以人才会通过各种方式发泄和排
18、解自己的各种能量。这会通过各种方式发泄和排解自己的各种能量。这其中包括喜怒哀乐等情绪以运动。不过释放能量其中包括喜怒哀乐等情绪以运动。不过释放能量的方式还是要注意的,如小孩本身不能存储过多的方式还是要注意的,如小孩本身不能存储过多的情绪,想哭就哭、想笑就笑,没有太大的冲击;的情绪,想哭就哭、想笑就笑,没有太大的冲击;而成人能够容纳很多的能量,所以感情更深沉丰而成人能够容纳很多的能量,所以感情更深沉丰富。但也有弊端,如果这些能量不能合理的排解,富。但也有弊端,如果这些能量不能合理的排解,一旦冲垮理智的大坝,后果不堪设想。一旦冲垮理智的大坝,后果不堪设想。因此因此我们我们提升自身修养与胸怀的同时,
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