原子結(jié)構(gòu)講課

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1、第一章第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) 第一課時(shí)第一課時(shí)1-3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變?cè)咏Y(jié)構(gòu)模型的演變科學(xué)探索科學(xué)探索物質(zhì)是由什么構(gòu)成的？物物質(zhì)是由什么構(gòu)成的？物質(zhì)是否無(wú)限可分質(zhì)是否無(wú)限可分1-3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變?cè)咏Y(jié)構(gòu)模型的演變德謨克利特德謨克利特公元前公元前公元前公元前5 5世紀(jì)，希臘哲世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為認(rèn)為 ：萬(wàn)物是由大量：萬(wàn)物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。成的，即原子。在你眼中在你眼中? ? 在化學(xué)家眼中在化學(xué)家眼中? ? OHH+-1-3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變?cè)咏Y(jié)構(gòu)模型的演變一滴水一滴水

2、【你知道嗎你知道嗎】水由水分子構(gòu)成水由水分子構(gòu)成食鹽由食鹽由NaNa+ +、ClCl- - 離子構(gòu)成離子構(gòu)成銅是由銅原銅是由銅原子直接構(gòu)成子直接構(gòu)成CuCuNaClNaCl1-3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變?cè)咏Y(jié)構(gòu)模型的演變化學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)化學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造造3500035000多萬(wàn)種化學(xué)物多萬(wàn)種化學(xué)物質(zhì)，其中兩千多萬(wàn)種質(zhì)，其中兩千多萬(wàn)種化學(xué)物質(zhì)大多數(shù)由原化學(xué)物質(zhì)大多數(shù)由原子構(gòu)成子構(gòu)成, ,而人類(lèi)對(duì)原子而人類(lèi)對(duì)原子的認(rèn)識(shí)和探索已經(jīng)歷的認(rèn)識(shí)和探索已經(jīng)歷了了25002500多年直到多年直到2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，科學(xué)家年代，科學(xué)家才用掃描隧道顯微鏡才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體表面的原觀察到物體表

3、面的原子子1-3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變?cè)咏Y(jié)構(gòu)模型的演變把把Si表面原子拔出表面原子拔出,寫(xiě)出最小的漢字寫(xiě)出最小的漢字原子結(jié)構(gòu)理論模型發(fā)展史：18051805年年 道爾頓的原子模型道爾頓的原子模型 微小的、不可再分的實(shí)心球體。微小的、不可再分的實(shí)心球體。19041904年年 湯姆生的葡萄干布丁模型湯姆生的葡萄干布丁模型 正電荷像流體一樣均勻分布在原子中，正電荷像流體一樣均勻分布在原子中，電子就像葡萄干一樣散布在正電荷中，它們電子就像葡萄干一樣散布在正電荷中，它們的負(fù)電荷與那些正電荷相互抵消。的負(fù)電荷與那些正電荷相互抵消。 19111911年年 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型原子的全部正

4、電荷在原子核內(nèi)，且?guī)自拥娜空姾稍谠雍藘?nèi)，且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在原子核內(nèi)部，帶負(fù)電乎全部質(zhì)量均集中在原子核內(nèi)部，帶負(fù)電的電子在核空間進(jìn)行高速的繞核運(yùn)動(dòng)。的電子在核空間進(jìn)行高速的繞核運(yùn)動(dòng)。 1-3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變?cè)咏Y(jié)構(gòu)模型的演變宇宙大爆炸一、一、原子的誕生原子的誕生 宇宙大爆炸 1932 1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)理論：整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)“原始原子原始原子”中，后來(lái)發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開(kāi)，中，后來(lái)發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開(kāi)，形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時(shí)，誕生了形成了我們的宇宙。大爆炸后兩

5、小時(shí)，誕生了大量的大量的H H、少量的、少量的HeHe及極少量的及極少量的Li Li，然后經(jīng)過(guò)，然后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)或短的發(fā)展過(guò)程，以上元素發(fā)生原子核的熔長(zhǎng)或短的發(fā)展過(guò)程，以上元素發(fā)生原子核的熔合反應(yīng)，分期分批的合成了其它元素。合反應(yīng)，分期分批的合成了其它元素。宇宙大爆炸閱讀課本后回答：氫元素宇宙中最豐富的閱讀課本后回答：氫元素宇宙中最豐富的元素占元素占88.6%88.6%（氦（氦1 18 8），另外還有），另外還有9090多多種元素，宇宙年齡距近約種元素，宇宙年齡距近約140140億年，地球年億年，地球年齡已有齡已有4646億年。億年。思考？思考？有誰(shuí)知道宇宙中最豐富的元素是那一種？有誰(shuí)知道宇宙中最豐

6、富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？回答：回答：1、概念：原子是化學(xué)變化中的最小微粒。、概念：原子是化學(xué)變化中的最小微粒。（1）原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種基本微粒。）原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種基本微粒。（2）原子可以構(gòu)成分子。）原子可以構(gòu)成分子。（3）原子在化學(xué)反應(yīng)中不能再分。）原子在化學(xué)反應(yīng)中不能再分。 （4）在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類(lèi)不變，原子的數(shù)目不變。）在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類(lèi)不變，原子的數(shù)目不變。（5）原子和分子的主要區(qū)別是：分子在化學(xué)反應(yīng)中可再分成原子，）原子和分子的主要區(qū)別是：分子在化學(xué)反應(yīng)中可再分成原子， 而原子不能再分。而原子不

7、能再分。一一.原子原子原子原子2、結(jié)構(gòu)：原子盡管很小，用化學(xué)方法不能再分，但用其它方法可、結(jié)構(gòu)：原子盡管很小，用化學(xué)方法不能再分，但用其它方法可 以再分。以再分。（1）的空間內(nèi)做這高速運(yùn)動(dòng)的空間內(nèi)做這高速運(yùn)動(dòng)在核外一個(gè)相對(duì)很大在核外一個(gè)相對(duì)很大核外電子核外電子積的十萬(wàn)分之一積的十萬(wàn)分之一體積很小約占原子體體積很小約占原子體中子中子質(zhì)子質(zhì)子原子核原子核原子原子二二 能層與能級(jí)能層與能級(jí)能層是將核外電子按電子能量差異分成的是將核外電子按電子能量差異分成的能層一一二二三三四四五五 六六 七七 、符號(hào)KLMNOPQ 、容納最多電子數(shù)28183250、每一能層容納最多電子數(shù)每一能層容納最多電子數(shù)能級(jí)與最

8、多容納電子數(shù)能級(jí)與最多容納電子數(shù)在同一能層中，能量也可能不同，又可以把它們分為不同能級(jí) 一一 二二 三三 四四 五五1 1、原子核外電子的每一能層最多可容納的、原子核外電子的每一能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)電子數(shù)與能層序數(shù)n n存在什么關(guān)系？存在什么關(guān)系？2 2、不同的能層分別有多少個(gè)能級(jí)，與能層、不同的能層分別有多少個(gè)能級(jí)，與能層的序數(shù)的序數(shù)n n存在什么關(guān)系？存在什么關(guān)系？3 3、s s、p p、d d、f f能級(jí)所容納的電子數(shù)怎樣？能級(jí)所容納的電子數(shù)怎樣？4 4、每一個(gè)能層所包含能級(jí)從哪個(gè)能級(jí)開(kāi)始、每一個(gè)能層所包含能級(jí)從哪個(gè)能級(jí)開(kāi)始 的？依次是什么能級(jí)？的？依次是什么能級(jí)？ 5 5、

9、 “4f 8” “4f 8”的含義是什么？的含義是什么？學(xué)與問(wèn)：學(xué)與問(wèn)：（1）各電子層最多能容納各電子層最多能容納2n2個(gè)電子。個(gè)電子。 即：電子層序號(hào)即：電子層序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 代表符號(hào)代表符號(hào) K L M N O P Q 最多電子數(shù)最多電子數(shù) 2 8 18 32 50 72 98（2）最外層電子數(shù)目不超過(guò)最外層電子數(shù)目不超過(guò)8個(gè)（個(gè)（K層為最外層時(shí)層為最外層時(shí) 不超過(guò)不超過(guò)2個(gè)）；次外層電子數(shù)最多不超過(guò)個(gè)）；次外層電子數(shù)最多不超過(guò)18 個(gè)；倒數(shù)第三層不超過(guò)個(gè)；倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。個(gè)。原子核外電子排布規(guī)律：原子核外電子排布規(guī)律：（3）核外電子總是盡先排滿能量最低、離核最近

10、核外電子總是盡先排滿能量最低、離核最近 的電子層，然后才由里往外，依次排在能量的電子層，然后才由里往外，依次排在能量 較高電子層。而失電子總是先失最外層電子。較高電子層。而失電子總是先失最外層電子。注意：注意： 以上幾點(diǎn)是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解，以上幾點(diǎn)是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解，必須同時(shí)滿足各項(xiàng)要求。必須同時(shí)滿足各項(xiàng)要求。課堂練習(xí) 根據(jù)核外電子排布規(guī)律，寫(xiě)出16S 、18Ar 、19K、26Fe的原子結(jié)構(gòu)示意圖答案：+162 8 616S+182 8 818Ar+1912 8 819K+2622 8 1426Fe三三 構(gòu)造原理與電子排布式構(gòu)造原理與電子排布式 隨著原子核數(shù)的增隨著原子核

11、數(shù)的增加，絕大多數(shù)元素的核加，絕大多數(shù)元素的核外電子的排布將遵循外電子的排布將遵循右右圖圖的排布順序，稱為的排布順序，稱為構(gòu)構(gòu)造原理造原理。電子填充的先后順序電子填充的先后順序（ 構(gòu) 造 原 理 ）（ 構(gòu) 造 原 理 ）：1 1s s 2 2s s2 2p p3 3s s3 3p p4 4s s3 3d d4 4p p5 5s s4 4d d5 5p p6 6s s4 4f f5 5d d6 6p p7 7s s5 5f f6 6d d7 7p p比較同能層，不同能層s,p,d能量高低？多電子原子中，電子填充原子軌道時(shí)，原子多電子原子中，電子填充原子軌道時(shí)，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：軌道

12、能量的高低存在如下規(guī)律：相同電子層上能級(jí)能量的高低：相同電子層上能級(jí)能量的高低：ns ns np np nd nd nf nf不同電子層上能級(jí)能量高低不同電子層上能級(jí)能量高低：1s1s 2s2s 3s3s 4s 2p4s 2p 3p3p 4p 3d4p 3d 4d4dnsns (n-2)f(n-2)f (n-1)d(n-1)d npnp原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布K L M N O1氫H1s12氦He1s23鋰Li1s2 2s14鈹Be 5硼B(yǎng)1s2 2s22p1 10氖Ne1s2 2s22p611鈉Na 12鎂Mg1s2 2s22p6 3s213鋁Al 1 1、元素周期表中鈉的電子排布寫(xiě)

13、成、元素周期表中鈉的電子排布寫(xiě)成Ne3sNe3s1 1， 是什么是什么意義？模仿寫(xiě)出意義？模仿寫(xiě)出8 8號(hào)、號(hào)、1414號(hào)、號(hào)、2626元素簡(jiǎn)化的電子排布式？元素簡(jiǎn)化的電子排布式？ 2 2、查元素周期表中銅、鉻外圍電子排布，它們是否符、查元素周期表中銅、鉻外圍電子排布，它們是否符合構(gòu)造原理，你從中總結(jié)出什么規(guī)律？合構(gòu)造原理，你從中總結(jié)出什么規(guī)律？思考：思考： 1 1、 稀有氣體結(jié)構(gòu)，稀有氣體結(jié)構(gòu)，OO：He 2sHe 2s2 22p2p4 4 Si Si：Ne Ne 3s3s2 23p3p2 2 Fe Fe：Ar 3dAr 3d6 64s4s2 2。 2 2、CuCu：Ar3dAr3d1010

14、4s4s1 1 Cr Cr：Ar3dAr3d5 54s4s1 1 如如CuCu根據(jù)構(gòu)造原理根據(jù)構(gòu)造原理先排先排4s4s再排再排3d3d，實(shí)際上采取了，實(shí)際上采取了3d3d全充滿，全充滿，4s4s半充滿的狀態(tài)半充滿的狀態(tài)。交流：交流：第二課時(shí)第二課時(shí)第一節(jié)第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)節(jié)日焰火與核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)。節(jié)日焰火與核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)。 節(jié)日五顏六色的焰火是否是化學(xué)變化？節(jié)日五顏六色的焰火是否是化學(xué)變化？若不是化學(xué)變化，與電子存在什么關(guān)系？若不是化學(xué)變化，與電子存在什么關(guān)系？ 討論討論 : :回答回答: : 各種焰色反應(yīng)是由對(duì)應(yīng)的各種元素決定的。鈣、各種焰色反應(yīng)是由對(duì)應(yīng)的各種元素決定的。鈣

15、、鍶、鋇以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在高溫火焰中，鍶、鋇以及堿金屬的揮發(fā)性化合物在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激發(fā)到了高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是高態(tài)，該電子處于激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約十分不穩(wěn)定的，在極短的時(shí)間內(nèi)（約1010s s）便躍）便躍遷到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能遷到基態(tài)或較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能量以一定波長(zhǎng)的光能形式釋放出來(lái)。由于各種元量以一定波長(zhǎng)的光能形式釋放出來(lái)。由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放

16、的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到了各種色好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)光范圍，于是我們就看到了各種色彩。彩。 激光的產(chǎn)生與電子躍遷有關(guān)激光的產(chǎn)生與電子躍遷有關(guān) 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜1868年年8 8月月1818日，法國(guó)天文學(xué)家詹森赴印度觀察日全食，日，法國(guó)天文學(xué)家詹森赴印度觀察日全食，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤(pán)背面如出的紅色火焰，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤(pán)背面如出的紅色火焰，看見(jiàn)有彩色的彩條，是太陽(yáng)噴射出來(lái)的幟熱其他的光譜?？匆?jiàn)有

17、彩色的彩條，是太陽(yáng)噴射出來(lái)的幟熱其他的光譜。他發(fā)現(xiàn)一條黃色譜線，接近鈉光譜總的他發(fā)現(xiàn)一條黃色譜線，接近鈉光譜總的D1D1和和D2D2線。日蝕線。日蝕后，他同樣在太陽(yáng)光譜中觀察到這條黃線，稱為后，他同樣在太陽(yáng)光譜中觀察到這條黃線，稱為D3D3線。線。18681868年年1010月月2020日，英國(guó)天文學(xué)家洛克耶也發(fā)現(xiàn)了這樣的日，英國(guó)天文學(xué)家洛克耶也發(fā)現(xiàn)了這樣的一條黃線。一條黃線。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，認(rèn)識(shí)到是一條不屬于任何已知元素的新經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，認(rèn)識(shí)到是一條不屬于任何已知元素的新線，是因一種新的元素產(chǎn)生的，把這個(gè)新元素命名為線，是因一種新的元素產(chǎn)生的，把這個(gè)新元素命名為 helium，來(lái)自希臘文，

18、來(lái)自希臘文helios（太陽(yáng)），元素符號(hào)定為（太陽(yáng)），元素符號(hào)定為He。這是第一個(gè)在地球以外，在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。為了紀(jì)。這是第一個(gè)在地球以外，在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。為了紀(jì)念這件事，當(dāng)時(shí)鑄造一塊金質(zhì)紀(jì)念牌，一面雕刻著駕著四念這件事，當(dāng)時(shí)鑄造一塊金質(zhì)紀(jì)念牌，一面雕刻著駕著四匹馬戰(zhàn)車(chē)的傳說(shuō)中的太陽(yáng)神阿波羅（匹馬戰(zhàn)車(chē)的傳說(shuō)中的太陽(yáng)神阿波羅（Apollo）像，另一）像，另一面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫(xiě)著：面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫(xiě)著：1868年年8月月18日太陽(yáng)突出物分析。日太陽(yáng)突出物分析。 光譜分析光譜分析利用原子光譜線上的特征譜線來(lái)鑒定元素。利用原子光譜線上的特征譜線來(lái)鑒定元素。 閱讀

19、科學(xué)史話閱讀科學(xué)史話玻爾與光譜。體會(huì)玻爾與光譜。體會(huì)“類(lèi)比類(lèi)比”是一種是一種科學(xué)思維方法；體會(huì)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義?？茖W(xué)思維方法；體會(huì)理論對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)意義。 拓展： 1、光譜：按一定次序排列的彩色光帶。 2、光譜分析：由于每一種元素都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。 3、光譜分析的的原理：利用發(fā)射光譜和吸收光譜。 4、光譜分析的應(yīng)用：發(fā)現(xiàn)新元素和研究天體的化學(xué)組成。電子云與原子軌道電子云與原子軌道: 1 1、電子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：只能通過(guò)確定它在原子核外各、電子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：只能通過(guò)確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率，而無(wú)法確定某個(gè)時(shí)刻處于原子核處出現(xiàn)的概

20、率，而無(wú)法確定某個(gè)時(shí)刻處于原子核外空間外空間核核處。處。1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖 s s電子軌道都是球形的電子軌道都是球形的 p能級(jí)原子軌道圖能級(jí)原子軌道圖 d d原子軌道是花瓣形的；原子軌道是花瓣形的；f f軌道形狀更復(fù)雜。軌道形狀更復(fù)雜。 S S原子軌道最多能容納原子軌道最多能容納2 2個(gè)電子；個(gè)電子；p p原子原子軌道最多能容納軌道最多能容納6 6個(gè)電子；個(gè)電子；d d原子軌道最原子軌道最多能容納多能容納1010個(gè)電子。個(gè)電子。 泡利不相容原理：一個(gè)原子軌道里最多容泡利不相容原理：一個(gè)原子軌道里最多容納兩個(gè)電子，且自旋方向相反。納兩個(gè)電子，且自旋方

21、向相反。 洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋軌道時(shí)，總是優(yōu)先占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同。方向相同。一個(gè)原子軌道可用一個(gè)一個(gè)原子軌道可用一個(gè)表示，如表示，如OO：（4 4）電子自旋：）電子自旋： 原子核外電子還有一種稱為原子核外電子還有一種稱為“自旋自旋”的運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)。 原子核外電子的自旋可以有兩種不原子核外電子的自旋可以有兩種不同的狀態(tài)，通常人們用向上箭頭同的狀態(tài)，通常人們用向上箭頭“”和向下箭頭和向下箭頭“”來(lái)表示這兩種不同的來(lái)表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。自旋狀態(tài)。 每個(gè)軌道最多只能容納兩個(gè)自旋狀每個(gè)軌道最多只能容納兩個(gè)自旋狀態(tài)不同的電子態(tài)不同的電子電子平行自旋：電子平行自旋：電子反向自旋：電子反向自旋：電子的自旋狀態(tài)電子的自旋狀態(tài)電子層電子層原子軌原子軌道類(lèi)型道類(lèi)型原子軌道原子軌道數(shù)目數(shù)目可容納的可容納的電子數(shù)目電子數(shù)目1 1 K K1s1s2 2 L L2s2s，2p2p3 3 M M3s3s，3p3p，3d3d4 4 N N4s4s，4p4p，4d4d，4f4fn n1 12 24 48 89 9181816163232n n2 22n2n2 2總結(jié)：總結(jié)：各電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)各電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)