高二化学原子结构课件.ppt

化学研究的是构成宏观物体的物质。,一、研究物质的组成与结构,二、研究物质的性质、变化、合成,二者的关系如何？,结构决定性质、性质反映结构,分子结构,原子结构,晶体结构,结构,性质,决定,原子结构,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,宇宙大爆炸,大量的氢大量的氦极少量的锂,其他元素,一.开天辟地原子的诞生,第一节 原子结构,1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论,1、原子的诞生,宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？,氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦18），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。,2、人类认识原子的过程,人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。,近代原子论,发现电子,带核原子结构模型,轨道原子结构模型,电子云模型,近代科学原子论（1803年）,一切物质都是由最小的不能再分的粒子原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。,英国化学家道尔顿（J.Dalton , 17661844),道尔顿原子模型,原子并不是构成物质的最小微粒 汤姆生发现了电子(1897年),电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。,英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson ,18561940）,汤姆生原子模型,汤姆生原子模型,粒子散射实验（1909年）原子有核,卢瑟福和他的助手做了著名粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：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。,英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,18711937),卢瑟福原子模型,卢瑟福原子模型,玻尔原子模型（1913年）,玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。,丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,18851962),玻尔原子模型,玻尔原子模型,电子云模型,电子云模型（现代物质结构学说）,现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少。电子在核外空间的概率分布图就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。 如：氢原子的电子云,电子云,现代物质结构学说,3、原子的构成,原子,原子核,核外电子,质子,中子,二、核外电子排布规律,1、核外电子的运动特征,、电子具有波粒二象性，不遵循经典的力学理论，遵循量子力学规律。、没有固定的运动轨迹，也无法测出某一时刻具体位置，遵循概率分布统计规律。,2、能层与能级,（1）能层,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，可以将核外电子分成不同的能层。,依据核外电子的能量不同：离核远近：近 远 能量高低：低 高,核外电子分层排布,（2）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，能量可以不同，还可以把它们分成能级。,【思考】1.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？,【思考】 2. 不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？,3、构造原理与能量最低原理,构造原理：随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,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 ： nsnpndnf2)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: ns (n-2)f (n-1)d np (n为能层序数),-各能级的能量高低顺序,构造原理中排布顺序的实质,4) 不同层不同能级可由下面的公式得出:,-各能级的能量高低顺序,n+l 数值大的能量高，数值相同的由n决定。,1234567KLMNOPQ,n =,l =,0123spdf,4、电子排布式：,氢 H钠 Na 钾 K,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p64s1,1s1,用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。,写出第四周期元素的原子核外电子排布式,请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：（1）N 。（2）Ne 。（3）S 。（4）Ca 。（5）29Cu 。（6）32Ge 。,原子的简化电子排布：,Ne3s1,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？,上式方括号里的符号的意义是：,该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构,O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2,钠 Na的简化电子排布：,2构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低，若以E 表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 AE(3s)E(2s)E(1s) BE(3s)E(3p)E(3d) CE(4f)E(4s)E(3d) DE(5s)E(4s)E(4f),1一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是( )A +1 B +2 C +3 D -1,3下列各原子或离子的电子排布式错误的是A、Al 1s22s22p63s23p1 B、O2- 1s22s22p6C、Na+ 1s22s22p6 D、 Si 1s22s22p24下列表达方式错误的是A 甲烷的电子式 B 氟化钠的电子式 C 硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4 D 碳12原子 126C,5、电子云与原子轨道,（1）电子云,电子在原子核外出现的概率密度分布图。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。,（2）原子轨道,电子云的轮廓图称为原子轨道,概率分布图(电子云),电子云轮廓图的制作过程,原子轨道,s能级的原子轨道图,ns能级的各有1个轨道,呈球形,能级的原子轨道图,np能级的各有3个轨道,呈纺锤形， 3个轨道相互垂直。,五、电子云与原子轨道,2. 原子轨道,d能级的原子轨道图,五、电子云与原子轨道,2. 原子轨道,f能级的原子轨道图,6、原子核外电子排布规律,6、原子核外电子排布规律,（1）能量最低原理,（2）泡利不相容原理,在同一个原子里，不存在四个方面的运动状态完全相同的电子,电子优先占据能量较低的轨道,1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反,6、原子核外电子排布规律,（1）能量最低原理,（2）泡利不相容原理,（3）洪特规则,当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同,当同一能级的电子排布为全充满、半充满状态时具有较低的能量和较大的稳定性,7、轨道表示式,写出基态铜原子的电子排布式、轨道表示式,写出Fe、Fe2+、Fe3+的电子排布式,写出Br、I 电子排布式、轨道表示式、价电子排布式、价电子轨道表示式,以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。,1s22s22p63s23p63d64s2,1s22s22p63s23p63d5,3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息?,判断下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么原理？（1）Al：1s22s22p63s13p2 （2）Cl：1s22s22p63s23p5（3）S：1s22s22p63s33p3 （4）K：1s22s22p63s23p63d1 (5)24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2,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,基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有A1种 B2种 C3种 D8种,已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式（即电子排布图），其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是,A B C D,若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是A该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子B该元素原子核外共有5个电子层 C该元素原子的M能层共有8个电子 D该元素原子最外层共有3个电子,（3）基态与激发态的关系,8、基态与激发态、光谱,（1）基态原子：处于最低能量的原子叫基态原子。,（2）激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。,吸收能量,释放能量,1s22s22p63s2,1s22s22p63s13p1,吸收能量,释放能量,（4）原子光谱:,不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。,（5）光谱分析：,在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。,化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等,（6） 光谱分析的应用：,通过原子光谱发现许多元素。,如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。,下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的,能层、能级、电子云、原子轨道、自旋、构造原理、能量最低原理、泡利原理、 洪特规则、电子排布式、轨道表示式、 价电子、未成对电子、基态、激发态、 吸收光谱、发射光谱,关键词,下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_是原子由基态转化为激发态时的光谱，图_是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。,现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可有s、p、d、f、g、h等亚层，各亚层分别有1、3、5、个轨道。试根据电子填入轨道的顺序预测：（1）第8周期共有 种元素；（2）原子核外出现第一个6f电子的元素的原子序数是 ；（3）根据“稳定岛”假说，第114号元素是一种稳定同位素，半衰期很长，可能在自然界都可以找到。试推测第114号元素属于 周期， 族元素，原子的外围电子构型是,下列有几元素的核外电荷数，其中最外层电子数目最多的是（ ）A、8 B、14 C、18 D、20由下列微粒的最外层电子排布，能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置的是（ ） A1s2 B3s23p1 C2s22p6 Dns2np3,_ ,简称能量最低原理。_叫做基态原子,当基态原子的电子吸收能量后，电子会_，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将_能量。光（辐射）是电子_能量的重要形式之一。,原子的电子排布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,跃迁到较高能级,释放,释放,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的_光谱或_光谱，总称_光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为_。,吸收,发射,原子,光谱分析,1、以下能级符号正确的是 A、6s B、2d C、3f D、7p,2、下列各能层中不包含p能级的是A. N B. M C. L D. K,3、原子核外P能层和p能级可容纳的最多电子数分别为A 、32和2 B 、50和6 C 、72和6 D、86和10,4.下列有关认识正确的是A各能级上最多的电子按s、p、d、f的顺序分 别为2、6、10、14B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 D各能层含有的电子数为2n2,5、下列各组微粒中，各能层电子数均达到2n2个的是 A.Ne和 Ar B.H-和Na+C.Ne和Cl- D.F-和S2-,科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷的数目有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是（ ）A两粒子的1s能级上电子的能量相同B两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同C两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同D两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同,按所示格式填写下表有序号的表格：,按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。A的原子中只有一个能层且只含1 个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）：（2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）：,（3）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过_反应来实现；检验某溶液中是否含有B的离子，通常所用的试是_和_。（4）写出E的元素符号_，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是_。,X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是 ；其轨道表示式为 ；R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则R原子可能是 、 ；Y原子的核电荷数为33，其外围电子排布是 ，其在元素周期表中的位置是 ，,有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中C、E是金属元素；A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：（1）由这五种元素组成的一种化合物是（写化学式）_。（2）写出C元素基态原子的电子排布式_。（3）用轨道表示式表示D元素原子的价电子构型_。,下列原子或离子核外未成对电子数目为5的是 AP BFe3+ CCr DCu,下列分别用电子排布式或轨道表示式表示的原子基态（能量最低状态）核外电子排布是否正确？并说明理由。,O 1s22s12p5 Ca 1s22s22p63s23p63d2,下列情况下的两个电子的能量是否相等？（1）分别处于3px和3py轨道上的两个电子。_。（2）分别处于2px和3py轨道上的两个电子。_。（3）分别处于3px轨道上的两个自旋相反的电子。_。,写出下列元素的名称和原子序数，写出它们的原子的电子排布式。（1）地壳中含量最高的金属元素；（2）单质在常温下为液态的非金属元素；（3）最外层为L层、基态原子中未成对电子数最多的元素；（4）原子序数最小、基态原子具有1个3d电子的元素；（5）基态原子中次外层有5个未成对电子而最外层只有成对电子的元素；（6）原子基态时被电子占据的轨道有9个，其中6个被电子占满的元素；,