化学选修3 1.1原子结构ppt课件.ppt
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1、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,原子结构,第一章原子结构与性质第一节原子结构,背景知识回顾,1、 什么叫电子层?在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动,这种不同的区域称为电子层,2、原子核外电子排布有哪些规律?,(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层,然后由里向外,依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。(4
2、)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个),倒数第三层电子数目不能超过32个。,背景知识回顾,原子概念和原子结构模型演变简介,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
3、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,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
4、子,带核原子结构模型,轨道原子结构模型,电子云模型,宇宙大爆炸模拟图,宇宙大爆炸,大量的氢少量的氦极少量的锂,其他元素,一.开天辟地原子的诞生,1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论,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。,原子的结构,核电荷数=核内质子数=核外电子数,质量数=质子数+中子数,我们已经知道,多电子原子的核外电子的能量是不同的。原子核外电子是怎样排布的呢?,二、能层与能级,1.能层(即电子层)(1)概念:多电子原子的核外电子的能量是不同的,按电子的能量差异,可以将
5、核外电子分成不同的能层。即电子层,(2)表示方法及各能层最多容纳的电子数,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,钠的原子结构示意图为:,11个电子分布在3个不同的能层,处于不同能层的电子的能量肯定不同;那么,处于L层的8个电子其能量是否都相同呢?,2.能级(即电子亚层),(1)概念: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。即亚层,(2)表示方法及各能级所容纳的最多电子数:,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?2、不同能层分别有多少个能级,与能层的序数间存在什么关系?,(所含
6、能级个数能层序数 n),(2n2 ),s 122,p 326,d 5210,f 7214,g 9218,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,分别是1、3、5、7的2倍即2 、 6 、 10 、 14,3、英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同?,温馨提醒I.能级符号:ns、np、nd、nf(n代表能层)II.能级能量关系(1)同能层不同能级,能级越高,能量越高:如:E3s E3p E3d (2)不同能层同种能级,能层序数越大,能量越高,如E1s E2s E3s E4sIII.各能层拥有的能级种数:能级种数 = 该能层序数IV.各能级容纳的最多电子数ns:
7、2;np:6;nd:10;nf:14,?疑问,原子的核外电子可以完全按能层次序排布,填满一个能层再开始下一个能层吗? 为什么钾原子的排布不是2、8、9,而是2、8、8、1呢?,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-,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,2、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。,练习
8、: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,请根据构造原理,写出下列元素原子的电子排布式:(1)N 。(2)Ne 。(3)S 。(4)Ca 。(5)29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 (6)32Ge 1s22s22p63s23p63d104s24p2,K的电子排布式:1s22s22p63s23p64s1Fe的电子排布式:1s22s22p63s23p63d64s229Cu的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1 32Ge的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104
9、s24p2注:书写电子排布式时,能层低的能级写在左边,不能按填充顺序写(电子按能量由低到高顺序填充,遵循构造原理),原子实:电子排布式书写过繁,可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”。以稀有气体的元素符号外加方括号表示。钠Na的核外电子排布为:1s22s22p63s1,其中第1、2电子层与原子核组成原子实,也可写作Ne3s1。 Ne是指与氖 Ne(1s22s22p6)的结构相同。钾K的电子排布为:1s22s22p63s23p64s1,也可写作Ar4s1。铜Cu为:1s22s22p63s23p63d104s1,也可写作Ar3d104s1。,3.简化电子排布式:,Ne3s1,写出第8
10、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 SiNe3s23p2 FeAr3d64s2,钠 Na的简化电子排布式:,书写简化电子排布式时要特别注意第四周期元素的3d能级。如将Br写成Ar4s24p5是错的,而应该为Ar3d104s24p5。,说明:在化学反应中,原子的外围电子发生变化而“原子实”不受影响,所以描述原子核外电子排布时,也可以省去“原子实”,仅写出原子的外围电子排布式(对主族元素的原子,外围电子又称价电子),O:2s22p4 Si:3s23p2Fe:3d64s2,外围电子排
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