化学选修3原子结构课件.ppt

1、第一章原子结构与性质第一章原子结构与性质第一节原子结构第一节原子结构1公元前公元前5世纪，希腊哲学家世纪，希腊哲学家德德谟克利特谟克利特等人认为等人认为 ：万物是由：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，大量的不可分割的微粒构成的，即原子。即原子。219世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家道尔顿道尔顿提出近提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。分割的实心球体。1、一切物质都是由不可见的、不可分割、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、同种类的原子在质量、形

2、状和性质上完全相同，不同种类的原子则不同全相同，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。、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。简单原子的质量总和。3 318971897年英国科学家年英国科学家汤姆生汤姆生发现了电子。发现了电子。原子是一个平均分配着正电荷的粒子，其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，从而中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成中性原子形成中性原子41911年，英国物理学

3、家年，英国物理学家卢瑟福卢瑟福电子绕核旋转的原子结构模型电子绕核旋转的原子结构模型51913年，丹麦科学家年，丹麦科学家玻尔玻尔核外电核外电子分层排布的原子结构模型子分层排布的原子结构模型620世纪世纪20年代中期，奥地利物理学家年代中期，奥地利物理学家薛定谔薛定谔等人以等人以量子力学量子力学为基础为基础电子云电子云模型模型近近代代原原子子论论发发现现电电子子带核原子结构模型带核原子结构模型轨道原子结构模型轨道原子结构模型1.德谟克利特的古代原子学说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）道尔顿的近代原子学说（模型）3.汤姆生原子模型汤姆生原子模型4.卢瑟福原子模型卢瑟福原子模

4、型5.玻尔原玻尔原 子模型子模型6.电子云模型电子云模型原子结构的衍变过程原子结构的衍变过程原子原子原子核原子核核外电子核外电子 质子质子 中子中子核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数质量数质量数=质子数质子数+中子数中子数按原子核外电子能量的差异，可以将核外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。电子分为不同的能层即电子层。二、能层与能级二、能层与能级1.能层：（能层：（即电子层）即电子层）能层能层12345n符号符号KLMNO212222232 2422522n2（1）先排能量低的电子层，再排能量高的）先排能量低的电子层，再排能量高的 电电

5、子层，由里往外。子层，由里往外。（2）每一层最多容纳电子数：）每一层最多容纳电子数：2n2个。个。（3）最外层电子数不超过）最外层电子数不超过8个个 （K层为最外层时不超过层为最外层时不超过2个）。个）。（4）次外层电子数不超过）次外层电子数不超过18个，个， 倒数第三层不超过倒数第三层不超过32个。个。核外电子的排布规律核外电子的排布规律:规定：任一能层的能级总是从规定：任一能层的能级总是从 s 能级开始，能级开始， 依次称依次称p、d、f、g能级能级在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能在多电子原子中，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）不同，可以将它们分

6、为不同的能级（既亚层）2、能级、能级:（既电子亚层）（既电子亚层）能层能层 K L M N O能级能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 最多最多电子电子数数2 2 6 2 6 10 2 6 10 141、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电、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子数与能层的序数(n)间存在什么关系？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、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？间存在什么关系？（所含能级个数能层序数（所含能级个数能层序数 n）（2n2 ）s 122p 326d 5210f 7

7、214g 9218不同能层中的不同能层中的s s、p p、d d、f f、g g能级能级最多最多能能容纳的电子数是相同的，各为：容纳的电子数是相同的，各为：3、英文字母相同的不同能级中所、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？能容纳的最多电子数是否相同？三、构造原理三、构造原理原子核外电子排布必须遵循原子核外电子排布必须遵循一定的能级顺序进行填充一定的能级顺序进行填充构造原理构造原理存在着能级交错存在着能级交错1s-2s-2p-3s-3p-4s-1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-3d-4p-5s-4d-核外电子排布的核外电子排布的构造原理图构造原理图练

8、习：练习：试书写试书写N、Cl、K、26Fe原子原子的的 核外电子排布式核外电子排布式原子的电子排布遵循构造原理使原子的电子排布遵循构造原理使整整个原子的能量个原子的能量处于最低状态，处于最低状态， 简称简称能量最低原理能量最低原理 电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式可以简化，如可以把钠的电子排布式写成电子排布式写成【Ne】3s1。试问：。试问：上式方括号中的符号的意义是什么？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你能仿照钠原子的简化电子排布式写出出O、Si、Fe的简化电子排布式吗？的简化电子排布式吗？道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。道尔顿的原子学说曾经起

9、了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：原子是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；原子是微小的实心球性质和质量都相同；原子是微小的实心球体。从现代原子体。从现代原子分子学说的观点看，你分子学说的观点看，你认为不正确的是（认为不正确的是（ ）A A 只有只有 B B 只有只有 C C 只有只有 D D D在同一个原子中，离核越近、在同一个原子中，离核越近、n n越小越小的电子层能量的电子层能量 。在同一能层中，各。在同一能层中，各能级的能量按能级的能量按s s、p p、d d、f f的次序的次序 理论研

10、究证明，多电子原子中，同一理论研究证明，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，第三能层有它们分成能级，第三能层有3 3个能级分别个能级分别为为 。越低越低增大增大 。 3S 3P 3d4.4.下列各原子的电子排布正确的是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 1s22s22p63s23p5BD 5.5.书写下列原子的电子排布式书写下列原子的电子排布式S Fe Sc V Se Ga Br6下列各原子或离子的电子排下列各原子或离子的电子排布式错

11、误的是（布式错误的是（ ） A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2D四、基态与激发态、原子光谱四、基态与激发态、原子光谱1 1基态原子与激发态原子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不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量放不同的能量表现为光的形式表现为光的形式可利用原子光谱上的特

12、征谱线来可利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为鉴定元素，称为光谱分析光谱分析用光谱仪摄取用光谱仪摄取得到各种元素的电得到各种元素的电子的吸收光谱或发子的吸收光谱或发射光谱射光谱1、判断下列表达是正确还是错误、判断下列表达是正确还是错误1）1s22p1属于基态；属于基态；2） 1s22s2 2p63p1属于基态；属于基态； 3）1s22s2 2p63d1属于激发态；属于激发态；答案：答案： (1) (2) (3)课堂练习课堂练习五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道思考思考: : 宏观物体与微观物体（电子）宏观物体与微观物体（电子） 的运动有什么区别的运动有什么区别? ? 可以准确地测出它

13、们在某一时刻所处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；的位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。可以描画它们的运动轨迹。1.电子的质量很小，只有电子的质量很小，只有9.1110-31千千克；克；2.核外电子的运动范围很小（相对于宏核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；观物体而言）；3.电子的运动速度很大；电子的运动速度很大；测不准测不准图中图中 表示原子核，一个小黑点代表表示原子核，一个小黑点代表电子在这里出现过一次电子在这里出现过一次小黑点的疏密表示电子在小黑点的疏密表示电子在核外空间单核外空间单位体积内位体积内出现的概率的大小。出现的概率的大小。1s1s电子在电子

14、在原子核外原子核外出现的概出现的概率分布图率分布图1 1、电子云、电子云处于一定空间运动状态的电子在原子核外空处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。间的概率密度分布的形象化描述。(1) s电子电子云形状电子电子云形状 是以原子核为中心的是以原子核为中心的球体，只有一个伸展方向球体，只有一个伸展方向 1 1、电子云、电子云(2)p(2)p电子云的形状是哑铃形，其伸展方电子云的形状是哑铃形，其伸展方向是互向垂直的三个方向（向是互向垂直的三个方向（P Px x、P Py y、P Pz z）。）。 P电子云半径同样随着电子云半径同样随着n增大而增大增大而增大电子在原子核外

15、的一个运动空间状态电子在原子核外的一个运动空间状态原子轨道原子轨道阅读课本阅读课本1111页表页表1-21-2spfdsxzpxxzpyxypzxzdxyxydyzyzdxzxzdx2-y2xydz2xz六、六、核外电子排布规则核外电子排布规则: :1.1.能量最低原理能量最低原理 2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理 每个原子轨道里最多只能容纳每个原子轨道里最多只能容纳 2 2 个个自旋方向自旋方向 相反相反 的电子。的电子。 3.3.洪特规则洪特规则 4.4.补充规则补充规则相对稳定的状态相对稳定的状态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（

16、p3，d5，f7）电子排布在同一能级时，总优先单独占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。据一个轨道，且自旋方向相同。 轨道表示式轨道表示式( (电子排布图电子排布图) )写出镁原子的电子排布式、电子排布图写出镁原子的电子排布式、电子排布图1s22s22p63s2 电子排布图电子排布图电子排布式电子排布式轨道表示式：轨道表示式：用每个方框代表一个原子轨道，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。每个箭头代表一个电子的式子。如：氖原子的轨道表示式如：氖原子的轨道表示式下列电子排布图中哪个是硼的？下列电子排布图中哪个是硼的？ABA下列电子排布图中哪个是碳的？

17、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、半充满状态时具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。有较低的能量和较大的稳定性。CBAACr注意注意能层能层原子轨道原子轨道类型类型原子轨道原子轨道数目数目可容纳电可容纳电子数子数1 12 23 34 4n n1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n22818322n2小结：小结：1、各原子轨道的能量高低比较、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：）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等： 2Px2Py2

18、Pz2、电子云和原子轨道电子云和原子轨道（1 1）能量最低原理）能量最低原理 （2 2）泡利不相容原理）泡利不相容原理 （3 3）洪特规则）洪特规则 3、核外电子排布规则核外电子排布规则: :4、核外电子排布图核外电子排布图 练习练习1 1、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的、下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（是（ ） A A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云周围，故称电子云 B Bs s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的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电子只能在球壳内运动 C Cp p能级的原子轨道呈纺锤

19、形，随着能层的增能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，加，p p能级原子轨道也在增多能级原子轨道也在增多 D D与与s s电子原子轨道相同，电子原子轨道相同，p p电子原子轨道的平电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大均半径随能层的增大而增大 D2 2下列有关认识正确的是（下列有关认识正确的是（ ） A A各能级的原子轨道数按各能级的原子轨道数按s s、p p、d d、f f 的的 顺序分别为顺序分别为1 1、3 3、5 5、7 7B B各能层的能级都是从各能层的能级都是从s s能级开始至能级开始至f f 能级结束能级结束C C各能层含有的能级数为各能层含有的能级数为n n11个个 D D

20、各能层含有的电子数为各能层含有的电子数为2 2n n2 2A 3按能量由低到高的顺序排列，按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（正确的一组是（ ） A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2p C2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3pC6电子排布在同一能级时，总是（电子排布在同一能级时，总是（ ）A优先单独占据不同轨道，且自旋方向优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同相同 B优先单独占据不同轨道，且自旋方向优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反相反C自由配对，优先占据同轨道，且自旋自由配对，优先占据同轨道，且自旋方向相同方向相同D自由配对，优先占据同一轨道，且自自由配对，优先占据同一轨道，且自旋方相反旋方相反A4“各能级最多容纳的电子数，是该能级原各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论，支撑这一结论的理论是（是（ ） A构造原理构造原理 B泡利原理泡利原理 C洪特规则洪特规则 D能量最低原理能量最低原理B