人教版化学选修三第一章第一节-原子结构课件.pptx

1、.第一节第一节 原子结构原子结构原子原子原子核原子核核外核外电子电子质子质子中子中子原子核的体积很小，体积只占原子体积的几千亿分之一原子核的体积很小，体积只占原子体积的几千亿分之一，电子在原子内有，电子在原子内有”广阔广阔”的运动空间。核外电子由于原的运动空间。核外电子由于原子核的吸引力绕核做高速运转（光速），那么多电子的子核的吸引力绕核做高速运转（光速），那么多电子的原子核外，电子又是怎样运动的呢？彼此间会不会为了原子核外，电子又是怎样运动的呢？彼此间会不会为了占领空间而占领空间而“打架打架”呢？呢？一、一、原子结构原子结构二、二、能层与能级能层与能级（1 1）能层（电子层）能层（电子层1

2、1，2,3,4,5,6,72,3,4,5,6,7）在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子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，可以将核外电子分在不同的的能量差异，可以将核外电子分在不同的能层里能层里，电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动区域内运动。电子层电子层(n)1234567字母表示字母表示 能量能量离核距离离核距离KLMNOPQ低低高高近近远远 能层能层一一二二三三四四五五六六七七 符号符号nn=1 n=2 n=3 n=4n=5n=6 n=7最多容纳最多容纳电子数电子数28183250二

3、、二、能层与能级能层与能级能层最多可容纳的电子数为能层最多可容纳的电子数为2n2n2 2个。个。【学与问】【学与问】1.1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳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（的电子数与能层的序数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？（2 2）能级）能级s s，p p，d d，f f能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数：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，还可以把它们进一步分成能级以不同，还可以把它们进一步分成能级 ，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。就好比能

4、层是楼层，能级是楼梯的阶级。能层能层K K n=1L L n=2M M n=3N N n=4能级能级最多容最多容纳电子纳电子数数1s2s 2p3s3p3d4s4p4d4f2262610261014281832二、二、能层与能级能层与能级【学与问】【学与问】2.2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（序数（n n）间存在什么关系？）间存在什么关系？能层序数能层序数=能级个数能级个数【学与问】【学与问】3.3.英文字母相同的不同能级中所容纳英文字母相同的不同能级中所容纳的电子数是否相同？各级上所能容纳的电子数分的电子数是否相同？各级上所能容纳的电子数分别是

5、多少？别是多少？相同相同.如：如：1s22s23s2分别是分别是1 1、3 3、5 5、7 7的的2 2倍倍1、以下能级符号正确的是（、以下能级符号正确的是（）A、6s B、2d C、3f D、7p2、若、若n=3，以下能级符号错误的是（，以下能级符号错误的是（）An p Bn f Cn d Dn s 课堂练习课堂练习ADB3、下列各电子能层中，不包含、下列各电子能层中，不包含 d 能级的是能级的是（）A、N能层能层 B、M能层能层 C、L能层能层 D、K能层能层CD 能层的能级数等于该能层序数。能层的能级数等于该能层序数。任一能层的能级总是从任一能层的能级总是从s s能级开始。能级开始。在每

6、一能层中，能级符号与能量大小的顺序是在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：nsnsnpnpndndnfnf总结：总结：问题探究问题探究 1s22s22p63s23p63d1+192 8 9知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？电子排布规律呢？三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 1.1.构造原理：构造原理：随原子核电荷随原子核电荷数递增，绝大数递增，绝大多数原子核外多数原子核外电子的排布遵电子的排布遵循如右图的排循如右图的排布顺序，这个布顺序，这个排布顺

7、序被称排布顺序被称为为构造原理构造原理。1S1S2S2S2P2P3S3S3P3P3 3d d4S4S4P4P4 4d d4 4f f5S5S5P5P5 5d d5 5f f6S6S6P6P6 6d d7S7S7P7P构构造造原原理理能级交错能级交错有兴趣的同学可以阅读有兴趣的同学可以阅读有关屏蔽效应和钻穿效有关屏蔽效应和钻穿效应的内容了解产生应的内容了解产生“能能级交错级交错”的原因。的原因。注意：从图中可以看出注意：从图中可以看出，不同能层的能级有交，不同能层的能级有交错现象，如错现象，如E(4s)E(3d)电子填入轨道次序图1s1s2s 2p2s 2p3s 3p 3s 3p 4s 3d 4

8、p 4s 3d 4p 5s 4d 5p5s 4d 5p6s 4f 5d 6s 4f 5d 6p6p7s 5f 6d 7s 5f 6d 7p 7p 能量相近的能能量相近的能级划为一组级划为一组,称为能级组称为能级组第一能级组第一能级组第二能级组第二能级组第三能级组第三能级组第四能级组第四能级组第五能级组第五能级组第六能级组第六能级组第七能级组第七能级组通式：通式：nsns(n-2)f(n-2)f、(n-1)d(n-1)d、npnp2.构造原理中排布顺序的实质构造原理中排布顺序的实质(1)(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序相同能层的不同能级的能量高低顺序 ：(2)(2)英文字母相同的不同能级的

9、能量高低顺序：英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：(3)(3)不同层不同能级可由下面的公式得出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各能级的能量高低顺序 nsnsnpnpndndnfnf1s1s2s2s3s3s4s4s；2p2p3p3p4p4p;3d 3d4d4dns ns (n-2)f(n-2)f (n-1)d(n-1)d npnp(n(n为能层序数为能层序数)三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 1.按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：()A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s、2pC2s、2p、3s、3p

10、D4p、3d、4s、3pC练习：练习：三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 2.比较多电子原子能级的能量大小关系比较多电子原子能级的能量大小关系(1)2s4s;(2)3p3d;(3)3d4s;(4)4d5d;(5)2p3s;(6)4d5f。问题解释：问题解释：1s22s22p63s23p63d1+192 8 9正确书写方法：正确书写方法：1s22s22p63s23p64s1 三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 钙钙Ca1s22s22p63s23p64s2钙钙Ca想一想想一想+20 第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层2882N层层第第4层层3 3、电子排布

11、式：、电子排布式：钠钠 Na Na 铝铝 AlAl1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s1 11s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 用数字在能级符号右上角表明该能级上的用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。排布的电子数。三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 能层序数能层序数该能级上排该能级上排布的电子数布的电子数能级符号能级符号【练习】【练习】试书写试书写 Cl、26Fe原子的核外电子排原子的核外电子排布式。布式。Cl:Cl:2626Fe:Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p63d64s2三、构造

12、原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 注意：在书写电子排布式时，注意：在书写电子排布式时，能层低能层低的的能级能级要写在左边，要写在左边，不能按照填充顺序写。不能按照填充顺序写。注意：最高能级组电子数为价电子数注意：最高能级组电子数为价电子数电子排布式特例：电子排布式特例：相对稳定的状相对稳定的状态态全充满（全充满（p6，d10，f14）全空时（全空时（p0，d0，f0）半充满（半充满（p3，d5，f7）1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s12424号铬：号铬：2929号铜号铜：三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 4.4.原子的

13、简化电子排布：原子的简化电子排布：原子实原子实Ne3sNe3s1 1练习：练习：写出第写出第8 8号元素氧、第号元素氧、第1414号元素硅和第号元素硅和第2626号元素铁的简化电子排布式吗？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：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该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构NaNa的简化电子排布：的简化电子排布：He2s22p4Ne3s23p2Ar3d64s2O O：SiSi：FeFe：三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 练习练习 ：1.电子排布式为1s22s22p63s23p6 某原子，则该元素的核电荷

14、数是_2.某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是_18第第3 3周期，第周期，第VIAVIA族族三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 4 4构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是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，若以各能级能量高低，若以E E 表示某能级的能量，表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是下列能量大小顺序中正确的是 ()()A AE E(3s)(3s)E E(2s)(2s)E E(1s)(1s)B BE E(3s)(3s)E E(3p)(3p)E E(3d)(3d)C CE E(4f)(4f)E E(4s)(4s)E E(

15、3d)(3d)D DE E(5s)(5s)E E(4s)(4s)E E(4f)(4f)3 3一个电子排布为一个电子排布为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1的元素最可的元素最可能的价态是能的价态是()()A A +1 B+1 B +2 C+2 C +3 D+3 D -1 -1 CA三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 5.5.下列各原子或离子的电子排布式错误的是下列各原子或离子的电子排布式错误的是()()A.Al 1sA.Al 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1 B.O B.O2-2-1s 1s2 22s2s2 22

16、p2p6 6C.NaC.Na+1s 1s2 22s2s2 22p2p6 6 D.Si 1s D.Si 1s2 22s2s2 22p2p2 26.6.下列表达方式错误的是下列表达方式错误的是()()A.A.甲烷的电子式甲烷的电子式 B.B.氟化钠的电子式氟化钠的电子式 C.C.硫离子的核外电子排布式硫离子的核外电子排布式 1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 4 D.D.碳碳1212原子符号原子符号 12126 6C CDC三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 阅读见课本阅读见课本7，81、什么是能量最低原理？、什么是能量最低原理？2、什么是基态原子、激

17、发态原子？它们、什么是基态原子、激发态原子？它们如何转化？如何转化？3、什么是光谱？光谱分析？、什么是光谱？光谱分析？四.能量最低原理、基态与激发态、光谱1.1.能量最低原理能量最低原理:原子的电子排布遵循构造原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于能使整个原子的能量处于最低状态。最低状态。2.2.基态原子基态原子:电子放电子放出能量出能量电子吸电子吸收能量收能量3.3.激发态原子激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级能级,变为激发态原子。变为激发态原子。(不稳定不稳定)处于最低能量的原子处于最低能量的原子 (稳定稳定)

18、1s22s22p63s2 1s22s22p63s13p1 吸收能量吸收能量释放能量释放能量4.4.原子光谱原子光谱:不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收吸收或或释放释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的元素的电子的吸收光谱吸收光谱或或发射光谱发射光谱，总称为，总称为原原子光谱子光谱。四.能量最低原理、基态与激发态、光谱基态原子基态原子激发态原子激发态原子光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱 锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱

19、 特征特征:暗背景暗背景,亮线亮线,线状不连续线状不连续特征特征:亮背景亮背景,暗线暗线,线状不连续线状不连续发射光谱发射光谱吸收光谱吸收光谱 下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图其中图_是原子由基态转化为激发态是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图时的吸收光谱，图_是原子由激发态是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子转化为基态时的发射光谱。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。将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。四.能量最低原理、基态与激发态、

20、光谱基态与激发态相互转化的应用基态与激发态相互转化的应用 焰色焰色 反应反应 焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态基态激跃迁到激跃迁到激发态激发态；处于激发态的电子是十分不；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约稳定的，在极短的时间内（约1010s s）便跃迁）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁种元

21、素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。到了各种色彩。焰火呈现五颜六色的原因焰火呈现五颜六色的原因 光谱分析：光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为线来鉴定元素，称为光谱分析光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱四.能量最低原理、基态与激发态、光谱思考：思考：五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道 核外电子核

22、外电子质量小质量小(只有只有9.119.111010-31-31 kg)kg)，运动空运动空间小间小（相对于宏观物体而言）（相对于宏观物体而言），运动速率大运动速率大(近近光速光速)。1.核外电子运动的特征核外电子运动的特征无确定的轨道无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少其在核外空间某处出现的机会的多少(概率概率)。测不准原理测不准原理(海森堡海森堡)五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述电子云电子云只是形象地表示只

23、是形象地表示 电子出现在各点的电子出现在各点的概率概率高低高低,而实际上并不存在。而实际上并不存在。小黑点不表示电小黑点不表示电子，只表示电子在子，只表示电子在这里出现过一次。这里出现过一次。小黑点的疏密表示小黑点的疏密表示电子在核外空间内电子在核外空间内出现的机会的多少出现的机会的多少。1 1下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是 （）A A、通常用小黑点来表示电子的多少、通常用小黑点来表示电子的多少B B、小黑点密表示在该核外空间的电子数多、小黑点密表示在该核外空间的电子数多C C、小黑点密表示在该核外空间的单位体积内、小黑点密表示在该核外空间的单位体积内电子出电子出 现的概率大现的概率

24、大D D、通常用小黑点来表示绕核作高速圆周运动、通常用小黑点来表示绕核作高速圆周运动 C课堂练习课堂练习五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道电子轮廓图的制作2.常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%90%的空间圈出来的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道原子轨道。五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道原子轨道与火车运行的轨道有何不同原子轨道与火车运行的轨道有何不同?原子轨道是指一定能级上的电子原子轨道是指一定能级上的电子,在核外空间运动的一个空间区域在核外空间运动的一个空间区域.火车火车的轨道则是火车运行的一个固定路线的轨道则是火车运行的

25、一个固定路线.问题讨论问题讨论S S能级的原子轨道图能级的原子轨道图*S S能级的原子轨道是能级的原子轨道是球形对称球形对称的的*能层序数能层序数n n越大越大,原子轨道半径越大原子轨道半径越大xyzxyzP P能级的原子轨道图能级的原子轨道图xyzP P能级的原子轨道是能级的原子轨道是纺锤形或亚铃形纺锤形或亚铃形的的,每个每个P P能级能级有有3 3个原子轨道个原子轨道,它们相互垂直它们相互垂直,分别以分别以P Px x,P,Py y,P,PZ Z表表示。示。P P电子原子轨道的平均半径随电子原子轨道的平均半径随n n增大而增大。增大而增大。在同一能层中在同一能层中 P Px x,P,Py

26、y,P,PZ Z的的能量相同能量相同。P P能能级级的的原原子子轨轨道道 P P能级的能级的3 3个原子轨道个原子轨道P Px x,P,Py y,P,PZ Z合在合在一起的情形一起的情形.y yd d能级的原子轨道图能级的原子轨道图x xdxydxyx xy ydyzdyzx xy ydxzdxzx xdxdx2 2-y-y2 2z zdzdz2 2z zz zx xy yz zx xy yz zx xy yz zx xy yz z小结：原子轨道的特点小结：原子轨道的特点 1.s原子轨道是球形的，原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形原子轨道是纺锤形 2.能层序数能层序数n越大，原子轨道的半径越

27、大；越大，原子轨道的半径越大；3.不同能层的同种能级的原子轨道形状不同能层的同种能级的原子轨道形状相似相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同 4.s能级只有一个原子轨道；能级只有一个原子轨道；p能级有能级有3个原子个原子轨道，互相垂直，可分别以轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示表示，能量相等。，能量相等。如如2px、2py、2pz轨道的能量相轨道的能量相等。等。.各能级包含的原子轨道数：各能级包含的原子轨道数：（1 1）nsns能级各有能级各有1 1个原子轨

28、道；个原子轨道；（2 2）npnp能级各有能级各有3 3个原子轨道；个原子轨道；（3 3）ndnd能级各有能级各有5 5个原子轨道；个原子轨道；（4 4）nfnf能级各有能级各有7 7个原子轨道；个原子轨道；电子排布图电子排布图和电子排布式一样，都是用来表示核外和电子排布式一样，都是用来表示核外电子排布情况的。而且，更加直观。电子排布情况的。而且，更加直观。表示方法：用方框表示原子轨道，用箭表示方法：用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。如头表示电子。如11Na的电子排布图为的电子排布图为1s2s2p3s五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道1.1.每个原子轨道上最多能容纳每个原子轨道上最多能

29、容纳_个电子，个电子，且自旋方向且自旋方向_2.2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是总是_，而且自旋，而且自旋方向方向_洪特规则洪特规则2 2相反相反泡利原理泡利原理首先单独占一个轨道首先单独占一个轨道相同相同N NC C由下图总结：由下图总结：每个原子轨道里最多只能容纳几个电子？方向如何？每个原子轨道里最多只能容纳几个电子？方向如何？1.1.当电子排布在同一能级时，又什么规律？当电子排布在同一能级时，又什么规律？1s 2s 2p1s 2s 2p1s 2s 2p1s 2s 2p泡利原理泡利原

30、理：洪特规则洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占一个轨道（即分占时，总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋状态相同。不同的轨道），而且自旋状态相同。一个原子轨道最多容纳一个原子轨道最多容纳2 2个电子，个电子，而且自旋方向相反。而且自旋方向相反。五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道铁原子的电子排布图铁原子的电子排布图洪特规则洪特规则泡利原理泡利原理能量最低原理能量最低原理小结：小结：一、原子核一、原子核外电子排布外电子排布遵循的原理遵循的原理和规则和规则二、原子核二、原子核外电子排布外电子排布的表示式的表示式能量最低原则能量最低原则泡利不相容原理泡利不相容原理洪特规则洪特规则电子排布式电子排布式电子排布图电子排布图结构示意图结构示意图氧原子结构的表示方法氧原子结构的表示方法 原子结构示意图原子结构示意图 电子排布式电子排布式 O原子：原子：1s2 2s2 2p4电子排布图电子排布图 1s2 2s2 2p4O原子原子+82 6作业作业1-361-36号元素的电子排布式和电子排布图，号元素的电子排布式和电子排布图，请按下列格式：请按下列格式：原子轨道图原子轨道图