1、第二课时能层与能级原子光谱原子原子核核外电子质子中子带正电 不带电 带负电不带电核电荷数=核内质子数=核外电子数质量数=质子数+中子数思考与讨论一、能层与能级1.能层（电子层） 在多电子的原子里核外电子的能量是不同的，根据核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层。即电子层。研究发现核外电子是分层排布的212222232242252262272 能层序数1、2、3、4、5、6、7分别用K、L、M、N、O、P、Q表示。能层越高,电子的能量越高。能量的高低顺序为E(K)E(L)E(M)E(N)E(O)E(P)E(Q)。电子的能层由内向外排序,其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下:同一能层的电
2、子,又被分成不同能级,分别用相应能层的序数和字母表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、nf等依次用等表示。能级数=能层序数，任一能层的能级总是从s能级开始,能级的字母代号按s、p、d、f排序,每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数1、3、5、7的2倍。每一能层中最多容纳的电子数为2n2(n代表能层序数)。不同能层中符号相同的能级所容纳的最多电子数相同。2.能级（电子亚层） 在多电子的原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,据此把它们分为不同的能级（也叫电子亚层）（同一个能层中电子的能量相同的电子亚层同一个能层中电子的能量相同的电子亚层 。分别用字母s、p、d、f等表示
3、。(1)能层或能级的能量关系。(2)同一能层不同能级的能量顺序:E(ns)E(np)E(nd)E(nf)(3)不同能层中不同能级的能量高低顺序(按构造原理排序,存在能级交错):ns(n-2)f(n-1)dnp。能层中各能级之间能量大小关系2p3p4pK、L、M、N、O、P、Q用 、 、表示能层与能级的组成关系最多容纳电子数22 61s2s 2p3s 3p 3d2 6 104s 4p 4d 4f2 6 1014能级能级3.各能层、能级中最多容纳的电子数能层、能级与最多容纳的电子数、能量之间的相互关系能层(n)一二三四五六 七符号KLMNOPQ能级1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4
4、d 4f 5s 最多容纳电子数22 626 10 2610 14 2 28183250 每一能层最多可容纳的电子数是2n2离核远近由近到远不同能层能量逐渐增大同一能层各能级的能量逐渐增大(1)能层序数与所含的能级数有何关系?提示:能级数等于能层序数。(2)原子核外每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)之间存在什么关系?提示:每个能层最多容纳2n2个电子。(3)英文字母相同的不同能级(如2p、3p)中所能容纳的最多电子数是否相同?提示:相同。如2p、3p能级最多容纳的电子数都是6。(4)不同能层的s能级之间,能量高低有何关系?同一能层不同能级之间能量高低有何关系?提示:1s2s3s4s;
5、nsnpndnf。【思考与讨论】1 比较下列多电子原子的不同能层中能级的能量高低（1）1s、3d （2）3s、3p、3d （3）2p、3p、4p2 将下列多电子原子的能级按照能量由高到低的顺序排列1s、4p、2s、3s、5f、4s练习各能级各能级s s、p p、d d、ff可容纳的电子数依次是可容纳的电子数依次是2 2、6 6、1010、1414 。每个能层每个能层(n)(n)中，所含有的能级及顺序分别是中，所含有的能级及顺序分别是nsns、npnp、ndnd、nf nf ，且能量依次，且能量依次升高升高。每一能层的能级个数每一能层的能级个数 = = 该能层的该能层的能层序数能层序数。归纳小结
6、 相同能层相同能层的不同能级，最多容纳的电子数的不同能级，最多容纳的电子数相同相同。每一能层（每一能层（n n）最多可容纳的电子数等于）最多可容纳的电子数等于2n2n2 2。例1 以下能级符号正确的是()A.3f B.2d C.4s D.2fC解析 例2 下列有关认识正确的是()A.各能层的能级数按顺序分别为1、2、3、4B.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n-1D.各能层含有的电子数为2n2A解析 1.基态原子与激发态原子二、基态与激发态原子光谱基态原子: :处于最低能量状态的原子激发态原子: :处于较高能量的原子当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁
7、到较高能级，当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子变成激发态原子(1)电子跃迁的能量变化与可见现象激发态原子不稳定,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一。霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。(2)金属元素的焰色的成因金属原子中,核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。灼(燃)烧时,电子获得能量,能量较低的电子发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光(辐射)的形式释放能量,形成不同的焰色。节日燃
8、放的焰火与金属内层的电子跃迁有关激光的产生与电子受激跃迁有关焰色反应光谱：光谱：基态激发态吸收能量释放能量光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一吸收光谱发射光谱 不同元素的原子电子发生跃迁时会吸收或释放不同的能量表现为光的形式用光谱仪记录得到各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。2.原子光谱核外电子的跃迁锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱下面是部分元素的发射光谱和吸收光谱发射光谱发射光谱特征特征: :暗背景暗背景, , 亮线亮线, , 线状不连续线状不连续吸收光谱吸收光谱特征特征: :亮背景亮背景, , 暗线暗线, , 线状不连续线状不连续用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射
9、光谱用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱3.光谱分析光谱分析: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。一些元素的线状光谱光谱分析： 利用原子光谱上的特征谱线鉴定元素。化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。 光谱分析的应用通过原子光谱发现许多元素。通过原子光谱发现许多元素。如：如：铯铯（18601860年）和年）和铷铷（18611861年），其光谱中有特征的篮光和年），其光谱中有特征的篮光和红光。红光。又如：又如：18681868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀
10、有气体氦氦。点拨：(1)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，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。(2)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。(3)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。光谱分析.mp4(2)金属的焰色试验中金属的焰色试验中,一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么?提示:激发态原子中的电子跃迁到低能级时,多余的能量以光的形式释放出来。【思考与讨论】(1)为什么不同元素原子具有不同的特征光谱？提示:思考 在节日里我们经常放焰火来庆祝,请你思考这与原子结构有关系吗
11、?若与原子结构有关,请用原子结构解释节日燃放的焰火产生的原理,该过程是化学变化吗?火树银花不夜天！世界各地迎接2020烟花璀璨_超清.avi例3 下列现象和应用与电子跃迁无关的是 ()A.激光 B.焰色试验 C.缓慢氧化放热 D.霓虹灯C例4 对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是()A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应A规律小结 1.焰色试验只是激发态原子核外电子的一种能量释放形式,当电子从激发态跃迁到基态时,其多余的
12、能量以特定波长的光的形式释放出去,也可称之为发射光谱,是元素检验的一种有效的方法。2.电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子时发生的是化学变化。3.一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。(1)原子中第n能层容纳的电子数一定是2n2。 ()(2)能层序数大,该能层中能级的能量一定高。()(3)原子光谱是原子发生电子得失而引起的。()(4)能层就是电子层 ()(5)不同能层的p能级能量高低相同 ()(6)高能层的所有能级能量都比低能层能级的能量高 ()1判断正误判断正误(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”) 2.下列能级不属于M能层的是()A.3s B.4s C.3p
13、D.3dB解析:M能层包含3s、3p、3d三个能级。3.下列能级中,可容纳电子最多的是()A.6s B.4p C.3d D.7sC解析: 4.以下能级符号错误的是 ()A.5p B.7s C.2f D.4dC 解析:5.下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是()A.燃放烟花 B.霓虹灯广告 C.燃烧蜡烛 D.平面镜成像D 解析: 6.下列叙述正确的是()A.能级就是电子层 B.每个能层最多可容纳的电子数是 2n2C.同一能层中不同能级的能量高低相同D.不同能层中的s能级的能量高低相同B解析: 7.已知n为能层序数,下列有关认识正确的是()A.各能层含有的电子数为2n2B.各能层的能级都是从
14、s能级开始至f能级结束C.各能层含有的能级数为n-1D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍解析:各能层最多含有的电子数为2n2,A项错误;各能层的能级都是从s能级开始,每个能层上的能级数与能层序数相等,并不是所有能层的能级都是从s能级开始到f能级结束,如第1、2、3能层,B项错误;各能层含有的能级数与其能层序数相等,C项错误;各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍,D项正确。D8.下列能级表示正确(实际存在的)且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是()A.1s、2p、3d B.1s、2s、3sC.2s、2p、2d D.3
15、p、3d、3fA解析:不同能层中英文字母相同的能级最多容纳的电子数相同,B项错误;从M层开始有d能级,即3d能级,L层不存在2d能级,故C项错误;从N层开始有f能级,即4f,M层不存在3f能级,故D项错误。9.按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是()A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2pC.2s、2p、3s、3p D.3p、3d、4s、4pC解析:电子能量的高低主要由能层和能级决定。当能级符号相同时,能层序数越大,能量越高,例如E1sE2sE3s;E2pE3pE4p。当能层序数相同时,按照nsnpndnf顺序能级能量升高,如E3sE3pE3d。能级和能层都不相同时,根据构造原理判断,如D项中各能级能量由低到高顺序为3p、4s、3d、4p。
