第一章前言與原子結構與性質(zhì)第1節(jié)原子結構

1、引言化學研究的是構成宏觀物體的物質(zhì)。一、研究物質(zhì)的組成與結構二、研究物質(zhì)的性質(zhì)與變化思考 二者的關系如何？古希臘的“原性論”哲學和我國古代的煉丹術士認為“吞金可長生”自然哲學，對這兩者的關系是如何認定的？思考與交流 1、鐵易生銹，真金不怕火煉等事例說明了什么問題？為什么？ 2、O2和O3是同素異形體，空氣中的O2是須臾不能離開的，而空氣中的O3多于1.2mg/L則有害；CO易燃，CO2卻能滅火。這由說明了什么問題？為什么？ 3、分子式為C2H6O的物質(zhì)可能有圖示兩種結構，前者與水互溶而后者不能。這也說明了什么問題？思考與交流 4、下圖所示兩種物質(zhì)：前者是第一種用醫(yī)學的磺胺藥，為什么服用此藥后可

2、殺死細菌？ 5、下圖所示是鮑魚及其剖面圖，圖中標出了它的兩層不同結構的殼。你能說出這兩層殼的功用是什么？為什么？ 引言分子結構原子結構晶體結構結構性質(zhì)決定宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸1932年年勒梅特勒梅特首次提出了現(xiàn)代首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個整個宇宙最初聚集在一個“原始原子原始原子”中，中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時，誕生形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時，誕生了大量的了大量的H、少量的、少量的He及極少量的及極少量的Li，然后經(jīng)，然后經(jīng)過長或短的發(fā)展過程，以

3、上元素發(fā)生原子核過長或短的發(fā)展過程，以上元素發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批的合成了其它元素。的熔合反應，分期分批的合成了其它元素。 1、有誰知道宇宙中最豐富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？元素分類？2、你認為科學史話中普魯特的推理是符合邏輯的嗎？1、氫元素宇宙中最豐富的元素占88.6%，宇宙年齡距近約140億年，地球年齡已有46億年。元素分為金屬元素和非金屬元素（稀有氣體元素）（共22種）思考與交流 回 答2、不符合，科學假設不同于思辨性推測原子原子核核外電子質(zhì)子中子（正電）不顯電性 （負電）（正電）（不帶電）分層排布與物質(zhì)化學性質(zhì)密切相關 原子的結構3. 原子的特點是什么？原

4、子的特點是什么？（1）原子是化學變化中的最小微粒）原子是化學變化中的最小微粒（2）原子的體積和質(zhì)量都十分微?。┰拥捏w積和質(zhì)量都十分微小（3）原子的大部分質(zhì)量集中在原子核）原子的大部分質(zhì)量集中在原子核上上二. 原子結構模型（人類對原子結構的認識歷史） 一、原子的認識過程 原子：源自古希臘語Atom，不可再分的微粒 1.德謨克利特的古代原子學說原子是微小的不可分割的實心球體2.道爾頓的近代原子學說（模型）3.1897年英國科學家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子原子是一個平均分配著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成中性原子41911年，英國物理學家盧瑟福電子繞核旋轉(zhuǎn)的原子結構模型51913年

5、，丹麥科學家玻爾核外電子分層排布的原子結構模型620世紀20年代中期，奧地利物理學家薛定諤等人以量子力學為基礎電子云模型近代原子論棗糕模型帶核原子結構模型軌道原子結構模型1.古希臘原子論2.道爾頓原子模型(1803年)3.湯姆生原子模型(1904年)4.盧瑟福原子模型(1911年)5.玻爾原子模型(1913年)6.電子云模型(1926年)不同時期的原子結構模型:原子核外的電子是分層排布的，根據(jù)電子的能量差異，可將核外電子分成不同的能層即電子層。二、能層與能級1.能層：（即電子層）（1）先排能量低的電子層，再排能量高的 電 子層，由里往外。（2）每一層最多容納電子數(shù)：2n2個。（3）最外層電子數(shù)

6、不超過8個 （K層為最外層時不超過2個）。（4）次外層電子數(shù)不超過18個， 倒數(shù)第三層不超過32個。核外電子的排布規(guī)律:規(guī)定：任一能層的能級總是從 s 能級開始， 依次稱p、d、f、g能級在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，不同能量的電子分成不同的能級。（既亞層）2、能級:（既電子亞層）能層 K L M N O能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 最多電子數(shù)2 2 6 2 6 10 2 6 10 141、原子核外電子的每一個能層最多可容納的電、原子核外電子的每一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層的序數(shù)子數(shù)與能層的序數(shù)(n)間存在什么關系？間存在什么關系

7、？2、不同能層分別有多少個能級，與能層的序數(shù)、不同能層分別有多少個能級，與能層的序數(shù)間存在什么關系？間存在什么關系？（所含能級個數(shù)能層序數(shù) n）（2n2 ）s 122p 326d 5210f 7214不同能層中的s、p、d、f能級最多能容納的電子數(shù)是相同的，各為：3、英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)是否相同？三、構造原理與電子排布式1構造原理(1)含義在多電子原子中，電子在能級上的排布順序是：電子先排在能量_的能級上，然后依次排在能量_的能級上。低較高（2）思考感悟(1)“能層越大，能級的能量越高”對嗎？(2)為什么K原子的原子結構示意圖不是（3）、構造原理與能量最低原理 構造原理

8、：隨原子核電荷數(shù)遞增，絕大多數(shù)原子核外電子的排布遵循如右圖的排布順序，這個排布順序被稱為構造原理。核外電子總是盡量先排布在能量較低的能級，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能級。【提示提示】(1)從構造原理圖中可以看出能級的能從構造原理圖中可以看出能級的能量高低除了符合量高低除了符合E(ns)E(np)E(nd)E(nf)和和E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。等。(2)由于出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，由于出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，K原子排滿第一層和原子排滿第一層和第二層后，在排第三層時，先

9、排滿第二層后，在排第三層時，先排滿3s能級、能級、3p能能級，最后一個電子進入級，最后一個電子進入4s能級而不是能級而不是3d能級，所能級，所以它的原子結構示意圖為：以它的原子結構示意圖為：存在著能級交錯1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-核外電子排布的構造原理圖原子的電子排布遵循構造原理使整個原子的能量處于最低狀態(tài)， 簡稱能量最低原理1)相同能層的不同能級的能量高低順序相同能層的不同能級的能量高低順序 ： nsnpndnf2)英文字母相同的不同能級的能量高低順序：英文字母相同的不同能級的能量高低順序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d3) 不同層不同能級可由

10、下面的公式得出不同層不同能級可由下面的公式得出: : ns (n-2)f (n-1)d np (n為能層序數(shù)為能層序數(shù))稱稱為為能級交錯現(xiàn)象能級交錯現(xiàn)象-各能級的能量高低順序 4) 不同層不同能級能量由低到高順序 :1s 2s 2p3s 3p4s 3d4p5s 4d5p6s 4f5d6p7s 5f6d7p2、電子排布式、電子排布式 將將 上所容納的電子數(shù)標在該能級符號上所容納的電子數(shù)標在該能級符號 ，并按照能層從左到右的順序排列，并按照能層從左到右的順序排列的式子，稱電子排布式，如氫元素原子的的式子，稱電子排布式，如氫元素原子的電子排布式為：電子排布式為：能級右上角電子排布式練習：氫 H鈉 N

11、a 鉀 K1s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s1鞏固練習：寫出第四周期元素的原子核外電子排布式請根據(jù)構造原理，寫出下列元素基態(tài)原子的電子排布式：（1）N 。（2）Ne 。（3）S 。（4）Ca 。（5）32Ge 。原子的簡化電子排布：Ne3s1寫出第8號元素氧、第14號元素硅和第26號元素鐵的簡化電子排布式嗎？上式方括號里的符號的意義是：該元素前一個周期的惰性氣體電子排布結構原子實：在簡化的電子排布式中以稀有氣體的元素符號加方括號表示的原子組成部分稱為“原子實”。Ne即為原子實O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2Fe：Ar3d64s2鈉 Na的簡化電子排布：

12、2構造原理揭示的電子排布能級順序，實質(zhì)是各能級能量高低，若以E 表示某能級的能量，下列能量大小順序中正確的是 （ ）AE(3s)E(2s)E(1s) BE(3s)E(3p)E(3d) CE(4f)E(4s)E(3d) DE(5s)E(4s)E(4f) 練習：1一個電子排布為1s22s22p63s23p1的元素最可能的價態(tài)是( )A +1 B +2 C +3 D -1 C A3下列原子或離子的電子排布式錯誤的是（ ）A、Al 1s22s22p63s23p1 B、O2- 1s22s22p6C、Na+ 1s22s22p6 D、 Si 1s22s22p24下列表達方式錯誤的是（ ）A 甲烷的電子式 B

13、 氟化鈉的電子式 C 硫離子的核外電子排布式 1s22s22p63s23p4 D 碳12原子 126CDC【練習】試書寫 Cl、K、26Fe原子的核外電子排布式。 Cl: K: 26Fe:1s2 2s22p6 3s23p51s2 2s22p6 3s23p6 4s11s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2注意：在書寫電子排布式時，能層低的能級要寫在左邊，按照能層順序?qū)憽?道爾頓的原子學說曾經(jīng)起了很大的作用。他的學說中主要有下列三個論點：原子是不能再分的微粒；同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實心球體。從現(xiàn)代原子分子學說的觀點看，你認為不正確的是（ ）A 只有 B 只有 C

14、 只有 D D在同一個原子中，離核越近、n越小的電子層能量在同一能層中，各能級的能量按s、p、d、f的次序 理論研究證明，多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，第三能層有3個能級分別為 越低增大 3S 3P 3d4.下列各原子的電子排布正確的是 A. Be 1s22s12p1 B. C 1s22s22p2 C. He 1s12s1 D. Cl 1s22s22p63s23p5BD 5.書寫下列原子的電子排布式S Fe（26 ） Sc（鈧，21） V（釩，23） Se （硒，34） Ga（鎵，31） Br（35）6下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是（ ） A. Al

15、 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2D四、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1能量最低原理現(xiàn)代物質(zhì)結構理論證實，原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱_。能量最低原理（3）基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的關系 2、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜（1）基態(tài)原子：處于最低能量的原子叫基態(tài)原子?；鶓B(tài)原子穩(wěn)定。（2）激發(fā)態(tài)原子：當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高的能級，變成激發(fā)態(tài)原子。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，又躍遷回較低能級，并釋放能量?；鶓B(tài)原子激發(fā)態(tài)原子吸收能量釋放能量1s22s22p63s2基態(tài)鎂原

16、子1s22s22p63s13p1激發(fā)態(tài)鎂原子吸收能量釋放能量（4）要點提示：光輻射是電子釋放能量的重要形式之一日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火等都和核外電子發(fā)生躍遷后釋放能量有關。3.原子光譜: 不同元素的原子的核外電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同頻率的光，可以用光譜儀攝取。 各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。 光譜與光譜分析(1)光譜形成原因不同元素的原子發(fā)生_時會吸收或釋放不同的光。(2)光譜分類根據(jù)光是被吸收或釋放，可將光譜分為_和_，總稱_。躍遷吸收光譜發(fā)射光譜原子光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜 鋰、氦、汞的吸收光譜 特征:暗背景, 亮線, 線狀

17、不連續(xù)特征:亮背景, 暗線, 線狀不連續(xù)發(fā)射光譜吸收光譜(3)光譜分析在現(xiàn)代化學中，利用_上的特征譜線來鑒定元素的分析方法。原子光譜鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜化學研究中利用光譜分析檢測一些物質(zhì)的存在與含量等（4） 光譜分析的應用：通過原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。又如：1868年科學家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。 下圖是鋰、氦、汞的吸收光譜和發(fā)射光譜。其中圖_是原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)時的吸收光譜，圖_是原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)時的發(fā)射光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請在下圖中用線段將同種元素的吸收光譜和

18、發(fā)射光譜連接。能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的應用 焰色 反應 焰色反應就是某些金屬原子的電子在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內(nèi)（約10s）便躍遷到基態(tài)或較低的能級上，并在躍遷過程中將能量以一定波長（顏色）的光釋放出來。由于各種元素的能級是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級差正好對應于可見光范圍，于是我們就看到了各種色彩。 焰火呈現(xiàn)五顏六色的原因1、判斷下列表達是正確還是錯誤1）1s22p1屬于基態(tài)；2） 1s22s2 2p63p1屬于基態(tài)； 3）1s22s2 2

19、p63d1屬于激發(fā)態(tài)；答案： (1) (2) (3)課堂練習五、電子云與原子軌道思考: 宏觀物體與微觀物體（電子） 的運動有什么區(qū)別? 可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度； 可以描畫它們的運動軌跡。1.電子的質(zhì)量很小，只有9.1110-31千克；2.核外電子的運動范圍很?。ㄏ鄬τ诤暧^物體而言）；3.電子的運動速度很大；測不準圖中 表示原子核，一個小黑點代表電子在這里出現(xiàn)過一次小黑點的疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖1、電子云處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。(1) s電子電子云形狀 是以原子核

20、為中心的球體，只有一個伸展方向 1、電子云(2)p電子云的形狀是啞鈴形，其伸展方向是互向垂直的三個方向（Px、Py、Pz）。 P電子云半徑同樣隨著n增大而增大 2. 原子軌道d能級的原子軌道圖 2. 原子軌道 f 能級的原子軌道圖2原子軌道原子軌道(1)定義：電子在原子核外的一個空間運動狀定義：電子在原子核外的一個空間運動狀 態(tài)稱為一個原子軌道。態(tài)稱為一個原子軌道。(2)數(shù)目數(shù)目ns能級各有能級各有 1 個軌道，個軌道，np能級各有能級各有 個軌道，個軌道，nd能級各有能級各有 個軌道，個軌道，nf能級各有能級各有 個軌道。個軌道。357電子在原子核外的一個運動空間狀態(tài)原子軌道閱讀課本11頁表

21、1-2spfdsxzpxxzpyxypzxzdxyxydyzyzdxzxzdx2-y2xydz2xz六、泡利原理和洪特規(guī)則六、泡利原理和洪特規(guī)則(1)能量最低原理：能量最低原理：原子核外電子先占有能量原子核外電子先占有能量低的軌道，然后依次進入能量高的軌道，這樣低的軌道，然后依次進入能量高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。(2)泡利原理：泡利原理：每個原子軌道上最多只能容納每個原子軌道上最多只能容納兩個自旋方向不同的電子。如兩個自旋方向不同的電子。如2s軌道上的電子排軌道上的電子排布為布為 ，不能為，不能為 (3)洪特規(guī)則：洪特規(guī)則：原子核外電子在能量相同

22、的各個原子核外電子在能量相同的各個軌道上排布時，電子盡可能分占不同的原子軌軌道上排布時，電子盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，這樣整個原子的能量最道，且自旋方向相同，這樣整個原子的能量最低。如低。如2p3的電子排布為的電子排布為 ，不能為，不能為 (4)洪特規(guī)則的特例：洪特規(guī)則的特例：有少數(shù)元素的基態(tài)原子有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構造原理有的電子排布對于構造原理有1個電子的偏差。因個電子的偏差。因為能量相同的原子軌道在全充滿為能量相同的原子軌道在全充滿(如如p6和和d10)、半、半充滿充滿(如如p3和和d5)和全空和全空(如如p0和和d0)狀態(tài)時，體系的狀態(tài)時，體系的能量較低，

23、原子較穩(wěn)定。能量較低，原子較穩(wěn)定。 軌道表示式(電子排布圖)寫出鎂原子的電子排布式、電子排布圖1s22s22p63s2 電子排布圖電子排布式軌道表示式：用每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子的式子。如：氖原子的軌道表示式下列電子排布圖中哪個是硼的？ABA下列電子排布圖中哪個是碳的？Cu當同一能級的電子排布為全充滿、半充滿狀態(tài)時具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。CBAACr注意1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n22818322n2小結：1、各原子軌道的能量高低比較（1）nsnpndnf（2）1s2s3s4s（3）同一能層同一能級的各原子軌道能量相等： 2Px2Py2Pz2、電子云和原子軌道（1）能量最低原理 （2）泡利不相容原理 （3）洪特規(guī)則 3、核外電子排布規(guī)則:4、核外電子排布圖原子的核外電子排布的表示方法原子的核外電子排布的表示方法 練習練習1 1、下列有關電子云和原子軌道的說法正確的、下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是（是（ ） A A原子核外的電子象云霧一樣籠罩在原子核原子核外的電子象