原子結(jié)構(gòu)模型的建立和修正

1、原子結(jié)構(gòu)模型的建立和修正原子結(jié)構(gòu)模型的建立和修正化學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造化學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造35000多萬種化學物質(zhì)，多萬種化學物質(zhì)，其中其中兩千多萬種化學物質(zhì)兩千多萬種化學物質(zhì)大多數(shù)由大多數(shù)由原子原子構(gòu)成構(gòu)成,而人類而人類對原子的認識和探索已經(jīng)歷了對原子的認識和探索已經(jīng)歷了2500多年直到多年直到20世世紀紀80年代，科學家才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體年代，科學家才用掃描隧道顯微鏡觀察到物體表面的原子可你有沒有思考過下列問題？表面的原子可你有沒有思考過下列問題？（1 1）人類）人類對原子結(jié)構(gòu)對原子結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了哪幾個階段的認識經(jīng)歷了哪幾個階段？（2 2）道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾的原子結(jié)構(gòu)）

2、道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾的原子結(jié)構(gòu) 模型有哪些錯誤或不足？模型有哪些錯誤或不足？（3 3）我們從原子結(jié)構(gòu)的認識歷程中受到哪些啟迪？）我們從原子結(jié)構(gòu)的認識歷程中受到哪些啟迪？閱讀思考閱讀思考P27-28閱讀教材，完成下列問題：閱讀教材，完成下列問題：1 1、原子結(jié)構(gòu)模型演變歷史、原子結(jié)構(gòu)模型演變歷史（1 1）公元前）公元前5 5世紀，古希臘哲學家提出物質(zhì)是由原子構(gòu)成的。世紀，古希臘哲學家提出物質(zhì)是由原子構(gòu)成的。（2 2）1919世紀初，英國科學家世紀初，英國科學家 _提出原子學說，提出原子學說， 認為認為_ （3 3）1919世紀末世紀末, ,科學家科學家_發(fā)現(xiàn)原子中存在電子，發(fā)現(xiàn)原子中存在

3、電子， 并于并于19041904年提出了年提出了_ _ 的原子結(jié)構(gòu)模型。的原子結(jié)構(gòu)模型。（4 4）19111911年，英國物理學家盧瑟福提出年，英國物理學家盧瑟福提出_的原子結(jié)構(gòu)的原子結(jié)構(gòu) 模型。模型。（5 5）19131913年，丹麥物理學家年，丹麥物理學家_提出了原子軌道模型。提出了原子軌道模型。（6 6）19261926年，科學家又提出了原子結(jié)構(gòu)的年，科學家又提出了原子結(jié)構(gòu)的_模型。模型。 現(xiàn)在人們可以近似認為，多電子原子中，核外電子是現(xiàn)在人們可以近似認為，多電子原子中，核外電子是 分層排布的。分層排布的。道爾頓道爾頓物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子不能被

4、創(chuàng)造，也不能被毀滅在化學變化中不可再分割在化學變化中不可再分割湯姆生湯姆生葡萄干面包式葡萄干面包式帶核帶核玻爾玻爾量子力學量子力學小結(jié)小結(jié)原子核外電子的分層排布原子核外電子的分層排布 +2He+18Ar1 1、原子核外電子的分層排布、原子核外電子的分層排布+10Ne該電子層該電子層上的電子上的電子核電荷數(shù)核電荷數(shù)電子層電子層原子核原子核+1H+8O+12Mg核外電子分層排布 電子按能量高低在核外分層排布。1234567KLMNOPQ由內(nèi)到外，能量逐漸升高由內(nèi)到外，能量逐漸升高MLNKC碳碳6N氮氮7O氧氧8F氟氟9Ne氖氖10B硼硼5Be鈹鈹4Li鋰鋰3He氦氦2H氫氫1 各電子層的電子數(shù)各電

5、子層的電子數(shù)元素符號元素符號元素名稱元素名稱核電荷數(shù)核電荷數(shù)核電荷數(shù)為核電荷數(shù)為1 12020的元素原子核外電子層排布的元素原子核外電子層排布12212222222234567 78MLNKS硫硫16Cl氯氯17Ar氬氬18K鉀鉀19Ca鈣鈣20P磷磷15Si硅硅14Al鋁鋁13Mg鎂鎂12Na鈉鈉11 各電子層的電子數(shù)各電子層的電子數(shù)元素符號元素符號元素名稱元素名稱核電荷數(shù)核電荷數(shù)核電荷數(shù)為核電荷數(shù)為1 12020的元素原子核外電子層排布的元素原子核外電子層排布22222222228888888888888765432121核外電子排布的一般規(guī)律：核外電子排布的一般規(guī)律：1、K層為最外層時，

6、最多容納電子數(shù)層為最外層時，最多容納電子數(shù)-。2、其他各層為最外層最多容納電子數(shù)、其他各層為最外層最多容納電子數(shù)-。3、次外層最多容納電子數(shù)、次外層最多容納電子數(shù)-。4、倒數(shù)第三層最多容納電子數(shù)、倒數(shù)第三層最多容納電子數(shù)-。5、第、第n層最多容納電子數(shù)層最多容納電子數(shù)-。2個個8個個18個個32個個2n2個個注意：多條規(guī)律必須同時兼顧。注意：多條規(guī)律必須同時兼顧。 3、原子核外電子排布規(guī)律、原子核外電子排布規(guī)律能量最低能量最低原理原理:先排先排K層，排滿層，排滿K層后再排層后再排L層層.每個電子層最多只能容納每個電子層最多只能容納2n2個電子。個電子。最外層最多只能容納最外層最多只能容納8個電

7、子（個電子（K層為最外層時層為最外層時不能超過不能超過2個）個）次外層最多只能容納次外層最多只能容納18個電子（個電子（K層為次外層層為次外層時不能超過時不能超過2個個倒數(shù)第三層最多只能容納倒數(shù)第三層最多只能容納32個電子個電子注意：多條規(guī)律必須同時兼顧。注意：多條規(guī)律必須同時兼顧。 為了為了形象地形象地表示原子的結(jié)構(gòu)，人們就創(chuàng)表示原子的結(jié)構(gòu)，人們就創(chuàng)造了造了“原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖”這種特殊的圖形。這種特殊的圖形。+15第第1層層第第2層層第第3層層K層層L層層M層層285原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖原子核原子核原子核帶正電原子核帶正電核電荷數(shù)核電荷數(shù)注意：任何原子都有趨于注意：任何原

8、子都有趨于8電子（或電子（或2電子）電子）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向，因此活潑的原子會發(fā)生穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向，因此活潑的原子會發(fā)生電子得失電子得失失一個電子失一個電子鈉原子鈉原子鈉離子鈉離子Na e Na+NaNa+鈉離子的形成鈉離子的形成+Na Cle Na+ Cl- +11 +17電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移+11 +17原子結(jié)構(gòu)簡圖原子結(jié)構(gòu)簡圖+17+11 不穩(wěn)定不穩(wěn)定+12Mg+8O+12+8Mg2+O2- 原子最外層的電子數(shù)小于原子最外層的電子數(shù)小于8個時，在化學反個時，在化學反應(yīng)中總是得到或失去電子而達到最外層應(yīng)中總是得到或失去電子而達到最外層8電子電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。第三單元第三單元 人類對原子結(jié)構(gòu)

9、的認識人類對原子結(jié)構(gòu)的認識認識原子核認識原子核1.1.原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒，原子原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒，原子 是否可以再分？如果原子可以再分，是否可以再分？如果原子可以再分， 它是有哪些更小的微粒構(gòu)成的呢？它是有哪些更小的微粒構(gòu)成的呢？2.2.相對原子的質(zhì)量定義為相對原子的質(zhì)量定義為“某原子的某原子的 質(zhì)量與質(zhì)量與1212C C原子質(zhì)量的原子質(zhì)量的1/121/12的比的比。 1212C C原子指的是什么原子？原子指的是什么原子？你知道嗎？你知道嗎？原子原子原子核原子核核外電子核外電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子一一 . .原子的構(gòu)成原子的構(gòu)成1.1.原子的結(jié)構(gòu)原子的結(jié)構(gòu)粒子種類粒子種類質(zhì)量質(zhì)量/kg

10、 電性電性 電量電量/c質(zhì)子質(zhì)子1.673x10-27正電正電 1.602x10-19中子中子1.675x10-27- 0電子電子9.109x10-31負電負電1.602x10-19請同學們根據(jù)上表比較這三種粒子的質(zhì)量大小請同學們根據(jù)上表比較這三種粒子的質(zhì)量大小和帶電荷情況？得到什么樣的結(jié)論和帶電荷情況？得到什么樣的結(jié)論?三種粒子的質(zhì)量都很小三種粒子的質(zhì)量都很小質(zhì)子和中子的質(zhì)量基本相等，電子的質(zhì)量最質(zhì)子和中子的質(zhì)量基本相等，電子的質(zhì)量最小小質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電，電子帶負電質(zhì)子帶正電荷，中子不帶電，電子帶負電質(zhì)子和電子帶電量相等，電性相反質(zhì)子和電子帶電量相等，電性相反構(gòu)成原子的構(gòu)成原子的微粒

11、微粒電子電子原子核原子核質(zhì)子質(zhì)子中子中子電性和電量電性和電量1個電子帶一個個電子帶一個單位負電荷單位負電荷1個質(zhì)子帶一個個質(zhì)子帶一個單位正電荷單位正電荷中子不顯電中子不顯電性性質(zhì)量質(zhì)量/kg9.10910-311.67310-271.67510-31相對質(zhì)量相對質(zhì)量1/1836P31表表1-7 已知一個質(zhì)子的質(zhì)量為已知一個質(zhì)子的質(zhì)量為1.67310-27Kg，一個中子的質(zhì)量，一個中子的質(zhì)量為為1.67510-27Kg，一個電子的質(zhì)量為，一個電子的質(zhì)量為9.109 10-31Kg,一個一個12C原子的質(zhì)量的原子的質(zhì)量的1/12為為1.66110-27Kg，求質(zhì)子、，求質(zhì)子、中子、電子的相對質(zhì)量。

12、中子、電子的相對質(zhì)量。1.00711.0081【思考思考】原子的質(zhì)量集中在原子核上還是原子的質(zhì)量集中在原子核上還是原子核外呢？為什么？原子核外呢？為什么？ 相對于質(zhì)子和中子，電子的質(zhì)量很小，相對于質(zhì)子和中子，電子的質(zhì)量很小，可以忽略不計，原子的質(zhì)量主要由原子核可以忽略不計，原子的質(zhì)量主要由原子核決定。決定。原子質(zhì)子數(shù)（Z）中子數(shù)（N）質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)（A）相對原子質(zhì)量F1018.998Na1222.989Al14 26.9829 911111919232313132727如果忽略電子的質(zhì)量，將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和如果忽略電子的質(zhì)量，將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值加起來，所得的數(shù)

13、中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值加起來，所得的數(shù)值，我們稱之為值，我們稱之為。P31P312.2.如果用如果用X X表示元素符號，表示元素符號，Z Z表示原子表示原子 的質(zhì)子數(shù)，的質(zhì)子數(shù)，A A表示原子的質(zhì)量數(shù)，請用表示原子的質(zhì)量數(shù)，請用z zA AX X表示表中的原子的組成：表示表中的原子的組成：3.3.請總結(jié)出原子的質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)，請總結(jié)出原子的質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)，電子數(shù)和質(zhì)量數(shù)的之間關(guān)系？電子數(shù)和質(zhì)量數(shù)的之間關(guān)系？F Na Al19923112713XAZ元素符號元素符號質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù) 核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù) （核電荷數(shù)）（核電荷數(shù)）質(zhì)量數(shù)（質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（中子數(shù)（N）XA

14、Z原子原子原子核原子核核外電子（核外電子（Z）質(zhì)子（質(zhì)子（Z）中子（中子（NA - Z）核電荷數(shù)核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)核外電子數(shù)=原子序數(shù)原子序數(shù)關(guān)系式關(guān)系式:2.原子的表示方法原子的表示方法ab+dXca代表代表質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)；b代表核代表核電荷數(shù)電荷數(shù)；c代表代表離子的價態(tài)離子的價態(tài)；d代表代表化合價化合價e 代表代表原子個數(shù)原子個數(shù) ea、b、c、d、e各代表什么？各代表什么？想一想想一想1.1.元素：具有元素：具有相同質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)的同一類原子的總稱。的同一類原子的總稱。3.3.同位素：同位素：質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)相同而而中子數(shù)不同中子數(shù)不同的的核素核素互稱為同位素?；?/p>

15、稱為同位素。17 17 Cl ,Cl ,353517 17 ClCl37376 6 C ,C ,13136 6 C ,C ,12126 6 C C14148 8 O ,O ,16 16 8 8 O ,O ,17178 8 O O18182.2.核素：具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的核素：具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子一種原子。1 1H ,H ,1 11 1H H 2 21 1H H 3 3 氕、氘、氚氕、氘、氚二、元素、核素、同位素二、元素、核素、同位素它們之間的特點如下：它們之間的特點如下：天然存在的元素，各同位素在自然界的含量占該元天然存在的元素，各同位素在自然界的含量占該元素總量的百分

16、比（稱為素總量的百分比（稱為“豐度豐度”，即原子百分比）基，即原子百分比）基本上是固定的。本上是固定的。同種元素，可以有若干種不同的核素同種元素，可以有若干種不同的核素。（元素：。（元素：112種，同位素：種，同位素：1800種）種）同同位素位素是同一元素的不同核素之間的互相稱謂，不是同一元素的不同核素之間的互相稱謂，不指具體的原子指具體的原子。同一種元素的不同同位素原子其同一種元素的不同同位素原子其質(zhì)量數(shù)不同質(zhì)量數(shù)不同，核外電核外電子層結(jié)構(gòu)相同子層結(jié)構(gòu)相同，其原子、單質(zhì)及其構(gòu)成的化合物，其原子、單質(zhì)及其構(gòu)成的化合物化學化學性質(zhì)幾乎相同性質(zhì)幾乎相同，只是某些物理性質(zhì)略有差異只是某些物理性質(zhì)略有

17、差異。同位素。同位素構(gòu)成的化合物是不同的化合物，構(gòu)成的化合物是不同的化合物，H2O、D2O、T2O的物的物理性質(zhì)不同，理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)幾乎相同。化學性質(zhì)幾乎相同?！居懻撚懻摗空埻瑢W們相互討論元素，核素，同位請同學們相互討論元素，核素，同位素有什么關(guān)系？素有什么關(guān)系？4.元素、核素和同位素的關(guān)系元素、核素和同位素的關(guān)系在天然元素中，多數(shù)元素含有多種核素，少數(shù)元素在天然元素中，多數(shù)元素含有多種核素，少數(shù)元素只含有一種核素（例如只含有一種核素（例如a、等）。某種元素跟核、等）。某種元素跟核素和同位素的關(guān)系：素和同位素的關(guān)系：同位素同位素核素核素核素核素某種元素某種元素同位素同位素核素核素核素核素

18、某種元素某種元素【鞏固練習鞏固練習】1 11 1H 、D、T、16O 、17O、18O有有 種原子，種原子， 種元素，種元素， ； 屬同位素。屬同位素。 62 11H 、D、T 816O、 817O、8 818O 888用途：用途：（1） C ：612C、6 61313C、6 61414C 6 61414C每隔每隔5730年它的質(zhì)量就會減少一半，考古學年它的質(zhì)量就會減少一半，考古學家根據(jù)生物體內(nèi)家根據(jù)生物體內(nèi)6 61414C的含量，就可判斷其生活的的含量，就可判斷其生活的年代。年代。2760O是惡性腫瘤的是惡性腫瘤的“克星克星”，也可用其輻射育，也可用其輻射育種，刺激增長，保鮮，防腐種，刺激增

19、長，保鮮，防腐 (2) 11H N=0 氕氕 12H(D) N=1 氘氘(重氫重氫) 13H(T) N=2 氚氚(超重氫超重氫)制氫彈制氫彈 O：816O 8 17O 8 18O H2O 水水 18； D2O 重水重水 20； T2O 超重水超重水 22 （3）U： 92234U 92235 U 92238U 鈾鈾235 制原子彈制原子彈 1.據(jù)報道，上海某醫(yī)院正在研究用放射性的一據(jù)報道，上海某醫(yī)院正在研究用放射性的一種碘種碘 治療腫瘤。該碘原子的核內(nèi)的中子治療腫瘤。該碘原子的核內(nèi)的中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是數(shù)與核外電子數(shù)之差是I125 53A、72 B、19 C、53 D、125B2.某二價陰

20、離子，核外有某二價陰離子，核外有18個電子，質(zhì)量數(shù)個電子，質(zhì)量數(shù)為為32，則其中子數(shù)為：，則其中子數(shù)為：A、12 B、14 C、16 D、18C課堂練習：課堂練習：三、構(gòu)成離子的微粒之間的數(shù)量關(guān)系三、構(gòu)成離子的微粒之間的數(shù)量關(guān)系注意：注意：原子原子：核電荷數(shù)（：核電荷數(shù)（Z）=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)核外電子數(shù)【鞏固練習鞏固練習 】粒子符號粒子符號質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)電子數(shù)電子數(shù)S2-NH4+OH-AXn+aAYm-b16181110910a-nb-m玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型-發(fā)現(xiàn)核外電子的能量發(fā)現(xiàn)核外電子的能量 玻爾把化學、放射性和光譜學方面的實驗事實與玻爾把化學、放射性和光譜學

21、方面的實驗事實與原子結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起，在研究氫原子光譜產(chǎn)生的原子結(jié)構(gòu)模型聯(lián)系在一起，在研究氫原子光譜產(chǎn)生的原因中發(fā)展了原子結(jié)構(gòu)理論。原因中發(fā)展了原子結(jié)構(gòu)理論。1913年，玻爾提出了新年，玻爾提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型，其要點如下：的原子結(jié)構(gòu)模型，其要點如下： (1) (1)在原子中，電了不能沿著任意軌道繞在原子中，電了不能沿著任意軌道繞核旋轉(zhuǎn)，而只能沿著符合一定條件的軌道旋轉(zhuǎn)。核旋轉(zhuǎn)，而只能沿著符合一定條件的軌道旋轉(zhuǎn)。電子在軌道上運動時，不吸收或放出能量，處電子在軌道上運動時，不吸收或放出能量，處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。于一種穩(wěn)定狀態(tài)。 (2)(2)原子中的電子在不同軌道運動時可具原子中的電子在不同軌道

22、運動時可具有不同的能量，電子運動時所處的能量狀態(tài)稱有不同的能量，電子運動時所處的能量狀態(tài)稱為能級。電子在軌道上運動時所具有的能量只為能級。電子在軌道上運動時所具有的能量只能取某些不連續(xù)的數(shù)值能取某些不連續(xù)的數(shù)值( (電子能量是量子化的電子能量是量子化的) )。 (3) (3)只有當電子從某一軌道躍遷到另一軌道時，只有當電子從某一軌道躍遷到另一軌道時，才有能量的吸收或放出。當電子從能量較高的才有能量的吸收或放出。當電子從能量較高的(E2)(E2)軌軌道躍遷到能量較低的道躍遷到能量較低的(E(E。) )軌道時，原子就放出能量。軌道時，原子就放出能量。放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€輻射能的光子，其頻率可由兩放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€輻射能的光子，其頻率可由兩個軌道的能量差決定。玻爾提出的原子結(jié)構(gòu)模型，揭個軌道