選修三 原子結構

第一章原子結構與性質第一節(jié)原子結構原子概念和原子結構模型演變簡介1．公元前5世紀，希臘哲學家德謨克利特等人認為：萬物是由大量的不可分割的微粒構成的，即原子。2．19世紀初，英國科學家道爾頓提出近代原子學說，他認為原子是微小的不可分割的實心球體。道爾頓原子學說1、一切物質都是由不可見的、不可分割的原子組成，原子不可自生自滅2、同種類的原子在質量、形狀和性質上完全相同，不同種類的原子則不同3、每一種物質都是由它自己的原子構成。單質是由簡單原子組成，化合物是由復雜原子組成。復雜原子的質量等于組成它的簡單原子的質量總和。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4．1911年，英國物理學家盧瑟?！娮永@核旋轉的原子結構模型5．1913年，丹麥科學家玻爾—核外電子分層排布的原子結構模型6．20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發(fā)現(xiàn)電子帶核原子結構模型軌道原子結構模型電子云模型人類探索物質結構的歷史德謨克利特的古代原子學說道爾頓的近代原子學說（模型）湯姆生原子模型盧瑟福原子模型玻爾原子模型電子云模型原子結構的衍變過程一、開天辟地—原子的誕生現(xiàn)代大爆炸宇宙學理論——宇宙誕生于約140億年前的一次大爆炸大爆炸后約2小時，誕生了大量的H，少量的He和極少量的Li我們今天熟悉的各種元素（原子），都是從那時起經(jīng)歷了漫長復雜的物理化學變化，分批分期合成而來的1、氫元素是宇宙中最豐富的元素。

2、宇宙年齡距今約140億年，地球年齡已有46億年。

3、地球上的元素絕大多數(shù)是金屬，非金屬僅有22種。原子的結構原子原子核核外電子質子中子核電荷數(shù)=核內質子數(shù)=核外電子數(shù)質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù)1、能層：按原子核外電子能量的差異，可以將核外電子分為不同的能層．即電子層。二、能層與能級能層12345…n符號KLMNO…最多電子數(shù)2×122×222×322×422×522n2能層（既電子層）（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)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?！送怆娮拥呐挪家?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……能層KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…最多

電子

數(shù)22626102610142、能級:在多電子原子中，同一能層的電子的能量也可能不同，可以將它們分為不同的能級．（即亞層）。能層類比樓層，能級類比樓梯能級個數(shù)＝能層序數(shù)n微觀物體的運動特征：電子的質量很小，只有9.11×10-31千克；核外電子的運動范圍很小（相對于宏觀物體而言）；電子的運動速度很大；測不準電子云圖中表示原子核，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★量子力學中將這種電子云輪廓圖稱為

“原子軌道”3、原子軌道電子云輪廓給出了電子在核外經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。原子軌道軌道形狀軌道數(shù)s球形1p啞鈴形3d梅花形5.........電子層原子軌道類型原子軌道數(shù)目可容納電子數(shù)1234n1s2s，2p4s,4p,4d,4f3s,3p,3d14916n2——2818322n21、以下能級符號正確的是A、6sB、2dC、3fD、7p2、下列各能層中不包含p能級的是A.NB.MC.LD.K3、原子核外P能層和p能級可容納的最多電子數(shù)分別為A、32和2B、50和6C、72和6D、86和10（如右圖）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。1s---2s---2p---3s---3p---4s----3d--4p---5s---4d----存在著能級交錯三、構造原理★核外電子排布規(guī)則:1.能量最低原理2.泡利不相容原理

每個原子軌道里最多只能容納

2個自旋方向相反的電子?！镌拥碾娮优挪甲裱瓨嬙煸硎拐麄€原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理.(1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s)3.洪特規(guī)則4.補充規(guī)則相對穩(wěn)定的狀態(tài)全充滿（p6，d10，f14）全空時（p0，d0，f0）半充滿（p3，d5，f7）電子排布在同一能級時，總優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，且自旋方向相同。24Cr原子的電子排布圖:1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2例：1—36號元素的基態(tài)原子核外電子排布式。練習1、畫出下列原子的結構示意圖：Be、N、Na、Ne、Mg，回答下列問題：在這些元素的原子中，最外層電子數(shù)大于次外層電子數(shù)的有

，最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的有

，最外層電子數(shù)與電子層數(shù)相等的有

；L層電子數(shù)達到最多的有

，K層與M層電子數(shù)相等的有

。

2、寫出17Cl（氯）、21Sc(鈧)、35Br（溴）的電子排布。氯：1s22s22p63s23p5鈧：1s22s22p63s23p63d14s2溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5根據(jù)構造原理只要我們知道原子序數(shù)就可以寫出元素原子的電子排布，這樣的電子排布是基態(tài)原子(處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子)的。練習3、下列符號代表一些能層或能級的能量，請將它們按能量由低到高的順序排列：（1）EKENELEM

，（2）E3SE2SE4SE1S

，（3）E3SE3dE2PE4f

。4、A元素原子的M電子層比次外層少2個電子。B元素原子核外L層電子數(shù)比最外層多7個電子。

（1）A元素的元素符號是

，B元素的原子結構示意圖為________________；（2）A、B兩元素形成化合物的化學式及名稱分別是

。練習思考與交流電子排布式可以簡化，如可以把鈉的電子排布式寫成【Ne】3s1。試問：上式方括號中的符號的意義是什么？你能仿照鈉原子的簡化電子排布式寫出O、Si、K的簡化電子排布式嗎？１．下列各原子的電子排布正確的是（）A.Be

1s22s12p1

B.C

1s22s22p2

C.He

1s12s1D.Cl

1s22s22p63s23p5BD2．下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()A、Al1s22s22p63s23p1B、O2-1s22s22p6C、Na+1s22s22p6D、Si1s22s22p2 D基態(tài)離子核外電子排布式的書寫：（1）先正確書寫基態(tài)原子的核外電子排布式（2）再由外到內失電子3、下列有關認識正確的是()A．各能級上最多的電子按s、p、d、f的順序分別為2、6、10、14B．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束C．各能層含有的能級數(shù)為n—1D．各能層含有的電子數(shù)為2n24、下列各組微粒中，各能層電子數(shù)均達到2n2個的是()A.Ne和ArB.H-和Na+C.Ne和Cl- D.F-和S2-AB6、構造原理揭示的電子排布能級順序，實質是各能級能量高低，若以E表示某能級的能量，下列能量大小順序中正確的是()A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s