原子的核式結(jié)構(gòu)原子的能級課件

原子的核式結(jié)構(gòu)和能級探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，揭示物質(zhì)世界的奧秘。原子的結(jié)構(gòu)模型原子核原子核是原子的中心，由質(zhì)子和中子組成，并帶有正電荷。電子電子帶負電荷，繞原子核運動，形成電子云。電子云電子云是指電子在原子核周圍運動的空間概率分布。原子的發(fā)現(xiàn)歷程1古希臘哲學家提出物質(zhì)是由不可分割的粒子組成的概念。2道爾頓原子模型提出原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，具有固定的質(zhì)量和性質(zhì)。3湯姆遜模型發(fā)現(xiàn)電子，提出原子是帶正電的球體，電子均勻分布其中。4盧瑟福模型提出原子核式結(jié)構(gòu)，原子核帶正電，電子繞原子核運動。5玻爾模型提出電子在原子核外特定能級上運動，解釋了原子光譜現(xiàn)象。6現(xiàn)代原子模型基于量子力學，描述電子在原子核外以電子云的形式存在。原子核的成分和性質(zhì)1質(zhì)子帶正電荷的粒子，電荷量為+1.602×10-19庫侖，質(zhì)量約為1.6726×10-27千克，參與構(gòu)成原子核。2中子不帶電的粒子，質(zhì)量略大于質(zhì)子，約為1.6749×10-27千克，參與構(gòu)成原子核。3核力原子核中的質(zhì)子和中子之間強烈的吸引力，克服了質(zhì)子之間的電斥力，使原子核穩(wěn)定存在。質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)質(zhì)子1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，它帶一個正電荷，質(zhì)量約為氫原子核的質(zhì)量，是構(gòu)成原子核的基本粒子之一。質(zhì)子在原子核中起著重要的作用，決定著元素的種類。中子1932年，查德威克用α粒子轟擊鈹原子核，發(fā)現(xiàn)了中子。中子不帶電荷，質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量幾乎相同，是構(gòu)成原子核的另一種基本粒子。中子在原子核中起著穩(wěn)定原子核的作用，但它也參與了核反應。原子核的基本參數(shù)原子核的基本參數(shù)包括質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)、核子數(shù)和結(jié)合能，它們決定了原子核的性質(zhì)和穩(wěn)定性原子序數(shù)和質(zhì)子數(shù)氫原子原子序數(shù)為1，只有一個質(zhì)子氦原子原子序數(shù)為2，有兩個質(zhì)子碳原子原子序數(shù)為6，有六個質(zhì)子同位素的概念和特點定義同位素是指具有相同質(zhì)子數(shù)但中子數(shù)不同的同一元素的原子。特點同位素具有相同的化學性質(zhì)，但物理性質(zhì)有所不同，例如質(zhì)量數(shù)和放射性。應用同位素在科學研究、醫(yī)療診斷、工業(yè)生產(chǎn)等方面有著廣泛的應用。電子云和電子能級原子中的電子并非像行星一樣繞著原子核做圓周運動，而是以一種概率分布的方式存在于原子核周圍的空間中，這就是電子云。電子云的形狀和大小可以根據(jù)電子能級的不同而改變。電子能級是原子中電子所能具有的能量值，不同的能級對應著不同的電子云形狀和大小。處于較低能級的電子更靠近原子核，電子云也更小，而處于較高能級的電子離原子核更遠，電子云也更大。德布羅意波和玻爾模型德布羅意波德布羅意提出物質(zhì)波的概念，認為所有物質(zhì)都具有波動性，并用λ=h/p來描述其波長，其中h為普朗克常數(shù)，p為動量。玻爾模型玻爾模型解釋了氫原子的光譜，假設電子在原子核外以特定軌道繞核運動，并提出電子在不同能級間躍遷時會吸收或釋放光子，解釋了氫原子光譜的規(guī)律性。量子化的特征德布羅意波和玻爾模型都體現(xiàn)了微觀世界的量子化特征，即能量、動量等物理量只能取特定的離散值，而不是連續(xù)變化的。電子云的基本規(guī)律電子云的形狀電子云的形狀由原子軌道的類型決定，s軌道為球形，p軌道為啞鈴形，d軌道更為復雜。電子云的密度電子云的密度表示電子在空間某個區(qū)域出現(xiàn)的概率，密度越大，電子出現(xiàn)概率越高。電子云的能量電子云的能量與原子軌道的能量水平有關(guān)，能量越高，電子云離原子核越遠。電子排布和電子構(gòu)型電子排布電子在原子核外不同能級上的分布方式，稱為電子排布。電子構(gòu)型用符號表示電子排布，稱為電子構(gòu)型。例如，氧原子的電子構(gòu)型為1s22s22p4。s、p、d、f軌道的特點s軌道球形對稱，電子云呈球形分布。最外層只有一個s軌道，它決定了元素的化學性質(zhì)。p軌道啞鈴形，電子云呈啞鈴狀分布。最外層有三個p軌道，它們在空間上相互垂直，決定了元素的化學性質(zhì)。d軌道形狀更復雜，電子云呈多種形狀，最外層有五個d軌道，決定了元素的化學性質(zhì)。f軌道形狀更復雜，電子云呈多種形狀，最外層有七個f軌道，決定了元素的化學性質(zhì)。能量層的劃分1K層n=12L層n=23M層n=34N層n=45O層n=5電子躍遷和能量轉(zhuǎn)換1吸收能量電子從低能級躍遷到高能級2釋放能量電子從高能級躍遷到低能級3能量轉(zhuǎn)換能量以光子形式釋放或吸收電子躍遷是指電子在不同能級之間移動的過程。當電子吸收能量時，它會從低能級躍遷到高能級。反之，當電子釋放能量時，它會從高能級躍遷到低能級。這種能量轉(zhuǎn)換通常以光子的形式發(fā)生，光的顏色取決于能量差。這個過程解釋了許多光譜現(xiàn)象，比如原子發(fā)射光譜和吸收光譜。光電效應和康普頓效應1光電效應當光照射到金屬表面時，金屬中的電子吸收光的能量而逸出，形成光電流，證明了光具有粒子性。2康普頓效應當X射線或伽馬射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用時，光子會損失一部分能量，導致波長變長，進一步證明了光的粒子性。薛定諤波動方程原子模型描述原子中電子運動的數(shù)學方程。波函數(shù)描述電子在原子核周圍運動的概率分布。能級預測原子中電子能級和躍遷。原子軌道量子數(shù)主量子數(shù)(n)描述電子能量，n=1,2,3…，能量越高，n越大。角量子數(shù)(l)描述原子軌道的形狀，l=0,1,2,3…，分別對應s,p,d,f軌道。磁量子數(shù)(ml)描述原子軌道在空間的取向，ml=-l,-l+1,…,0,…,l-1,l，l=0,1,2,3…。自旋量子數(shù)(ms)描述電子自旋方向，ms=+1/2或-1/2。電子自旋和磁量子數(shù)電子自旋電子像地球一樣自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個微小的磁偶極矩。自旋量子數(shù)自旋方向用自旋量子數(shù)ms表示，取值+1/2或-1/2，分別表示自旋向上和自旋向下。磁量子數(shù)描述原子軌道在空間的取向，取值為-l,-l+1,...,0,...,l-1,l，每個取值代表一個軌道在空間的特定方向。電子配對和排布規(guī)則洪特規(guī)則在同一能級亞層中，電子優(yōu)先單獨占據(jù)不同的軌道，且自旋方向相同。泡利不相容原理一個原子中，不存在四個量子數(shù)完全相同的電子。原子的價電子構(gòu)型1定義價電子構(gòu)型是指原子最外層電子排布的方式。2重要性決定了元素的化學性質(zhì)，因為價電子參與化學鍵的形成。3規(guī)律同族元素具有相似的價電子構(gòu)型，因此化學性質(zhì)相似。離子的形成和性質(zhì)離子形成當原子失去或獲得電子時，會形成帶電粒子，即離子。失去電子的原子形成帶正電的陽離子，而獲得電子的原子形成帶負電的陰離子。離子性質(zhì)離子具有獨特的化學性質(zhì)，它們可以通過靜電吸引力形成離子鍵，進而構(gòu)成離子化合物。原子的電負性和化學鍵電負性原子吸引電子對的能力，電負性越強，吸引電子對的能力越強?；瘜W鍵原子之間通過共用或轉(zhuǎn)移電子而形成的相互作用力，根據(jù)電子對的共用方式可分為共價鍵和離子鍵。共價鍵原子之間通過共用電子對而形成的化學鍵，例如H2O，Cl2。離子鍵原子之間通過電子轉(zhuǎn)移而形成的化學鍵，例如NaCl，MgO。原子半徑和離子半徑原子半徑離子半徑原子核外電子層數(shù)越多，原子半徑越大陽離子半徑小于原子半徑，陰離子半徑大于原子半徑同一周期，從左到右，原子半徑逐漸減小同一元素的陽離子，電荷越高，半徑越小同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大同一元素的陰離子，電荷越高，半徑越大原子的電離能和電子親和力1電離能從氣態(tài)原子中移去一個電子所需的最低能量。2電子親和力氣態(tài)原子獲得一個電子形成氣態(tài)負離子所釋放的能量。元素周期表的構(gòu)建排列順序元素按照原子序數(shù)遞增順序排列，原子序數(shù)代表原子核中質(zhì)子的數(shù)量。周期和族元素周期表分為7個周期和18個族，周期反映元素電子層數(shù)，族反映元素價電子數(shù)和性質(zhì)相似性。過渡元素過渡元素位于元素周期表中間，其原子結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)具有特殊性。鑭系和錒系鑭系和錒系元素分別位于元素周期表底部，它們具有特殊電子排布，并在核反應中起重要作用。元素周期表的結(jié)構(gòu)特點周期元素周期表按原子序數(shù)遞增排列，同一周期內(nèi)的元素具有相同的電子層數(shù)。族同一族的元素具有相同的價電子數(shù)，化學性質(zhì)相似。過渡元素位于周期表中間的元素，它們具有不完全填滿的d軌道。鑭系和錒系位于周期表底部，它們具有不完全填滿的f軌道，具有特殊的化學性質(zhì)。周期性變化規(guī)律1原子半徑從左到右，原子半徑減小；從上到下，原子半徑增大。2電離能從左到右，電離能增大；從上到下，電離能減小。3電負性從左到右，電負性增大；從上到下，電負性減小。元素的性質(zhì)與電子排布原子半徑元素的原子半徑取決于最外層電子