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第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型1.了解原子結(jié)構(gòu)的進(jìn)展歷程。2.初步生疏原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型,能用n、l、m、ms這四個量子數(shù)描述核外電子的運動狀態(tài)。3.了解原子軌道的表示方法及意義。一、氫原子光譜和波爾的原子結(jié)構(gòu)模型1.原子結(jié)構(gòu)理論進(jìn)展史1803年提出原子是一個“實心球體”建立原子學(xué)說的是英國化學(xué)家①道爾頓,1903年湯姆遜提出原子結(jié)構(gòu)的“②葡萄干布丁”模型,1911年盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的③核式模型,1913年玻爾提出④核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型,建立于20世紀(jì)20年月中期的⑤量子力學(xué)模型已成為現(xiàn)代化學(xué)的理論基礎(chǔ)。2.氫原子光譜人們經(jīng)常利用儀器將物質(zhì)吸取光或放射光的波長和強度分布記錄下來,得到所謂的光譜,光譜分為⑥連續(xù)光譜和⑦線狀光譜,氫原子光譜為⑧線狀光譜。3.玻爾原子結(jié)構(gòu)模型(1)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點①原子中的電子在具有⑨確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動,并且⑩不輻射能量??衫斫鉃樾行悄P?這里的“軌道”實際上就是我們現(xiàn)在所說的電子層。②定態(tài)假設(shè):玻爾原子結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為同一電子層上的電子能量完全相同。在不同軌道上運動的電子具有不同的能量(E),而且能量是量子化的,即能量是“一份一份”的。各電子層能量差具有不連續(xù)性,即E3-E2≠E2-E1。③只有當(dāng)電子從一個軌道(能量為Ei)躍遷到另一個軌道時,才會輻射或吸取能量。假如輻射或吸取的能量以光的形式表現(xiàn)并記錄下來,就形成了光譜。(2)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型理論成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的試驗事實,但不能解決氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)問題和多原子簡單的光譜現(xiàn)象。二、原子軌道與四個量子數(shù)依據(jù)量子力學(xué)理論,原子中的單個電子的空間運動狀態(tài)可以用原子軌道來描述,而每個原子軌道由三個量子數(shù)n、l、m共同描述。1.主量子數(shù)(n)主量子數(shù)(n)的取值與電子層符號的對應(yīng)關(guān)系主量子數(shù)(n):1、2、3、4、5、6、7等,電子層符號:K、L、M、N、O、P、Q等。n值所表示的電子運動狀態(tài)稱為電子層,n越大,電子離核的平均距離越遠(yuǎn),能量越高。2.角量子數(shù)(l)①對多電子原子來講,對于確定的n值,l共有n個值,分別用符號s、p、d、f等來表示。②若兩個電子的n和l均相同,就表明兩個電子具有相同的能量,表示兩電子所處的能級相同。③l有多少個取值,就表示該電子層有多少個能量不同的能級。當(dāng)n=1時l有1個值,有1個能級即s能級;當(dāng)n=2時l有2個值,有2個能級即s能級和p能級;當(dāng)n=3時l有3個值,有3個能級即s能級、p能級、d能級;當(dāng)n=n時l有n個值,有n個能級。3.磁量子數(shù)(m)①在外磁場作用下,量子數(shù)n、l相同的狀態(tài)能量是不同的,用磁量子數(shù)m來標(biāo)記這些狀態(tài)。對同一個能級l而言,電子的運動共有(2l+1)個狀態(tài)。②s能級有1個軌道;p能級有3個軌道;d能級有5個軌道;f能級有7個軌道,同一能級中不同軌道的能量是相同的。4.自旋量子數(shù)ms核外電子存在一種奇怪的量子化運動,人們稱其為自旋運動。常用自旋量子數(shù)ms來描述電子的自旋運動。處于同一原子軌道上的電子自旋運動狀態(tài)只能有2種,分別用符號↑和↓標(biāo)記。總結(jié):主量子數(shù)n對應(yīng)著電子層;主量子數(shù)n和角量子數(shù)l對應(yīng)著n電子層中的能級;主量子數(shù)n、角量子數(shù)l和磁量子數(shù)m對應(yīng)著n電子層中l(wèi)能級的原子軌道。電子的運動狀態(tài)可用量子數(shù)n、l、m確定的原子軌道來描述,并取兩種自旋狀態(tài)的一種。三、原子軌道的圖形描述和電子云1.原子軌道的圖形s軌道是球形,即該原子軌道具有球形對稱;p軌道是紡錘形,分別相對于x、y、z軸對稱。2.電子云為了形象地表示電子在核外空間的分布狀況,人們常用單位體積內(nèi)小點的疏密程度來表示電子在原子核外單位體積內(nèi)消滅概率的大小。點密集的地方表示電子消滅的概率大;點稀疏的地方表示電子消滅的概率小。這種形象地描述電子在空間單位體積內(nèi)消滅的概率大小的圖形稱為電子云。1.原子核外電子的每一個電子層最多可容納的電子數(shù)與電子層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?【答案】每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2。2.不同的電子層分別有多少個能級?與電子層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?【答案】第n電子層有n個能級;能級數(shù)等于序數(shù)n。3.不同電子層的相同能級所能容納的最多電子數(shù)是否相同?【答案】相同。4.硫原子有16個電子,分別分布在幾個不同的電子層和能級上?各電子層與能級分別含有多少個電子?【答案】分別分布在3個不同的電子層,5個不同的能級上。第一電子層2個電子,處于1s能級中;其次電子層8個電子,分別為2s能級含有2個電子,2p能級含有6個電子;第三電子層6個電子,分別為3s能級含有2個電子,3p能級含有4個電子。1.關(guān)于原子模型的演化過程,正確的是()。A.湯姆遜原子模型→道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型B.湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型→道爾頓原子模型C.道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→湯姆遜原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型D.道爾頓原子模型→湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型【解析】1803年,道爾頓模型——原子是一個堅硬的小球;1903年,湯姆遜模型——原子是一個帶正電荷的球,電子鑲嵌在里面,原子好像一塊“布滿漿果的松糕”;1911年,盧瑟福模型——原子的大部分體積是空的,電子任憑地圍圍著一個帶正電荷的很小的原子核運轉(zhuǎn);1913年,玻爾模型——電子不是任憑占據(jù)在原子核的四周,而是在固定的軌道上運動,當(dāng)電子從一個軌道躍遷到另一軌道時,原子便吸取或釋放能量;20世紀(jì)20年月以來,現(xiàn)代模型(電子云模型)——電子繞核運動形成一個帶負(fù)電荷的云團(tuán),在一個確定的時刻不能精確測定電子的精確?????位置?!敬鸢浮緿2.下列各電子層中含有f軌道的是()。A.N電子層B.M電子層C.L電子層 D.K電子層【答案】A3.下列能級中軌道數(shù)為3的是()。A.s能級 B.p能級C.d能級 D.f能級【解析】s能級有1個軌道,p能級有3個軌道,d能級有5個軌道,f能級有7個軌道。【答案】B探究:原子軌道的表示方法(1)能級符號通常用ns、np、nd、nf、ng等表示,推想第五電子層具有的能級:,它們最多容納的電子數(shù)分別為,這些數(shù)值的規(guī)律是。
(2)第五電子層最多容納的電子數(shù)為。
【解析】第n電子層具有n個能級,第五電子層具有的能級是5s、5p、5d、5f、5g;s、p、d、f最多容納的電子數(shù)分別為2、6、10、14,各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的兩倍,可得出5g可容納的最多電子數(shù)為18;加和得出第五電子層最多容納的電子數(shù)為50。【答案】(1)5s、5p、5d、5f、5g;2、6、10、14、18;各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7、9的兩倍(2)501.K層為最外層時,1s能級最多可填充多少個電子?【答案】2個。2.L層為最外層時,2p能級最多可填充多少個電子?【答案】6個。3.M層為最外層時,3d能級最多可填充多少個電子?【答案】0個。4.N層為最外層時,4f能級最多可填充多少個電子?【答案】0個。5.書寫能級時用到哪些符號?【答案】電子層序號與s、p、d、f等能級符號。6.鈉原子第三電子層只有3s能級填充電子,是否可以說鈉原子第三電子層只有3s能級?鈉原子有3個電子層填充電子,是否可以說鈉原子只有3個電子層?【答案】不行以,鈉原子第三電子層有3s、3p、3d能級,只有3s能級填充電子,3p、3d能級沒有電子;不行以,鈉原子具有若干電子層,但只有K、L、M三個電子層填充電子,其他電子層沒有電子。7.d能級中含有幾個軌道?最多能容納幾個電子?【答案】d能級中含有5個軌道,最多容納10個電子。1.將電子層序號寫在s、p、d、f等能級符號前,共同表示能級;猶如第幾層樓的第幾級樓梯一樣,如3d、4s等。能級是電子層中的電子亞層。2.每個電子層中,能級符號的挨次是ns、np、nd、nf……任一電子層,能級數(shù)=電子層序數(shù)=周期序數(shù)。1.能夠確定核外電子空間運動狀態(tài)的量子數(shù)組合為()。A.n、lB.n、l、msC.n、l、m D.n、l、m、ms【解析】主量子數(shù)(n)打算電子的離核遠(yuǎn)近,角量子數(shù)(l)確定原子軌道的外形,磁量子數(shù)(m)打算原子軌道在空間的取向,故用n、l、m三個量子數(shù)可以確定一個電子的空間運動狀態(tài),即一個原子“軌道”。【答案】C2.以下能級符號正確的是()。A.1pB.2dC.3fD.6s【解析】第一層級沒有p軌道,A項錯誤;其次層級沒有d軌道,B項錯誤;第三層級沒有f軌道,C項錯誤。【答案】D3.p、f能級最多容納的電子數(shù)分別為()。A.2、4 B.4、8 C.6、10 D.6、14【解析】p能級最多容納的電子數(shù)為6;f能級最多容納的電子數(shù)為14?!敬鸢浮緿4.下列有關(guān)生疏正確的是()。A.各能級的原子軌道數(shù)按s、p
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