1.1原子結(jié)構 課件高二上學期人教版（2019）化學選擇性必修2

原子結(jié)構與性質(zhì)道爾頓

原子論湯姆孫布“

”干盧瑟福核模型玻爾原子結(jié)構模型電子量子力學模型湯姆森--葡萄干布丁模型盧瑟?！行悄Ｐ?/p>

玻爾--電子層結(jié)構示意圖--洋蔥模型丁葡萄式模型同位素(兩個特性)近似相對原子質(zhì)量決定元素種類(Z)原子的電子式?jīng)Q定原子的得失電子能力

決定主族元素的化學性質(zhì)各層電子數(shù)→

原子結(jié)構示意圖電子排布

電子層(Z)一

、原子結(jié)構(一)原子的構成決定原子種類質(zhì)量數(shù)(A)核電荷數(shù)最外層電子數(shù)結(jié)論：原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)原

子

核核外電子1.原子構成中子

(A-Z)原

子

4x電子數(shù)質(zhì)子2.兩組常見概念(1)基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜①基態(tài)處于最低能量的原子叫作基態(tài)原子。子。例如：電子可以從1s躍遷到2s、2p

…

…。相反，電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基

態(tài)時，將釋放能量。光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。②激發(fā)態(tài)基態(tài)原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原Ba黃綠Sr洋紅Li紫紅Ca磚紅Cu綠Na黃K紫③原子光譜不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，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，總稱原子光譜。LiHeHg發(fā)射光譜

吸收光譜(2)電子云和原子軌道①電子云電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間概率密度分布的形象化描繪，電子云圖中小黑點的疏密表示電子在原子核外空間某處出現(xiàn)概率的大小。

②原子軌道電子云輪廓圖可以體現(xiàn)出電子在核外空間里經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域，人們常把電子出

現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，這種電子云輪廓圖是對原子軌道的形象化描述。1s原子軌道1.主量子數(shù)(n)主量子數(shù)表示電子出現(xiàn)最大概率區(qū)域離核的遠近(電子層)和電子能

量的高低。n的取值為1,2,3....

…n

等正整數(shù)，目前只取至7。n值表示電子層數(shù)，對應的電子層符號為K,L,M,N,O,P,Q。(二)四個量子數(shù)n

值越大，軌道能量越高。角量子數(shù)表示電子亞層和能級，也可以描述原子軌道(或電子云)的形狀。l的取值受制于n

值，1只能取0~(n-1)

的正整數(shù)，對于同一

個n

值，可能有n

個1值，即0,1,2,3….

…

(n-1),

即能級數(shù)等

于能層序數(shù)。2.角量子數(shù)(1)

l取值012電子狀態(tài)Spd原子軌道形狀球形啞鈴形/紡錘形花瓣形主量子數(shù)1234電子層KLMN角量子數(shù)00,10,1,20,1,2,3能及符號1s2s,2p3s,3p,3d4S,4p,4d,4f對多電子原子而言，n

相同時，一般情況是1值越大，能量越高。但對于單電子原子，如氫原子，能量不受l

的影響，只與n有關。3.磁量子數(shù)(m)磁量子數(shù)表示原子軌道在空間的伸展方向。m的取值受制于l值，

m

只能取0,±1;±2

……

±1,共有(21+1)個取值。例如：當l=0時

，m=0,m

只有1個取值，表示s

軌道在核外空

間只有1種分布方向，呈球形對稱；當l=1時

，m

=0,±1,m

有3個取值，表示p

軌道有3種空

間取向，且相互垂直：沿x軸方向伸展的稱px軌道；沿y軸方向伸展

的稱p,軌道；沿z

軸方向伸展的稱pz軌道。

當

l=2

時

，m=0,±1,±2

,m有5個取值，表示d

軌道有5種空間取向，對應5條d

軌道，分別為dy

、d?

、dyz

、d2-2

、d?2。小

結(jié)

：1.s,p,d,f

各分層中的原子軌道數(shù)分別為1,3,5,7,所以

各分層最多只能容納2,6,10,14個電子。又因為每個電子層中原

子軌道總數(shù)為n2,所

以各電子層中電子的最大容量為2n2

個。小

結(jié)

：2.磁量子數(shù)與電子能量無關。n

與1相同、僅m

值不同的軌道具有相同的能量，這種能量相同

的軌道稱為簡并軌道(或等價軌道)。如p亞層有三條簡并軌道px,Py,Pz;d亞層有五條簡并軌道dy,dxz,dyz,dx2-y2,d2。這些簡并軌道在外磁場作用下，由于取向不同，會產(chǎn)生能量上的

差異，這就是線狀光譜在磁場作用下發(fā)生分裂的原因。自

旋

量

子

數(shù)ms用

于

表

示電子自旋的運動方向。自旋量子數(shù)共有兩種取值，順時針方向為逆時針方向為狀態(tài)時所具有的能量相同。4.自旋量子數(shù)(ms)電子處于或總結(jié)：四個量子數(shù)一表示電子的運動狀態(tài)(1)主量子數(shù)：表示能層(2)角量子數(shù)：表示能級和原子軌道形狀(3)磁量子數(shù)：表示原子軌道(4)自旋量子數(shù)：表示電子自旋的方向(三)原子核外電子的排布規(guī)律1.能量最低原理電子在原子中所處的狀態(tài)總是盡可能使整個體系的能量為最低，

這樣的體系最穩(wěn)定。因此電子總是優(yōu)先占據(jù)可供占據(jù)的能量最低的軌

道，而后按照原子軌道近似能級圖(又叫構造原理圖)依次進入能量

較高的軌道，這就稱為能量最低原理。能量排布順序：1s2s2p

3s3p4s3d

4p

5s

4d

5p

6s

4f5d

6p

7s

5f

6d

7p單獨占據(jù)一個軌道，并且自旋方向相同。洪特規(guī)則特例：當?shù)葍r原子軌道處于全充滿(p?,d10,fl?),

半充滿(p3,d?,f7)和全空(p?,d?,fO)時為穩(wěn)定狀態(tài)。2.洪特規(guī)則電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先3.泡利原理每個電子的運動狀態(tài)都不同，同一條軌道最多只能容納兩個自旋

狀態(tài)不同的電子。電子的兩種自旋方向為順時針方向和逆時針方向，用“個“和”↓”表示。(四)電子排布式與軌道表示式1.電子排布式在能級符號的右上角用數(shù)字表示該能級上排布的電子數(shù)目的式子。(1)電子排布式的書寫分為三步：①按能量關系寫出正確的軌道；②將電子從能量最低的1s亞層依次往能量較高的亞層上排布，

只有前面的亞層填滿后，才能去填充后面的亞層，將空軌道刪去；③按能層的順序進行整理得出電子排布式。例1:寫出26Fe的電子排布式。第一步：1s2s2p3s

3p4s

3d;第二

步

：

1s22s22p?3s23p?4s23d?;第三

步

：

1s22s22p?3s23p?3d?4s2。26Fe原子的電

子

排

布

式

為：1

s22s22p?3s23p?3d?4s2。例2:寫出26Fe2+的電子排布式。Fe2+是

在Fe

原子的基礎上失去2個電子形成的。因

此

2

6Fe2+的電子排

布式

為：1

s22s22p?3s23p?3d?。Cr

原

子

的

電

子

排

布

式

為

1s22s2

2p?3s23p?3d?4s1Cu原

子

的

電

子

排

布

式

為

1s22s22p?3s23p?3d104s1(2)電子排布式的簡化寫法用前一周期的稀有氣體原子加方括號的形式表示內(nèi)層電子(又叫

原子實)。例如：Fe的簡化電子排布式為[Ar]3d64s2根據(jù)洪特規(guī)則特例：Cr、Cu的電子排布式要做適當?shù)恼{(diào)整。原子軌道表示式6Cls2s

2p,N1s

2s

2p801s

2s

2p示一個給定量子數(shù)n、l1、m的軌道，用箭頭“個""↓”來區(qū)別自旋方向不同的電子。可以反映粒子的電子層、電子亞層和自旋方向，但是無法體現(xiàn)伸展方向。2.軌道表示式表示電子所處軌道及自旋狀態(tài)的式子。用一個方框、圓圈或兩條短線表二、元素周期表與元素周期律(一)元素周期表的結(jié)構電子層數(shù)相同的元素按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫

行，

最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序從上到下排成縱

列而

得到的表叫元素周期表。元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，反映了元素之間相互

聯(lián)系的規(guī)律。族1元

素

周

期

表

180電子層18族

電子數(shù)IA1氫00W1213141516172He氦4.0026K2ⅡA原子序數(shù)

元素符號(t虹色做放新性元素)元素名稱

標*的為

人看元率19K鉀39.0984同位索的收量數(shù)(加底線的是天燃豐度

最大的同位囊，紅色

微收射性同位素)個外層電子構型世錯備位率的順量散)金

屬非金屬稀有氣體過渡元素注相對原子履量引白國際地樣與應用化學聯(lián)合會(UPAC)相對原子質(zhì)量表(2013),騰節(jié)至五位有效數(shù)字，末尾數(shù)的準確度加注在其后

括號內(nèi)。2.穩(wěn)定元案列有其在自然界存在的同位索的質(zhì)量數(shù)，放射性元素、人造元素同位素質(zhì)量數(shù)

的選列參考白有關文獻。ⅢA5硼081IVA碳2011VAVAVIA2Li鋰6.944Be鈹9.01227N氮14007228

白O

=氧15.999氟899810

能日

日氖

220.180L

K2時元素最長壽命同311Na"鈉22990Mg

貌鎂24305345678910111213鋁

w26982Si硅

Mp38.0N515Pp3

30974硫320017氯1543p218Ar氬39948KLN882ⅢBIVBVBVBVIBVⅢIBⅡB419

陶K

示鉀39.09820

和Ca

鈣40.078(4)21Sc銃

304

44,93622Ti鈦

3d44786723V釩5094224Cr鉻

a51.99625Mn"錳

3d54.93926

9Fe鐵

34

55.845(2)27Co3445893328Ni

e0鎳

458.69329Cu銅

3d°

63.5463)30Zn3d4

65382)31Ga鎵

4sitp

6922)32

表Ge

鍺263008)33砷74922Se硒78971(8)35Br溴T9.90436Kr氪ts33.79(2)NHL

R81882537Rb銣85468Sr鍶

8762s39Y4d588,90640Zr

鋯丑集441Nbdss

9290642Mo43Tc

锝

98)4S44Ru

釕5510040S45Rh

1銠102.9146Pd

鈀102

uD國

5i047Ag銀1078748Cd鎘124149In銦14.825esSn錫18.7151Sb

出銻1217652Te

碲碘269054Xe氙131.9OzNLK8181882鉬95.954ss9122402)101.072)106.42127.600)655Cs銫132.9156

Ba

鋇257-71

La-Lu

鑭系72T4?73Ta鉭

sit

180,9574…W

日mS361838475Re錸1862150°676Os鋨190.23(3)Ir銥192.22Pt

鉑95085d%TSd°%80Hg汞Sd%81T1鉈204.3882Pb

鉛

20720466p83Bi鉍208.9884Po

釙

209}6uep85At(210)86

211Rn

3氡

fs

op222)KLMNop818321882Hf

T-

國鉿

5d

78.40(2)137.33196.97200.59787Fr鈁(223)88Ra

鐳

(226時目者時89-103

Ac-Lr

鋼系104Rf鐘

6PT267105Db缽(2700106Sg鎬266)67107Bh鈹

”6d7(2700108Hs鍋

”

(2700109Mt鈸(791106T(281)111鉈(281)112Cn鎘

”285113(286)1142TFl鐵"7s7p

(2891115Mc鎮(zhèn)(289)116Lv(293)2Y129117Ts礎293118Og294)epozRLK81832321882IT176日象1.周期和族周期：具有相同的

電子層數(shù)的元素按原子

序數(shù)遞增的順序排列成

的橫行。族：最外層電子數(shù)

相同的元素按電子層數(shù)

遞增的順序排成的縱列。鑭

系57La鑭13891S8658Ce鈰140.1259Pr

141鐠1409160Nd釹里

1

垂

重61Pm62Sm釤190.36(263Eu銪

4f151.96士

的

154324esdos157283)65Tb鉞15K歸14rt366Dy鏑1625067Ho鈥164.93P'668Er鉺167.2616

147

市

1E

14r69Tm銩

4f'61689370Yb

鐿173.0521211224r%IT

IT471Lu镥174.976e钷(145)406144.24系89Ac銅

(22768790Th釷2320466791Pa鎂

s

7231.0492有鈾srs2380393Np鋅srs'7

(23794Pu钚C4441

*士

蚌se95Am錯

243)sr96Cm銅sr6e7u(247)97Bk鐠247sr7w98Cf锏(251)四50799Es

器鑲

se(252)100Fm鎖

5r7(257)101

Md釘258s7102No鋯

se7(299)103Lr銹

67262)期用64Gd

釓1

一1

H79

Au金率口不采日日U

苦12

用

料三因日器振

正查日有和的

1時王日型多4

言

日

目眉臂當重詞理6

制,自,

畢

口并車于用居兵家至色藏5著：塞"明智名晉惡開王霧鑒鑒福形5s5p釔鋅鈷日眼基道指到三目國盤要多鈮指女言星清用磷到清清高容道白名物白多里道6d*7tn

1Ne鎢三sd485中1746s55n在Fs起兵策王聲月457個主族——由短周期和長周期元素共同構成的族

(IA～VIA)7個副族——僅由長周期元素構成的族

(IB～VIIB)VⅢ

族——第8,9,10縱列零族——第18縱列橫的方向

(7個橫行)縱的方向(18個縱行)(16個族)7個周期(三短、四長)元素周期表13C、14C同屬于碳元素。核

素

：具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。每一種原子為一

種核素，如12C、13C、14C各為一種核素。同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位

素。同位，指核素的質(zhì)子數(shù)相同，在元素周期表中占有相同的位置。例如：12C、13C、14C,160

、170

、180,35Cl

、37Cl,H、2H、3H

分別互為同位素。2.元素、核素、同位素元素：具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的一類原子的總稱。例如，12C、同位素的化學性質(zhì)相似，物理性質(zhì)不同。同位素之間的轉(zhuǎn)化不屬于化學變化。原子的裂變、聚變中雖有新

物質(zhì)形成，但它們不屬于中學化學變化研究的范疇。3.價電子層周期表上元素的“外圍電子排布”簡稱“價電子層”,這是由于這些能級上的電子數(shù)可在化學反應中發(fā)生變化。價電子層中的電子稱為價電子。鐵Fe

銅Cu鈉原子

氯原子(二)元素周期律元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)(核電荷數(shù))的遞增而呈周期性的遞變，

稱為元素周期律。元素周期律是元素原子的核外電子排布呈周期性變化的必然結(jié)果。同周期元素的原子、最高價陽離子、最低價陰離子的半徑隨核電荷數(shù)增大而逐漸減小(稀有氣體除

外)。例如，半徑：1.粒子半徑大小的比較(1)同周期元素的粒子Na>Mg>Al>Si,Na+>Mg2+>Al3+,S2->Cl-SrBaRaPo

At

RnSnPbSbBiInTIHeFr(2)同主族元素的粒子同主族元素的原子或離子的半徑隨核電荷數(shù)增大而逐漸增大。例如，半徑：Li<Na<K,Li+<Na+<K+SnPb

Bi

Po

At

RnInT1SrBaFr

Ra0

HHe半徑大小比較方法總結(jié)一看電子層數(shù)二看核電荷數(shù)三看核外電子數(shù)比較半徑大小：N

a+

0

O2-單質(zhì)與H?化合生成氣態(tài)氫化物的難易程度或氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性最高價氧化物對應水化物的酸性強弱單質(zhì)置換水或酸中氫的難易程度最高價氧化物對應水化物的堿性強弱2.金屬性與非金屬性原子半徑

主要化合價元素周期律微觀性質(zhì)非金屬性宏觀性質(zhì)金屬性人人項目同周期(從左到右)同主族(從上到下)原子半徑逐漸減小逐漸增大電子層結(jié)構電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)逐漸增多電子層數(shù)遞增，

最外層電子數(shù)相同得電子能力

(非金屬性)逐漸增強，如Si<P<S<Cl逐漸減弱，如F>Cl>Br失電子能力逐漸減弱，逐漸增強，(金屬性)如Na>Mg>Al如Li<Na<K氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強逐漸減弱最高價氧化物對應

水化物的酸堿性酸性逐漸增強堿性逐漸減弱酸性逐漸減弱堿性逐漸增強的最低能量叫作第一電離能。(

2

)

意

義可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。

一般來說，第一

電離能數(shù)