一 : 原子结构》优秀课件PPT

化学：１．１《原子结构》 优秀课件PPT（人教版选 修３）

引言

化学研究的是构成宏观物体的物质。

一、研究物质的组成与结构
二、研究物质的性质与变化

思考
二者的关系如何？古希腊的“原性论” 哲学和我国古代的炼丹术士认为“吞金可长 生” 自然哲学，对这两者的关系是如何认定的？

思考与交流
1、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问 题？为什么？ 2、O2和O3是同素异形体，空气中的O2是须臾不能 离开的，而空气中的O3多于1.2mg/L则有害；CO易燃， CO2却能灭火。这由说明了什么问题？为什么？ 3、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构， 前者与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题？

思 考 与 交 流

4、下图所示两种物质：前者是第一种用医学 的磺胺药，为什么服用此药后可杀死细菌？

5、下图所示是鲍鱼及其剖面图，图中标出了 它的两层不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用 是什么？为什么？

引言
原子结构 分子结构 晶体结构

结 构

决定

性 质

宇宙大爆炸

宇宙大爆炸

第一节 原子结构
一.开天辟地—原子的诞生
2h后

宇宙大爆炸

诞生

大量的氢 大量的氦 极少量的锂

原子核的熔合反应 合成

其他元素

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论

思考与交流
有谁知道宇宙中最丰富的元素是那一种？ 宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？ 回 答

阅读课本后回答：氢元素宇宙中最丰富 的元素占88.6%（氦1／8），另外还有90多 种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄 已有46亿年。

古希腊原子论
人 类 认 识 原 子 的 历 史
原子是最小的、不可分割的物质粒子。 原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就 存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭， 它们在无限的虚空中运动着构成万物。

原子
古希腊哲学家 （ Democritus ，约公元前 460 年—前 370 年）

近代科学原子论（1803年） 道 尔 顿 原 子 模 型
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?

一切物质都是由最小的 不能再分的粒子——原 子构成。 原子模型：原子是坚实 的、不可再分的实心球。

英国化学家道尔顿 （J.Dalton , 1766~1844)

汤 姆 生 原 子 模 型

原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)
电子是种带负电、有一 定质量的微粒，普遍存 在于各种原子之中。 ? 汤姆生原子模型：原子 是一个平均分布着正电 荷的粒子，其中镶嵌着 许多电子，中和了电荷， 从而形成了中性原子。 原子是一个球体，正电 荷均匀分布在整个球体 英国物理学家汤姆生 内，电子像面包里的葡 （J.J.Thomson ,1856~1940） 萄干镶嵌其中。
?

汤姆生原子模型

卢 瑟 福 原 子 模 型

α粒

子散射实验（1909年） ——原子有核
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卢瑟福和他的助手做了 著名α粒子散射实验。根 据实验，卢瑟福在1911 年提出原子有核模型。 卢瑟福原子模型（又称 行星原子模型）：原子 是由居于原子中心的带 正电的原子核和核外带 负电的电子构成。原子 核的质量几乎等于原子 的全部质量，电子在原 子核外空间绕核做高速 运动。

英国科学家卢瑟福 （E.Rutherford,1871~1937)

卢瑟福原子模型

玻尔原子模型（1913年）
玻 尔 原 子 模 型
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?

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玻尔借助诞生不久的量 子理论改进了卢瑟福的 模型。 玻尔原子模型（又称分 层模型）：当原子只有 一个电子时，电子沿特 定球形轨道运转；当原 子有多个电子时，它们 将分布在多个球壳中绕 核运动。 不同的电子运转轨道是 具有一定级差的稳定轨 道。

丹麦物理学家玻尔 （N.Bohr,1885~1962)

玻尔原子模型

电 子 云 模 型

电子云模型 （现代物质结构学说）
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现代科学家们在实验中发现，电子在原子核 周围有的区域出现的次数多，有的区域出现 的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。 因而提出了“电子云模型”。 电子云密度大的地方，表明电子在核外单位 体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。 如：氢原子的电子云

现代物质结构学说

电子云

人类认识 原子的 历史进程

从原子结构模型的演变你想到了些什么？

人类在认识自然的过 程中，经历了无数的艰 辛，正是因为有了无数 的探索者，才使人类对 事物的认识一步步地走 向深入，也越来越接近 事物的本质。随着现代 科学技术的发展，我们 现在所学习的科学理论， 还会随着人类对客观事 物的认识而不断地深入 和发展。

【思考与交流】
原子的特点是什么？ ? 原子是化学变化中的最小微粒 ? 原子的体积和质量都十分微小 ? 原子的大部分质量集中在原子核上
? 1.

2.

原子的构成、原子核的构成 质子 是怎样的? 原子核 { 中子
原子

{ 核外电子

小结： 构成原子的粒子及其性质
构成原子的 粒子 原子核

电子

质子

中子

电性和电量

1个电子带 一个单位负 电荷

1个质子带 一个单位正 电荷

不显电性

质量/kg

9.109*10-31

1.673*10-27

1.675*10-27

相对质量①

1/1836②

1.007

1.008

【课堂达标测试1】
1、现代大爆炸理论认为：天然元素源于氢氦等发生的原 子核的融合反应。这于一百多年前，普鲁特运用思辨性推 测作出“氢是所有元素之母”的预言，恰好“一致”。下 列说法正确的是 ( ) C A科学研究中若能以思辨性推测为核心，就能加快科学的 进程 B普鲁特“既然氢最轻，它就是其他一切元素之母”的推 理是符合逻辑的 C“

一致”是巧合，普鲁特的预言没有科学事实和理论支 撑，只是一种猜测

D“现代大爆炸理论”是解释宇宙诞生的唯一正确的理论

2．支撑“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是
A．宇宙原子总数的88.6％是氢 B．地球上的元素绝大多数是金属 C．普鲁特“氢是元素之母”的预言 D．宇宙中存在少量稀有气体分子

（ A

）

3．道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中 主要有下列三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种 元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实 心球体。从现代原子——分子学说的观点看，你认为不正 确的是（ D ）

A

只有①

B

只有②

C

只有③

D

①②③

4．在1911年前后，新西兰出生的物理学家卢瑟福把一束 变速运动的α 粒子(质量数为4的带2个正电荷的质子粒)射 向一片极薄的金箔，他惊奇地发现，过去一直认为原子是 “实心球”，而这种“实心球”紧密排列而成的金箔，竟 为大多数α 粒子畅通无阻的通过，就像金箔不在那儿似的， 但也有极少数的。粒子发生偏转，或被笔直地弹回。根据 以上实验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论， 试写出其中的三点: 原子中存在原子核，它占原子中极小的体积 ①______________________________________________ 原子核带正电，且电荷数远远大于α 粒子 ②______________________________________________ 金的原子核质量远远大于α 粒子 ③______________________________________________

【思考与交流】
观察1-18号元素的原子结构示意图，讨 论为什么原子核外的电子分层运动？

核外电子分层排布
依据核外电子的能量不同： 离核远近：近 能量高低：低
1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q

远 高

二、能层与能级 1.能层 （1）定义：在多电子的原子核外电子的能量是不同的， 按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。
（2）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：

【学与问】1、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的 电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？

每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。

2.能级 （1）定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量 可以不同，还可以把它们分成能级。

（2）表示方法及各能级所容纳的最多电子数：

【学与问】2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序 数（n）间存在什么关系？ 任一能层的能级数等于该能层的序数。

【学与问】 3. 不同能层中，符号相同的能级中所容纳的 最多电子数是否相同？以s、p、d、f……排序的各能级 可容纳的最多电子数是多少？ 不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数 相同。以s、p、d、f……

排序的各能级可容纳的最多电 子数依次为1、3、5、7……的二倍，即2、6、10、14。

【课后探究】

【课堂达标测试2】
1、以下能级符号正确的是

AD ） （ D 7p

A 6s

B 2d

C 3f

2、下列各能层中不包含p能级的是 A. N B. M C. L D. K

（D ）

3、原子核外P能层和p能级可容纳的最多电子数分 别为 （C ）
A 32和2 B 50和6 C 72和6 D 86和10

4.下列有关认识正确的是 （A ） A．各能级上最多的电子按s、p、d、f的顺序分 别为2、6、10、14 B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C．各能层含有的能级数为n—1 D．各能层含有的电子数为2n2
5、下列各组微粒中，各能层电子数均达到2n2 个 的是 （ B） A.Ne和 Ar C.Ne和ClB.H-和Na+ D.F-和S2-

【课堂小结】

一.开天辟地—原子的诞生

二、能层与能级

作业： 1、完成本节作业纸 2、教材P5“构造原理”

第一节 原子结构
（第二课时）

【复习】
电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内 运动 ，在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子 的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。同一能层 的电子，能量也可不同，可以把它们分成能级。 能层 符号 能级 最多电子数 一 二 三 四 五 六 七

K

L

M

N

O

P

Q

1S 2S 2P 3S3P3d 4S4P4d4f 5S5P…

2

2 6

2 6 10

2 6 10 14 2 6…

注:在每一能层中,能级符号的顺序是ns np nd nf….(n 代表能层），每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个， 任一能层的能级数等于该能层的序数。

【回顾】1—18号元素原子的电子层排布

【回顾】1—18号元素原子的电子层排布 核电 元素 元素 各电子层的电子数 荷数 名称 符号 K L M
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 氢 氦 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 氖 钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8

N

写出钾元素 原子的核外 电子层排布？
1 2 3 4 5 6 7 8

K元素原子的核外电子排布为什么 不是:2、8、9,而是2 、8、8、1呢？

三、构造原理与能量最低原理
1、构造原理： 随原子核电荷 数递增，原子 核外电子的排 布遵循如右图 的排布顺序， 这个排布顺序 被称为构造原 理。

构造原理中排布顺序的实质
------各能级的能量高低顺序 1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： ns<np<nd<nf 2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p; 3d<4d 3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)

2、构造原理的应用

（1）根据构造原理，电子所排的能级顺序为： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f … _______________________________________ （2）原子的电子排布式：用数字在能级符号

右上角表明该能级上的排布的电子数。 【练习】 氢 H

1s1

钠 Na 钾 K

1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p64s1

（3）原子的简化电子排布： 钠 Na的简化电子排布： [Ne]3s1
上式方括号里的符号的意义是： 该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构
【学生活动】 你能仿照钠的简化电子排布式写出第8号元素氧、第14号 元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？

O：[He]2s22p4 Si：[Ne]3s23p2 Fe：[Ar]3d64s2

【讨论】下面是部分元素的基态原子的电子排布

【讨论】下面是部分元素的基态原子的电子排布

（4）原子核外电子排布规律
① 最外层最多只能容纳 8个电子（氦原子是2个）； ② 次外层最多只能容纳18个电子； ③ 倒数第三层最多只能容纳32个电子； ④ 每个能层最多只能容纳2n2电子。 ⑤以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子 数依次为1、3、5、7……的二倍，即2、6、10、14 ⑥核外电子总是尽量先排布在能量较低的能层，然 后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能层。

【课后练习】 写出1～36号元素的原子核 外电子排布式和简化核外电 子排布式

短周期核外电子的排布
H 1S1 电子填充顺序： B Al 1S→2S →2P → 3S →3P C Si N P O S F Cl He 1S2 Ne Ar

Li Be 1S2 2S1 1S2 2S2 Na Mg 3S1 3S2

1S2 2S22P1 1S2 2S22P2 1S2 2S22P3 1S2 S2 2 2P4 1S2 2S22P5 1S2 2S22P6

1S2 2S22P6 1S2 2S22P6 1S2 2S22P6 1S2 2S22P6 1S2 2S22P6 1S2 2S22P6 1S2 2S22P6 1S2 2S22P6

3S23P1 3S23P2 3S23P3 3S23P4 3S23P5 3S23P6

3. 能量最低原理:现代物质结构理论证实，原子的 电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于 最低状态，简称能量最低原理。
处于最低能量的原子叫做基态原子。

这样的电子排布是基态原子的电子排布。

【知识拓展】
从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子 层排布。它们是否符合构造原理？
元素
Cu Ag Au

电子层排布

元素周期表 构造原理

3d104s1 3d94s2

4d105s1 4d95s2

5d106s1 5d96s2

结论

有少数元素的基态原子的电子排布 对于构造原理有一个电子的偏差，如Cu、 Ag、Au等。

【课堂达标测试】
1．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可 能的价态是( C ) A +1 B +2 C +3 D -1

2． 造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能
量高低，若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序 中正确的是 A

A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)
C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)

B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)
D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)

3．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ D ）
A C Al Na+ 1s22s22p63s23p1 1s22s22p6 B D O2Si 1s22s22p6 1s22s22p2

4．下列表达方式错误的是（ A B C D 甲烷的电子式 氟化钠的电子式 硫离子的核外电子排布式 碳－12原子
12 6C

D ）

1s22s22p63s23p4

5、下列有几元素的核外电荷数，其中

最外层 电子数目最多的是（ C ） A、8 B、14 C、18 D、20 6、由下列微粒的最外层电子排布，能确定形 成该微粒的元素在周期表中的位置的是（ ） B A．1s2 C．2s22p6 B．3s23p1 D．ns2np3

小结：排步规律（一低四不超）
（1）能量最低原理 （2）各层最多容纳2n2 个电子

（3）最外层不超过8个（K层2个）
（4）次外层不超过18个，倒数第

三层不超过32个。
上述规律相互制约，相互联系

四、基态与激发态、光谱 1.基态原子与激发态原子 （1）基态原子：处于最低能 量的原子叫基态原子。 （2）激发态原子：当基态原 子的电子吸收能量后，电子 会跃迁到较高的能级，变成 激发态原子。 （3）基态与激发态的关系
吸收能量 基态原子 激发态原子

释放能量

2.原子光谱: 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的 光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光 谱或发射光谱，总称为原子光谱。

锂、氦、汞的发射光谱

锂、氦、汞的吸收光谱

3. 光谱分析： 在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来 鉴定元素，称为光谱分析。

4. 光谱分析的应用：
（1）通过原子光谱发现许多元素。
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征 的篮光和红光。
又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀 有气体氦。

（2）化学研究中利用光谱分析检测一些物质的 存在与含量等

【课堂达标测试2】
原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的 1________________________________________ 能量处于最低状态 ________________ ,简称能量最低原理。 _________________________叫做基态原子 处于最低能量的原子

1、当基态原子的电子吸收能量后 ，电子会 跃迁到较高能级 ______________，变成激发态原子。电子从较 高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至 基态时，将_________能量。光（辐射）是电 释放 子___________能量的重要形式之一。 释放

3、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放 不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电 吸收 发射 子的________光谱或__________光谱，总称 原子 _______光谱。许多元素是通过原子光谱发现 的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特 光谱分析 征谱线来鉴定元素，称为________。

【自主学习】P9科学史话
1、光谱一词最早是由 伟大的物理学家牛顿 提出的。

牛 顿 和 七 基 色

2、牛顿类比音乐音阶， 选定红、橙、黄、绿、 青、篮、紫为“七基色”

3、1859年德国科学家 本生和基尔霍夫发明了 光谱仪，摄取了当时已 知元素的光谱图。

【课堂小结】

三、构造原理与能量最低原理

四、基态与激发态、光谱

作业： 1、完成本节作业纸 2、教材P10“

电子云与原子轨道”

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