揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘1課程結(jié)構(gòu)1.緒言（專題1）2.內(nèi)容3.結(jié)束語（專題5）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)（專題2）微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)（專題3）分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)（專題4）課程結(jié)構(gòu)1.緒言（專題1）2.內(nèi)容3.結(jié)束語（專題5）物質(zhì)結(jié)2一、人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史1、化學發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史（1）石器時代:（2）陶器時代:（3）銅器時代:（4）鐵器時代:人類生產(chǎn)發(fā)展史上的一個里程碑。一、人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史1、化學發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史（1）32、近代化學發(fā)展里程（4）1869年后門捷列夫揭示元素周期律；（1）18世紀，波義耳（化學之父）

最早提出元素的科學定義；（2）19世紀初，道爾頓（原子之父）提出了原子學說；（3）1811年阿伏加德羅提出分子說；（5）1901年約瑟夫·湯姆生提出原子的葡萄干面包模型；（6）1909年,盧瑟福提出原子的有核模型。2、近代化學發(fā)展里程（4）1869年后門捷列夫揭示元素周期律4（7）對有機物認識的進展：（8）物理學上的重大發(fā)現(xiàn)：碳原子的四價碳原子成鍵的立體構(gòu)型分子中價鍵的飽和性有機合成可“按圖索驥”電子氫原子光譜元素的放射性微粒的波粒二象性（量子力學）（7）對有機物認識的進展：（8）物理學上的重大發(fā)現(xiàn)：碳原子的5紅外光譜電子顯微原子吸收光譜X射線衍射（9）實驗方法上的改進：紅外光譜（9）實驗方法上的改進：6人類對原子

結(jié)構(gòu)的認識人類對原子

結(jié)構(gòu)的認識7原子是哪些基本微粒構(gòu)成的？構(gòu)成原子的各種微粒是否帶有電荷？為什么原子是電中性的？構(gòu)成原子的各種微粒在數(shù)量上有什么規(guī)律？這些微粒的體積和質(zhì)量有什么特點？談談你對對原子結(jié)構(gòu)的認識原子是哪些基本微粒構(gòu)成的？談談你對對原子結(jié)構(gòu)的認識8微粒電子原子核質(zhì)子中子質(zhì)量(Kg)9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相對質(zhì)量0.00054841.0071.008電量(C)1.602×10－191.602×10－190電荷－1+10微粒電子原子核質(zhì)子中子質(zhì)量(Kg)9.109×10-311.9原子的組成原子的組成10德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學說湯姆生：“葡萄干面包式”模型盧瑟福：帶核原子結(jié)構(gòu)模型玻爾：原子軌道模型現(xiàn)代量子力學模型180319041911191319263、原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學說湯姆生：“葡萄干面包式111911年，英國物理學家盧瑟福通過α粒子的散射實驗，提出了原子結(jié)構(gòu)有核模型。他認為原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，電子在核外空間高速運動。盧瑟福實驗1911年，英國物理學家盧瑟福通過α粒子的散射實驗，提出12揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘課件13氫原子光譜許多物質(zhì)都能夠吸收光或發(fā)射光，利用儀器將物質(zhì)吸收光或發(fā)射光的波長和強度分布記錄下來，就得到所謂的光譜。連續(xù)光譜：由各種波長組成，且相近波長差別極小而不能分辨的光譜線狀光譜：由具有特定波長的、彼此分立的譜線所組成的光譜氫原子光譜許多物質(zhì)都能夠吸收光或發(fā)射光，利用儀器將物質(zhì)吸14連續(xù)光譜：由各種波長組成，且相近波長差別極小而不能分辨的光譜

連續(xù)光譜：由各種波長組成，且相近波長差別極小而不能分辨的光譜15連續(xù)光譜(實驗室）連續(xù)光譜(實驗室）16電磁波連續(xù)光譜電磁波連續(xù)光譜17氫原子光譜（原子發(fā)射光譜）

真空管中含少量H2(g)，高壓放電，

發(fā)出紫外光和可見光→三棱鏡→不連續(xù)的線狀光譜氫原子光譜（原子發(fā)射光譜）

真空管中含少量H2(g)，高壓放18氫原子的光譜為什么是線狀光譜而不是連續(xù)光譜呢？氫原子的光譜為什么是線狀光譜而不是連續(xù)光譜呢？19經(jīng)典電磁理論不能解釋氫原子光譜：盧瑟福有核模型結(jié)合經(jīng)典電磁理論：

電子繞核作高速圓周運動，發(fā)出連續(xù)電磁波→連續(xù)光譜，電子能量↓→墜入原子核→原子湮滅事實：氫原子光譜是線狀（而不是連續(xù)光譜）；原子沒有湮滅。經(jīng)典電磁理論不能解釋氫原子光譜：盧瑟福有核模型結(jié)合經(jīng)典電磁理204.玻爾原子模型

1913年，丹麥物理學家玻爾把普朗克的相關(guān)量子理論與盧瑟福的原子模型相結(jié)合，較好地解釋了氫原子光譜，提出新的原子結(jié)構(gòu)模型，。4.玻爾原子模型

1913年，丹麥物理學家玻爾把普21科學趣聞紫外災難：普朗克量子論-能量量子化光電效應：愛因斯坦發(fā)現(xiàn)光的強度無關(guān)，只與光的頻率有關(guān)?？茖W趣聞紫外災難：普朗克量子論-能量量子化光電效應：愛因斯坦22玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型①原子中的電子在具有確定能量的軌道上繞原子核運動，原子不受外界影響時，不吸收也不不輻射能量。②在不同軌道上運動的電子具有不同的能量（E），不同軌道的能量是不連續(xù)變化的，能量是某些不連續(xù)的數(shù)值，是量子化的。軌道能量依n值（1，2，3，…）的增大而升高。量子數(shù)玻爾結(jié)合量子化條件和經(jīng)典力學公式，計算出了氫原子中電子運動的速度、軌道半徑和能量，完美的解釋了氫原子光譜。玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型①原子中的電子在具有確定能量的軌道上繞原23

③通常,電子處在能量最低的軌道(基態(tài)n=1)上運動；當原子獲得能量后，被激發(fā)到高能量軌道上，處于激發(fā)態(tài)；只有當電子從一個軌道（能量為Ei）躍遷到另一個軌道（能量為Ej）時，才會輻射或吸收能量。每一次躍遷（輻射或吸收）的能量以光的形式產(chǎn)生一條分立的譜線，被記錄下來，就形成了光譜。躍遷演示③通常,電子處在能量最低的軌道(基態(tài)n=1)上運動；當24氫原子能級氫原子能級25連續(xù)光譜和原子發(fā)射光譜(線狀光譜)比較連續(xù)光譜和原子發(fā)射光譜(線狀光譜)比較26電子躍遷在生活中的應用電子躍遷在生活中的應用27

波爾原子模型局限性：

只限于解釋氫原子或類氫離子（單電子體系）的光譜，無法較好解釋多電子原子的光譜。

原因：人為地引入某些物理量（電子運動的軌道角動量和電子能量）“量子化”，以修正經(jīng)典力學的思路出問題了。用量子力學來處理宇宙間物質(zhì)的運動規(guī)律更有普遍意義，特別是微觀粒子（小空間、小微粒、大速度）的運動。

波爾原子模型局限性：

只限于解釋氫原子或類氫離子28微觀粒子的運動特征1、微觀粒子的波粒二象性：光的傳播（波）和光與實物的作用（粒）E=mc2=hνP=mcP=h/λ（德波羅意公式，波粒相連）2、海森堡測不準原理:△x×m×△v≥h/4πh:普朗克常數(shù)6.626×10-34J/s核外電子沒有確定的軌道，也沒有家，只有。。。。。微觀粒子的運動特征1、微觀粒子的波粒二象性：核外電29電子運動統(tǒng)計規(guī)律的形象描述：電子云模型微觀粒子的運動特征薛定諤波動方程的提出，標志著近代量子力學理論的建立。它可以計算出電子云徑向分布和角度分布。電子運動統(tǒng)計規(guī)律的形象描述：電子云模型微觀粒子的運動特征30我們在描述核外電子的運動時，只能指出它在原子核外空間某處出現(xiàn)機會的多少。電子在原子核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，可以想象為一團帶負電荷的云霧籠罩在原子核周圍，所以，人們形象地把它叫做“電子云”

。

電子云我們在描述核外電子的運動時，只能指出它在原子核外空間某處出現(xiàn)31常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來思考：小黑點代表什么？小黑點的疏密代表什么？常把電子出現(xiàn)的概率約為思考：32氫原子電子云的特點:（1）呈球形對稱。（2）在離核近處密度大，離核遠處密度小。（3）在離核近處單位體積的空間電子出現(xiàn)的機會多，在離核遠處單位體積的空間電子出現(xiàn)的機會少。電子云的形成氫原子電子云的特點:電子云的形成33原子核外電子的運動狀態(tài)（原子軌道）二、多電子原子核外電子的運動特征和狀態(tài)原子核外電子的運動特征（電子云）原子核外電子的排布規(guī)律原子核外電子的運動狀態(tài)（原子軌道）二、多電子原子核外電子的運341.電子層電子層符號ＫＬＭＮＯ電子層12345離核遠近電子的能量1.電子層電子層符號ＫＬＭＮＯ電子層1234535S的原子軌道是________形的，電子層序數(shù)越大，原子軌道的________。2.電子亞層和原子軌道S的原子軌道是________形的，電子層序數(shù)越大，原36

P的原子軌道是________形的，每個P軌道（亞層）有_______個軌道，它們互相垂直，分別以_____、______、_______為符號。P原子軌道的平均半徑也隨電子層序數(shù)增大而_____。

P的原子軌道是________形的，每個P軌道（亞層）37１Ｓ２Ｓ1.電子亞層１Ｓ２Ｓ1.電子亞層38ＰＺＰＺ39

d軌道角度分布圖(剖面圖)

d軌道角度分布圖(剖面圖)40電子層原子軌道類型原子軌道數(shù)目可容納電子數(shù)1234n問題1：完成下面表格電子層原子軌道原子軌道可容納12341電子層原子軌道類型原子軌道類型數(shù)目可容納的電子數(shù)目11s22s，2p33s，3p，3d44s，4p，4d，4fn—12489181632n22n2電子層原子軌原子軌道可容納的11s22s，2p33s，3p，42能級圖能級圖43問題2：比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低：(1)1s2s3s4s(2)nfndnsnp(3)3px3py3pz(4)3px5py4pz(5)3s4p(6)4s3p(7)4s3d

問題2：比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低：(5)3s44KLMNOP1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f電子層軌道核

外

電

子

填

充

順

序

圖軌道能量順序7KLMNOP1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f電子層451.最低能量原理──電子在原子軌道上的排布，要盡可能使電子的能量最低。2.泡利不相容原理──每個原子軌道最多只能容納兩個電子，且自旋方向必須相反。原子核外電子排布的三大原理1.最低能量原理──電子在原子軌道上的排布，要盡可能使電子的463.洪特規(guī)則──電子在等價軌道（能量相同的軌道）上排布時，總是盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同。這種排布，電子的能量最低。3.洪特規(guī)則──電子在等價軌道（能量相同的軌道）上排布時，總4714Si18Ar20Ca24Cr29Cu10Ne針對訓練寫出下列元素原子結(jié)構(gòu)示意圖、電子排布式及其簡化形式、外圍電子排布式、電子軌道表示式：14Si18Ar20Ca24Cr29Cu10Ne針對訓練寫出48根據(jù)洪特規(guī)則，人們總結(jié)出，當同一亞層軌道半充滿、全充滿以及全空時，是比較穩(wěn)定的。洪特規(guī)則特例：全充滿半充滿全空根據(jù)洪特規(guī)則，人們總結(jié)出，當同一亞層軌道半49本課總結(jié)：知識體系原子核外電子運動特征排布遵循的原理和規(guī)則原子核外電子排布的表示式能量最低原理泡利不相容原理洪特規(guī)則電子排布式軌道表示式人類對原子結(jié)構(gòu)認識的歷史！本課總結(jié)：知識體系原子核外電子運動特征排布遵循的原理和規(guī)則原50揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘51課程結(jié)構(gòu)1.緒言（專題1）2.內(nèi)容3.結(jié)束語（專題5）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)（專題2）微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)（專題3）分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)（專題4）課程結(jié)構(gòu)1.緒言（專題1）2.內(nèi)容3.結(jié)束語（專題5）物質(zhì)結(jié)52一、人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史1、化學發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史（1）石器時代:（2）陶器時代:（3）銅器時代:（4）鐵器時代:人類生產(chǎn)發(fā)展史上的一個里程碑。一、人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史1、化學發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史（1）532、近代化學發(fā)展里程（4）1869年后門捷列夫揭示元素周期律；（1）18世紀，波義耳（化學之父）

最早提出元素的科學定義；（2）19世紀初，道爾頓（原子之父）提出了原子學說；（3）1811年阿伏加德羅提出分子說；（5）1901年約瑟夫·湯姆生提出原子的葡萄干面包模型；（6）1909年,盧瑟福提出原子的有核模型。2、近代化學發(fā)展里程（4）1869年后門捷列夫揭示元素周期律54（7）對有機物認識的進展：（8）物理學上的重大發(fā)現(xiàn)：碳原子的四價碳原子成鍵的立體構(gòu)型分子中價鍵的飽和性有機合成可“按圖索驥”電子氫原子光譜元素的放射性微粒的波粒二象性（量子力學）（7）對有機物認識的進展：（8）物理學上的重大發(fā)現(xiàn)：碳原子的55紅外光譜電子顯微原子吸收光譜X射線衍射（9）實驗方法上的改進：紅外光譜（9）實驗方法上的改進：56人類對原子

結(jié)構(gòu)的認識人類對原子

結(jié)構(gòu)的認識57原子是哪些基本微粒構(gòu)成的？構(gòu)成原子的各種微粒是否帶有電荷？為什么原子是電中性的？構(gòu)成原子的各種微粒在數(shù)量上有什么規(guī)律？這些微粒的體積和質(zhì)量有什么特點？談談你對對原子結(jié)構(gòu)的認識原子是哪些基本微粒構(gòu)成的？談談你對對原子結(jié)構(gòu)的認識58微粒電子原子核質(zhì)子中子質(zhì)量(Kg)9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相對質(zhì)量0.00054841.0071.008電量(C)1.602×10－191.602×10－190電荷－1+10微粒電子原子核質(zhì)子中子質(zhì)量(Kg)9.109×10-311.59原子的組成原子的組成60德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學說湯姆生：“葡萄干面包式”模型盧瑟福：帶核原子結(jié)構(gòu)模型玻爾：原子軌道模型現(xiàn)代量子力學模型180319041911191319263、原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學說湯姆生：“葡萄干面包式611911年，英國物理學家盧瑟福通過α粒子的散射實驗，提出了原子結(jié)構(gòu)有核模型。他認為原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，電子在核外空間高速運動。盧瑟福實驗1911年，英國物理學家盧瑟福通過α粒子的散射實驗，提出62揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘課件63氫原子光譜許多物質(zhì)都能夠吸收光或發(fā)射光，利用儀器將物質(zhì)吸收光或發(fā)射光的波長和強度分布記錄下來，就得到所謂的光譜。連續(xù)光譜：由各種波長組成，且相近波長差別極小而不能分辨的光譜線狀光譜：由具有特定波長的、彼此分立的譜線所組成的光譜氫原子光譜許多物質(zhì)都能夠吸收光或發(fā)射光，利用儀器將物質(zhì)吸64連續(xù)光譜：由各種波長組成，且相近波長差別極小而不能分辨的光譜

連續(xù)光譜：由各種波長組成，且相近波長差別極小而不能分辨的光譜65連續(xù)光譜(實驗室）連續(xù)光譜(實驗室）66電磁波連續(xù)光譜電磁波連續(xù)光譜67氫原子光譜（原子發(fā)射光譜）

真空管中含少量H2(g)，高壓放電，

發(fā)出紫外光和可見光→三棱鏡→不連續(xù)的線狀光譜氫原子光譜（原子發(fā)射光譜）

真空管中含少量H2(g)，高壓放68氫原子的光譜為什么是線狀光譜而不是連續(xù)光譜呢？氫原子的光譜為什么是線狀光譜而不是連續(xù)光譜呢？69經(jīng)典電磁理論不能解釋氫原子光譜：盧瑟福有核模型結(jié)合經(jīng)典電磁理論：

電子繞核作高速圓周運動，發(fā)出連續(xù)電磁波→連續(xù)光譜，電子能量↓→墜入原子核→原子湮滅事實：氫原子光譜是線狀（而不是連續(xù)光譜）；原子沒有湮滅。經(jīng)典電磁理論不能解釋氫原子光譜：盧瑟福有核模型結(jié)合經(jīng)典電磁理704.玻爾原子模型

1913年，丹麥物理學家玻爾把普朗克的相關(guān)量子理論與盧瑟福的原子模型相結(jié)合，較好地解釋了氫原子光譜，提出新的原子結(jié)構(gòu)模型，。4.玻爾原子模型

1913年，丹麥物理學家玻爾把普71科學趣聞紫外災難：普朗克量子論-能量量子化光電效應：愛因斯坦發(fā)現(xiàn)光的強度無關(guān)，只與光的頻率有關(guān)?？茖W趣聞紫外災難：普朗克量子論-能量量子化光電效應：愛因斯坦72玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型①原子中的電子在具有確定能量的軌道上繞原子核運動，原子不受外界影響時，不吸收也不不輻射能量。②在不同軌道上運動的電子具有不同的能量（E），不同軌道的能量是不連續(xù)變化的，能量是某些不連續(xù)的數(shù)值，是量子化的。軌道能量依n值（1，2，3，…）的增大而升高。量子數(shù)玻爾結(jié)合量子化條件和經(jīng)典力學公式，計算出了氫原子中電子運動的速度、軌道半徑和能量，完美的解釋了氫原子光譜。玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型①原子中的電子在具有確定能量的軌道上繞原73

③通常,電子處在能量最低的軌道(基態(tài)n=1)上運動；當原子獲得能量后，被激發(fā)到高能量軌道上，處于激發(fā)態(tài)；只有當電子從一個軌道（能量為Ei）躍遷到另一個軌道（能量為Ej）時，才會輻射或吸收能量。每一次躍遷（輻射或吸收）的能量以光的形式產(chǎn)生一條分立的譜線，被記錄下來，就形成了光譜。躍遷演示③通常,電子處在能量最低的軌道(基態(tài)n=1)上運動；當74氫原子能級氫原子能級75連續(xù)光譜和原子發(fā)射光譜(線狀光譜)比較連續(xù)光譜和原子發(fā)射光譜(線狀光譜)比較76電子躍遷在生活中的應用電子躍遷在生活中的應用77

波爾原子模型局限性：

只限于解釋氫原子或類氫離子（單電子體系）的光譜，無法較好解釋多電子原子的光譜。

原因：人為地引入某些物理量（電子運動的軌道角動量和電子能量）“量子化”，以修正經(jīng)典力學的思路出問題了。用量子力學來處理宇宙間物質(zhì)的運動規(guī)律更有普遍意義，特別是微觀粒子（小空間、小微粒、大速度）的運動。

波爾原子模型局限性：

只限于解釋氫原子或類氫離子78微觀粒子的運動特征1、微觀粒子的波粒二象性：光的傳播（波）和光與實物的作用（粒）E=mc2=hνP=mcP=h/λ（德波羅意公式，波粒相連）2、海森堡測不準原理:△x×m×△v≥h/4πh:普朗克常數(shù)6.626×10-34J/s核外電子沒有確定的軌道，也沒有家，只有。。。。。微觀粒子的運動特征1、微觀粒子的波粒二象性：核外電79電子運動統(tǒng)計規(guī)律的形象描述：電子云模型微觀粒子的運動特征薛定諤波動方程的提出，標志著近代量子力學理論的建立。它可以計算出電子云徑向分布和角度分布。電子運動統(tǒng)計規(guī)律的形象描述：電子云模型微觀粒子的運動特征80我們在描述核外電子的運動時，只能指出它在原子核外空間某處出現(xiàn)機會的多少。電子在原子核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)，可以想象為一團帶負電荷的云霧籠罩在原子核周圍，所以，人們形象地把它叫做“電子云”

。

電子云我們在描述核外電子的運動時，只能指出它在原子核外空間某處出現(xiàn)81常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來思考：小黑點代表什么？小黑點的疏密代表什么？常把電子出現(xiàn)的概率約為思考：82氫原子電子云的特點:（1）呈球形對稱。（2）在離核近處密度大，離核遠處密度小。（3）在離核近處單位體積的空間電子出現(xiàn)的機會多，在離核遠處單位體積的空間電子出現(xiàn)的機會少。電子云的形成氫原子電子云的特點:電子云的形成83原子核外電子的運動狀態(tài)（原子軌道）二、多電子原子核外電子的運動特征和狀態(tài)原子核外電子的運動特征（電子云）原子核外電子的排布規(guī)律原子核外電子的運動狀態(tài)（原子軌道）二、多電子原子核外電子的運841.電子層電子層符號ＫＬＭＮＯ電子層12345離核遠近電子的能量1.電子層電子層符號ＫＬＭＮＯ電子層1234585S的原子軌道是________形的，電子層序數(shù)越大，原子軌道的________。2.電子亞層和原子軌道S的原子軌道是________形的，電子層序數(shù)越大，原86

P的原子軌道是________形的，每個P軌道（亞層）有_______個軌道，它們互相垂直，分別以_____、______、_______為符號。P原子軌道的平均半徑也隨電子層序數(shù)增大而_____。

P的原子軌道是________形的，每個P軌道（亞層）87１Ｓ２Ｓ1.電子亞層１Ｓ２Ｓ1.電子亞層88ＰＺＰＺ89

d軌道角度分布圖(剖面圖)

d軌道角度分布圖(剖面圖)90電子層原子軌道類型原子軌道數(shù)目可容納電子數(shù)1234n問題1：完成下面表格電子層原子軌道原子軌道可容納12391電子層原子軌道類型原子軌道類型數(shù)目可容納的電子數(shù)目