高中教學(xué)課件原子結(jié)構(gòu)1原子結(jié)構(gòu)基本概念玻爾理論與量子力學(xué)描述元素周期表與元素性質(zhì)遞變規(guī)律化學(xué)鍵與分子間作用力原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)關(guān)系實驗探究：原子結(jié)構(gòu)模型驗證contents目錄201原子結(jié)構(gòu)基本概念3原子是化學(xué)元素的最小單位，是化學(xué)反應(yīng)中不可分割的基本粒子。原子由帶正電的原子核和帶負電的電子組成，電子繞核運動。原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。原子定義與組成4原子核位于原子的中心，其半徑約為原子半徑的萬分之一。電子在核外空間繞核運動，形成電子云。電子云是描述電子在核外空間出現(xiàn)概率的分布圖。電子云形狀和大小與電子的能量和角動量有關(guān)，不同能級的電子云形狀和大小不同。原子核與電子云5

原子序數(shù)、質(zhì)量數(shù)和同位素原子序數(shù)（Z）是元素在周期表中的序號，等于原子核內(nèi)質(zhì)子的數(shù)目。質(zhì)量數(shù)（A）是原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)，反映了原子核的質(zhì)量大小。同位素是指具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同一元素的不同原子，因此它們的核子數(shù)不同，但化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。602玻爾理論與量子力學(xué)描述703局限性無法解釋復(fù)雜原子光譜，如多電子原子的光譜；未考慮電子自旋和相對論效應(yīng)。01玻爾理論的基本假設(shè)電子在特定軌道上繞核運動，能量量子化。02成功解釋氫原子光譜通過假設(shè)電子在不同能級間躍遷，解釋了氫原子光譜的不連續(xù)性。玻爾理論及其局限性8量子力學(xué)的基本原理微觀粒子具有波粒二象性，其狀態(tài)由波函數(shù)描述。薛定諤方程描述微觀粒子運動的基本方程，可求解得到電子在原子中的能級和波函數(shù)。原子軌道與電子云量子力學(xué)中，電子在原子中的運動狀態(tài)用原子軌道表示，電子云則描述了電子在空間中出現(xiàn)的概率分布。量子力學(xué)對原子結(jié)構(gòu)描述9波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)，其模的平方表示粒子在空間某點出現(xiàn)的概率密度。波函數(shù)的物理意義通過求解薛定諤方程得到波函數(shù)，進而計算概率密度分布。概率密度分布的計算可用于解釋原子光譜、化學(xué)鍵合等化學(xué)現(xiàn)象，以及研究原子和分子的性質(zhì)。概率密度分布的應(yīng)用波函數(shù)與概率密度分布1003元素周期表與元素性質(zhì)遞變規(guī)律11元素周期表是按照元素的原子序數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）從小到大排列的表格，它反映了元素性質(zhì)的周期性變化。元素周期表的定義元素周期表由橫行（周期）和縱列（族）組成。橫行表示電子層數(shù)相同的元素，縱列表示最外層電子數(shù)相同的元素。元素周期表的結(jié)構(gòu)元素周期表可分為s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)和f區(qū)，不同區(qū)域的元素具有不同的性質(zhì)。元素周期表的分區(qū)元素周期表簡介12123隨著原子序數(shù)的增加，同周期元素的原子半徑逐漸減小，同主族元素的原子半徑逐漸增大。原子半徑的遞變規(guī)律同周期元素從左到右電負性逐漸增大，同主族元素從上到下電負性逐漸減小。電負性的遞變規(guī)律同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同主族元素從上到下金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律元素性質(zhì)遞變規(guī)律13氫元素氫元素位于周期表的第一周期IA族，是非金屬性最強的元素之一。氫原子只有一個質(zhì)子和一個電子，因此具有獨特的性質(zhì)，如形成共價鍵的能力強、易失去電子形成陽離子等。稀有氣體元素稀有氣體元素位于周期表的最后一列（0族），包括氦、氖、氬、氪、氙和氡等。這些元素的原子最外層電子數(shù)已達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。過渡元素過渡元素位于周期表的中間部分，包括從IIIB族到IIB族的10個縱列。這些元素的原子具有未充滿的d電子層，因此具有多種氧化態(tài)和配位能力，可以形成多種化合物和配合物。周期表中特殊元素及其性質(zhì)1404化學(xué)鍵與分子間作用力15共價鍵原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵?？蛇M一步分為極性共價鍵和非極性共價鍵，例如HCl和H2。離子鍵由正、負離子之間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵。通常在金屬元素和非金屬元素之間形成，例如NaCl。金屬鍵金屬原子間通過自由電子形成的化學(xué)鍵。金屬鍵無方向性和飽和性，導(dǎo)致金屬具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性。離子鍵、共價鍵和金屬鍵16存在于分子之間的吸引力，與分子的極性和大小有關(guān)。范德華力較弱，但在大量分子累積時能產(chǎn)生顯著效應(yīng)。范德華力一種特殊的分子間作用力，通常存在于含有氫原子的極性分子之間。氫鍵比范德華力強，但弱于化學(xué)鍵。它對物質(zhì)的熔沸點、溶解度等性質(zhì)有顯著影響。氫鍵非極性分子之間的相互作用力，源于非極性分子在水中相互聚集以降低體系能量的趨勢。疏水相互作用分子間作用力類型及特點17物理性質(zhì)01化學(xué)鍵和分子間作用力共同決定物質(zhì)的熔沸點、硬度、密度等物理性質(zhì)。一般來說，化學(xué)鍵越強，物質(zhì)的熔沸點和硬度越高；分子間作用力越強，物質(zhì)的密度越大。化學(xué)性質(zhì)02化學(xué)鍵的強弱直接影響物質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性。強化學(xué)鍵使得物質(zhì)更穩(wěn)定，難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而弱化學(xué)鍵則使得物質(zhì)更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生物學(xué)性質(zhì)03生物體內(nèi)的許多生物大分子（如蛋白質(zhì)、DNA等）的結(jié)構(gòu)和功能都受到化學(xué)鍵和分子間作用力的影響。例如，氫鍵在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性中起關(guān)鍵作用?；瘜W(xué)鍵和分子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)影響1805原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)關(guān)系190102原子半徑變化規(guī)律同一主族，從上到下，隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大。同一周期，從左到右，隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減?。ㄏ∮袣怏w元素除外）。20010203電離能氣態(tài)基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。同一周期自左而右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但第IIA族和第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素。同一主族自上而下，元素的第一電離能逐漸減小。電子親和能氣態(tài)基態(tài)原子獲得一個電子生成氣態(tài)基態(tài)負離子所放出的能量。同一周期自左而右，元素的電子親和能逐漸增大。同一主族自上而下，元素的電子親和能逐漸減小。電負性元素的原子在化合物中吸引電子能力的標度。電負性越大，吸引電子的能力越強。通常非金屬元素的電負性較大，金屬元素的電負性較小。電離能、電子親和能和電負性21元素的金屬性越強，它的單質(zhì)越容易失去電子被氧化，它的氧化物的水化物（即最高價氧化物對應(yīng)的水化物）的堿性越強。判斷方法包括比較元素的單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度以及比較它們的最高價氧化物的水化物堿性強弱。金屬性元素的非金屬性越強，它的單質(zhì)越容易得到電子被還原，它的氧化物的水化物（即最高價氧化物對應(yīng)的水化物）的酸性越強。判斷方法包括比較元素的單質(zhì)與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度以及氫化物的穩(wěn)定性、比較元素的單質(zhì)與最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱等。非金屬性元素金屬性和非金屬性判斷方法2206實驗探究：原子結(jié)構(gòu)模型驗證23實驗原理實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論α粒子散射實驗通過用一束高速運動的α粒子轟擊金箔，觀察α粒子的散射情況，從而推斷原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°，有的甚至被彈回。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子中心很小的區(qū)域，即原子核內(nèi)，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。24光譜特征氫原子光譜是由一系列不連續(xù)的譜線組成的線狀譜，每條譜線對應(yīng)一個特定的能量差。分析方法通過測量氫原子光譜中譜線的波長和頻率，可以計算出氫原子的能級結(jié)構(gòu)和電子的躍遷規(guī)律，從而驗證原子結(jié)構(gòu)模型。光譜種類氫原子光譜包括可見光、紫外線和紅外線等。氫原子光譜分析25弗蘭克-赫茲實驗通過測量電子在原子中的能量分布，驗證了原子中電