1、引言,化學(xué)研究的是構(gòu)成宏觀物體的物質(zhì)。,一、研究物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu),二、研究物質(zhì)的性質(zhì)與變化,思考,二者的關(guān)系如何？古希臘的“原性論”哲學(xué)和我國古代的煉丹術(shù)士認(rèn)為“吞金可長生” 自然哲學(xué)，對這兩者的關(guān)系是如何認(rèn)定的？,思考與交流,1、鐵易生銹，真金不怕火煉等事例說明了什么問題？為什么？ 2、O2和O3是同素異形體，空氣中的O2是須臾不能離開的，而空氣中的O3多于1.2mg/L則有害；CO易燃，CO2卻能滅火。這由說明了什么問題？為什么？ 3、分子式為C2H6O的物質(zhì)可能有圖示兩種結(jié)構(gòu)，前者與水互溶而后者不能。這也說明了什么問題？,思考與交流,4、下圖所示兩種物質(zhì)：前者是第一種用醫(yī)學(xué)的磺胺藥，為什

2、么服用此藥后可殺死細(xì)菌？,5、下圖所示是鮑魚及其剖面圖，圖中標(biāo)出了它的兩層不同結(jié)構(gòu)的殼。你能說出這兩層殼的功用是什么？為什么？,引言,分子結(jié)構(gòu),原子結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu),性質(zhì),決定,一. 原子結(jié)構(gòu)模型（人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識歷史）,第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu),1、開天辟地原子的誕生,現(xiàn)代大爆炸宇宙學(xué)理論,宇宙誕生于約140億年前的一次大爆炸,大爆炸后約2小時，誕生了大量的H，少量的He和極少量的Li,我們今天熟悉的各種元素（原子），都是從那時起經(jīng)歷了漫長復(fù)雜的物理化學(xué)變化，分批分期合成而來的,宇宙大爆炸,大量的氫 少量的氦 極少量的鋰,其他元素,1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論,原子的誕生,1

3、、 氫元素是宇宙中最豐富的元素。,2、宇宙年齡距今約140億年， 地球年齡已有46億年。,3、地球上的元素絕大多數(shù)是金屬， 非金屬僅有22種。,2、人類認(rèn)識原子的過程,人類在認(rèn)識自然的過程中，經(jīng)歷了無數(shù)的艱辛，正是因?yàn)橛辛藷o數(shù)的探索者，才使人類對事物的認(rèn)識一步步地走向深入，也越來越接近事物的本質(zhì)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的科學(xué)理論，還會隨著人類對客觀事物的認(rèn)識而不斷地深入和發(fā)展。,近代原子論,發(fā)現(xiàn)電子,帶核原子結(jié)構(gòu)模型,軌道原子結(jié)構(gòu)模型,電子云模型,原子概念和原子結(jié)構(gòu)模型演變簡介,1公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為 ：萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。,219

4、世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體。,道爾頓原子學(xué)說,1、一切物質(zhì)都是由不可見的、不可分割的原子組成，原子不可自生自滅,2、同種類的原子在質(zhì)量、形狀和性質(zhì)上完全相同，不同種類的原子則不同,3、每一種物質(zhì)都是由它自己的原子構(gòu)成。單質(zhì)是由簡單原子組成，化合物是由復(fù)雜原子組成。復(fù)雜原子的質(zhì)量等于組成它的簡單原子的質(zhì)量總和。,31897年英國科學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。,原子是一個平均分配著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成中性原子,41911年，英國物理學(xué)家盧瑟福電子繞核旋轉(zhuǎn)的原子結(jié)構(gòu)模型,51913年，丹麥科學(xué)家玻爾核外電子分層排布的原

5、子結(jié)構(gòu)模型,620世紀(jì)20年代中期，奧地利物理學(xué)家薛定諤等人以量子力學(xué)為基礎(chǔ)電子云模型,人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史,1.德謨克利特的古代原子學(xué)說,2.道爾頓的近代原子學(xué)說（模型）,3.湯姆生原子模型,4.盧瑟福原子模型,5.玻爾原 子模型,6.電子云模型,原子結(jié)構(gòu)的衍變過程,原子的結(jié)構(gòu),核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù),質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),【思考與交流】,1. 原子的特點(diǎn)是什么？ 原子是化學(xué)變化中的最小微粒 原子的體積和質(zhì)量都十分微小 原子的大部分質(zhì)量集中在原子核上,原子核外的電子是分層排布的，根據(jù)電子的能量差異，可將核外電子分成不同的能層即電子層。,二、能層與能級,1.能層：（即電子層）,（

6、1）先排能量低的電子層，再排能量高的 電 子層，由里往外。 （2）每一層最多容納電子數(shù)：2n2個。 （3）最外層電子數(shù)不超過8個 （K層為最外層時不超過2個）。 （4）次外層電子數(shù)不超過18個， 倒數(shù)第三層不超過32個。,核外電子的排布規(guī)律:,規(guī)定：任一能層的能級總是從 s 能級開始， 依次稱p、d、f、g能級,在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，不同能量的電子分成不同的能級。（既亞層）,2、能級:,（既電子亞層）,學(xué)與問,1、原子核外電子的每一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？ 2、不同能層分別有多少個能級，與能層的序數(shù)間存在什么關(guān)系？,（所含能級個數(shù)能層

7、序數(shù) n）,（2n2 ）,s 122,p 326,d 5210,f 7214,g 9218,不同能層中的s、p、d、f、g能級最多能容納的電子數(shù)是相同的，各為：,3、英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)是否相同？,三、構(gòu)造原理與電子排布式 1構(gòu)造原理 (1)含義 在多電子原子中，電子在能級上的排布順序是：電子先排在能量_的能級上，然后依次排在能量_的能級上。,低,較高,（2）思考感悟 (1)“能層越大，能級的能量越高?！睂?？ (2)為什么K原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖不是,（3）、構(gòu)造原理與能量最低原理,構(gòu)造原理： 隨原子核電荷數(shù)遞增，絕大多數(shù)原子核外電子的排布遵循如右圖的排布順序，這個排布

8、順序被稱為構(gòu)造原理。,核外電子總是盡量先排布在能量較低的能級，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能級。,【提示】(1)從構(gòu)造原理圖中可以看出能級的能量高低除了符合E(ns)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。 (2)由于出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，K原子排滿第一層和第二層后，在排第三層時，先排滿3s能級、3p能級，最后一個電子進(jìn)入4s能級而不是3d能級，所以它的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：,存在著能級交錯,1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-,核外電子排布的構(gòu)造原理圖,原子的電子排布遵循構(gòu)造原理使整

9、個原子的能量處于最低狀態(tài)， 簡稱能量最低原理,構(gòu)造原理中排布順序的結(jié)果,1)相同能層的不同能級的能量高低順序 ： nsnpndnf 2)英文字母相同的不同能級的能量高低順序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d 3) 不同層不同能級可由下面的公式得出: ns (n-2)f (n-1)d np (n為能層序數(shù))稱為能級交錯現(xiàn)象,-各能級的能量高低順序,4) 不同層不同能級能量由低到高順序 : 1s 2s 2p3s 3p4s 3d4p5s 4d5p6s 4f5d6p7s 5f6d7p,2、電子排布式 將 上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級符號 ，并按照能層從左到右的順序排列的式子，稱電子排布式，如

10、氫元素原子的電子排布式為：,能級,右上角,電子排布式：,氫 H 鈉 Na 鉀 K,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p64s1,1s1,鞏固練習(xí)： 寫出第四周期元素的原子核外電子排布式,請根據(jù)構(gòu)造原理，寫出下列元素基態(tài)原子的電子排布式： （1）N 。 （2）Ne 。 （3）S 。 （4）Ca 。 （5）29Cu 。 （6）32Ge 。,原子的簡化電子排布：,Ne3s1,寫出第8號元素氧、第14號元素硅和第26號元素鐵的簡化電子排布式嗎？,上式方括號里的符號的意義是：,該元素前一個周期的惰性氣體電子排布結(jié)構(gòu) 原子實(shí)：在簡化的電子排布式中以稀有氣體的元素符號加方括號表示的原子組成

11、部分稱為“原子實(shí)”。Ne即為原子實(shí),O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2 Fe：Ar3d64s2,鈉 Na的簡化電子排布：,2構(gòu)造原理揭示的電子排布能級順序，實(shí)質(zhì)是各能級能量高低，若以E 表示某能級的能量，下列能量大小順序中正確的是 （ ） AE(3s)E(2s)E(1s) BE(3s)E(3p)E(3d) CE(4f)E(4s)E(3d) DE(5s)E(4s)E(4f),練習(xí)： 1一個電子排布為1s22s22p63s23p1的元素最可能的價(jià)態(tài)是( ) A +1 B +2 C +3 D -1,C,A,3下列原子或離子的電子排布式錯誤的是（ ） A、Al 1s22s22p63s23p1

12、 B、O2- 1s22s22p6 C、Na+ 1s22s22p6 D、 Si 1s22s22p2 4下列表達(dá)方式錯誤的是（ ） A 甲烷的電子式 B 氟化鈉的電子式 C 硫離子的核外電子排布式 1s22s22p63s23p4 D 碳12原子 126C,D,C,【練習(xí)】試書寫 Cl、K、26Fe原子的核外電子排布式。,Cl: K: 26Fe:,1s2 2s22p6 3s23p5,1s2 2s22p6 3s23p6 4s1,1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2,注意：在書寫電子排布式時，能層低的能級要寫在左邊，按照能層順序?qū)憽?強(qiáng)調(diào)：最高能級組電子數(shù)為價(jià)電子數(shù),道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了

13、很大的作用。他的學(xué)說中主要有下列三個論點(diǎn)：原子是不能再分的微粒；同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代原子分子學(xué)說的觀點(diǎn)看，你認(rèn)為不正確的是（ ） A 只有 B 只有 C 只有 D ,課堂練習(xí),D,在同一個原子中，離核越近、n越小的電子層能量 。在同一能層中，各能級的能量按s、p、d、f的次序 理論研究證明，多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，第三能層有3個能級分別為 。,越低,增大 。,3S 3P 3d,4.下列各原子的電子排布正確的是 A. Be 1s22s12p1 B. C 1s22s22p2 C. He 1s12s1 D. C

14、l 1s22s22p63s23p5,BD,5.書寫下列原子的電子排布式,S Fe Sc V Se Ga Br,6下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是（ ） A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2,D,第二課時,四、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 1能量最低原理 現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論證實(shí)，原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱_。,能量最低原理,（3）基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系,2、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜,（1）基態(tài)原子：處于最低能量的原子叫基態(tài)原子?；鶓B(tài)原子穩(wěn)定。,（2）激

15、發(fā)態(tài)原子：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高的能級，變成激發(fā)態(tài)原子。激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，又躍遷回較低能級，并釋放能量。,吸收能量,釋放能量,1s22s22p63s2 基態(tài)鎂原子,1s22s22p63s13p1 激發(fā)態(tài)鎂原子,吸收能量,釋放能量,（4）要點(diǎn)提示： 光輻射是電子釋放能量的重要形式之一 日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火等都和核外電子發(fā)生躍遷后釋放能量有關(guān)。,3.原子光譜:,不同元素的原子的核外電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同頻率的光，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，總稱為原子光譜。,光譜與光譜分析 (1)光譜形成原因 不同元

16、素的原子發(fā)生_時會吸收或釋放不同的光。 (2)光譜分類 根據(jù)光是被吸收或釋放，可將光譜分為_ 和_，總稱_。,躍遷,吸收光譜,發(fā)射光譜,原子光譜,鋰、氦、汞的發(fā)射光譜,鋰、氦、汞的吸收光譜,特征:暗背景, 亮線, 線狀不連續(xù),特征:亮背景, 暗線, 線狀不連續(xù),發(fā)射光譜,吸收光譜,(3)光譜分析 在現(xiàn)代化學(xué)中，利用_上的特征譜線來鑒定元素的分析方法。,原子光譜,化學(xué)研究中利用光譜分析檢測一些物質(zhì)的存在與含量等,（4） 光譜分析的應(yīng)用：,通過原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。,如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。 又如：1868年科學(xué)家們通過太陽光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。,

17、下圖是鋰、氦、汞的吸收光譜和發(fā)射光譜。其中圖_是原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)時的吸收光譜，圖_是原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)時的發(fā)射光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請?jiān)谙聢D中用線段將同種元素的吸收光譜和發(fā)射光譜連接。,能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜,基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用,焰色 反應(yīng),焰色反應(yīng)就是某些金屬原子的電子在高溫火焰中，接受了能量，使原子外層的電子從基態(tài)激躍遷到激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的電子是十分不穩(wěn)定的，在極短的時間內(nèi)（約10s）便躍遷到基態(tài)或較低的能級上，并在躍遷過程中將能量以一定波長（顏色）的光釋放出來。由于各種元素的能級是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時釋放的能量也就不同。堿金屬及堿

18、土金屬的能級差正好對應(yīng)于可見光范圍，于是我們就看到了各種色彩。,焰火呈現(xiàn)五顏六色的原因,1、判斷下列表達(dá)是正確還是錯誤 1）1s22p1屬于基態(tài)； 2） 1s22s2 2p63p1屬于基態(tài)； 3）1s22s2 2p63d1屬于激發(fā)態(tài)；,答案： (1) (2) (3),課堂練習(xí),五、電子云與原子軌道,思考: 宏觀物體與微觀物體（電子） 的運(yùn)動有什么區(qū)別?,宏觀物體的運(yùn)動特征：,可以準(zhǔn)確地測出它們在某一時刻所處的位置及運(yùn)行的速度； 可以描畫它們的運(yùn)動軌跡。,微觀物體的運(yùn)動特征：,1.電子的質(zhì)量很小，只有9.1110-31千克； 2.核外電子的運(yùn)動范圍很?。ㄏ鄬τ诤暧^物體而言）； 3.電子的運(yùn)動速度

19、很大；,測不準(zhǔn),圖中 表示原子核，一個小黑點(diǎn)代表電子在這里出現(xiàn)過一次,小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小。,1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率分布圖,1、電子云,處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。,(1) s電子電子云形狀 是以原子核為中心的球體，只有一個伸展方向,1、電子云,(2)p電子云的形狀是啞鈴形，其伸展方向是互向垂直的三個方向（Px、Py、Pz）。,P電子云半徑同樣隨著n增大而增大,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道,d能級的原子軌道圖,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道,f 能級的原子軌道圖,2原子軌道 (1)定義：電子在原子核

20、外的一個空間運(yùn)動狀 態(tài)稱為一個原子軌道。 (2)數(shù)目 ns能級各有1個軌道，np能級各有 個軌道，nd能級各有 個軌道，nf能級各有 個軌道。,3,5,7,電子在原子核外的一個運(yùn)動空間狀態(tài),原子軌道,閱讀課本11頁表1-2,原子軌道的空間取向,多電子原子中的能級圖,六、核外電子排布的原則 (1)能量最低原理：原子核外電子先占有能量低的軌道，然后依次進(jìn)入能量高的軌道，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。 (2)泡利原理：每個原子軌道上最多只能容納兩個自旋方向不同的電子。如2s軌道上的電子排布為 ，不能為,(3)洪特規(guī)則：原子核外電子在能量相同的各個軌道上排布時，電子盡可能分占不同的原子軌道，且自旋

21、方向相同，這樣整個原子的能量最低。如2p3的電子排布為 ，不能為 (4)洪特規(guī)則的特例：有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。,軌道表示式(電子排布圖),寫出鎂原子的電子排布式、電子排布圖,1s22s22p63s2,電子排布圖,電子排布式,軌道表示式：用每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子的式子。,如：氖原子的軌道表示式,下列電子排布圖中哪個是硼的？,A,B,A,下列電子排布圖中哪個是碳的？,Cu,當(dāng)同一能級的電子排布為全充滿、半充滿狀態(tài)時具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。,C,B,A,A,Cr,注意,1s,2s，2p,4s,4p,4d