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(guó)古代的煉丹術(shù)士認(rèn)為“吞金可長(zhǎng)生” 自然哲學(xué)，對(duì)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(shuō)明了什么問(wèn)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(kāi)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(shuō)明了什么問(wèn)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(shuō)明了什么問(wèn)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)

2、學(xué)的磺胺藥，為什么服用此藥后可殺死細(xì)菌？,5、下圖所示是鮑魚(yú)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(shuō)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(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷史）,第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu),.,1、開(kāi)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(shí)，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(shí)起經(jīng)歷了漫長(zhǎng)復(fù)雜的物理化學(xué)變化，分批分期合成而來(lái)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)

3、代宇宙大爆炸理論,原子的誕生,.,1、 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(lèi)認(rèn)識(shí)原子的過(guò)程,人類(lèi)在認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中，經(jīng)歷了無(wú)數(shù)的艱辛，正是因?yàn)橛辛藷o(wú)數(shù)的探索者，才使人類(lèi)對(duì)事物的認(rèn)識(shí)一步步地走向深入，也越來(lái)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(huì)隨著人類(lèi)對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)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(jiǎn)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(wàn)物是由

4、大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。,219世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說(shuō)，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(shuō),1、一切物質(zhì)都是由不可見(jiàn)的、不可分割的原子組成，原子不可自生自滅,2、同種類(lèi)的原子在質(zhì)量、形狀和性質(zhì)上完全相同，不同種類(lèi)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(jiǎn)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(jiǎn)單原子的質(zhì)量總和。,31897年英國(guó)科學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。,原子是一個(gè)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(guó)物理學(xué)家盧瑟福電子繞核旋轉(zhuǎn)的原子結(jié)構(gòu)模型,51

5、913年，丹麥科學(xué)家玻爾核外電子分層排布的原子結(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(lèi)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(shuō),2.道爾頓的近代原子學(xué)說(shuō)（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(guò)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

6、層。,二、能層與能級(jí),1.能層：（即電子層）,（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(gè)。 （3）最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè) （K層為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè)）。 （4）次外層電子數(shù)不超過(guò)18個(gè)， 倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。,核外電子的排布規(guī)律:,規(guī)定：任一能層的能級(jí)總是從 s 能級(jí)開(kāi)始， 依次稱(chēng)p、d、f、g能級(jí),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(jí)。（既亞層）,2、能級(jí):,（既電子亞層）,學(xué)與問(wèn),1、原子核外電子的每一個(gè)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(gè)能級(jí)，

7、與能層的序數(shù)間存在什么關(guān)系？,（所含能級(jí)個(gè)數(shù)能層序數(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(jí)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(jí)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(jí)上的排布順序是：電子先排在能量_的能級(jí)上，然后依次排在能量_的能級(jí)上。,低,較高,.,（2）思考感悟 (1)“能層越大，能級(jí)的能量越高?！睂?duì)嗎？ (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

8、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(gè)排布順序被稱(chēng)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(jí)，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的能級(jí)。,.,【提示】(1)從構(gòu)造原理圖中可以看出能級(jí)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(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，K原子排滿(mǎn)第一層和第二層后，在排第三層時(shí)，先排滿(mǎn)3s能級(jí)、3p能級(jí)，最后一個(gè)電子進(jìn)入4s能級(jí)而不是3d能級(jí)，所以它的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：,存在著能級(jí)交錯(cuò),1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-

9、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)造原理使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)， 簡(jiǎn)稱(chēng)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(jí)的能量高低順序 ： nsnpndnf 2)英文字母相同的不同能級(jí)的能量高低順序： 1s2s3s4s；2p3p4p; 3d4d 3) 不同層不同能級(jí)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(chēng)為能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,-各能級(jí)的能量高低順序,4) 不同層不同能級(jí)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

10、電子數(shù)標(biāo)在該能級(jí)符號(hào) ，并按照能層從左到右的順序排列的式子，稱(chēng)電子排布式，如氫元素原子的電子排布式為：,能級(jí),右上角,.,電子排布式：,氫 H 鈉 Na 鉀 K,1s22s22p63s1,1s22s22p63s23p64s1,1s1,.,鞏固練習(xí)： 寫(xiě)出第四周期元素的原子核外電子排布式,請(qǐng)根據(jù)構(gòu)造原理，寫(xiě)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(jiǎn)化電子排布：,Ne3s1,寫(xiě)出第8號(hào)元素氧、第14號(hào)元素硅和第26號(hào)元素鐵的簡(jiǎn)化電子排布式嗎？,上式方括號(hào)里的符號(hào)的意義是：,該元素前一個(gè)周期的惰性

11、氣體電子排布結(jié)構(gòu) 原子實(shí)：在簡(jiǎn)化的電子排布式中以稀有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)表示的原子組成部分稱(chēng)為“原子實(shí)”。Ne即為原子實(shí),O：He2s22p4 Si：Ne3s23p2 Fe：Ar3d64s2,鈉 Na的簡(jiǎn)化電子排布：,.,2構(gòu)造原理揭示的電子排布能級(jí)順序，實(shí)質(zhì)是各能級(jí)能量高低，若以E 表示某能級(jí)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(gè)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,

12、C,A,.,3下列原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是（ ） A、Al 1s22s22p63s23p1 B、O2- 1s22s22p6 C、Na+ 1s22s22p6 D、 Si 1s22s22p2 4下列表達(dá)方式錯(cuò)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(shū)寫(xiě) 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(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)，

13、能層低的能級(jí)要寫(xiě)在左邊，按照能層順序?qū)憽?強(qiáng)調(diào)：最高能級(jí)組電子數(shù)為價(jià)電子數(shù),道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大的作用。他的學(xué)說(shuō)中主要有下列三個(gè)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(shuō)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(gè)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(jí)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(jí)，第三能層有3個(gè)能級(jí)分別為 。,越低,增大 。,3S 3P 3d,4.下列各原子的電子排布正確的

14、是 A. Be 1s22s12p1 B. C 1s22s22p2 C. He 1s12s1 D. Cl 1s22s22p63s23p5,BD,5.書(shū)寫(xiě)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(cuò)誤的是（ ） A. Al 1s22s22p63s23p1 B. O2- 1s22s22p6 C. Na+ 1s22s22p6 D. Si 1s22s22p2,D,.,第二課時(shí),.,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(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)_。,能量最低原理,.,（3）基態(tài)與激發(fā)

15、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。基態(tài)原子穩(wěn)定。,（2）激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高的能級(jí)，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(jí)，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(jiàn)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(shí)會(huì)吸收或釋放不同頻率的

16、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(chēng)為原子光譜。,光譜與光譜分析 (1)光譜形成原因 不同元素的原子發(fā)生_時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。 (2)光譜分類(lèi) 根據(jù)光是被吸收或釋放，可將光譜分為_(kāi) 和_，總稱(chēng)_。,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(lái)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(cè)一些物質(zhì)的存在與含量等,（4） 光譜分析的應(yīng)用：,通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)許多元素。,

17、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(guò)太陽(yáng)光譜的分析發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氦。,.,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(shí)的吸收光譜，圖_是原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)時(shí)的發(fā)射光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請(qǐng)?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(shí)間內(nèi)（約10s）便躍遷到基態(tài)或

18、較低的能級(jí)上，并在躍遷過(guò)程中將能量以一定波長(zhǎng)（顏色）的光釋放出來(lái)。由于各種元素的能級(jí)是被限定的，因此在向基態(tài)躍遷時(shí)釋放的能量也就不同。堿金屬及堿土金屬的能級(jí)差正好對(duì)應(yīng)于可見(jiàn)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(cuò)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(dòng)有什么區(qū)別?,宏觀物體的運(yùn)動(dòng)特征：,可以準(zhǔn)確地測(cè)出它們?cè)谀骋粫r(shí)刻所處的位置及運(yùn)行的速度； 可以描畫(huà)它們的運(yùn)動(dòng)軌跡。

19、,微觀物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)范圍很?。ㄏ鄬?duì)于宏觀物體而言）； 3.電子的運(yùn)動(dòng)速度很大；,測(cè)不準(zhǔn),圖中 表示原子核，一個(gè)小黑點(diǎn)代表電子在這里出現(xiàn)過(guò)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(dòng)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(gè)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(gè)方向（Px、Py、Pz）。,P電子云半徑同樣隨著n增大而增大,.,五、電

20、子云與原子軌道,2. 原子軌道,d能級(jí)的原子軌道圖,.,五、電子云與原子軌道,2. 原子軌道,f 能級(jí)的原子軌道圖,.,2原子軌道 (1)定義：電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。 (2)數(shù)目 ns能級(jí)各有1個(gè)軌道，np能級(jí)各有 個(gè)軌道，nd能級(jí)各有 個(gè)軌道，nf能級(jí)各有 個(gè)軌道。,3,5,7,電子在原子核外的一個(gè)運(yùn)動(dòng)空間狀態(tài),原子軌道,閱讀課本11頁(yè)表1-2,.,原子軌道的空間取向,.,多電子原子中的能級(jí)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(gè)原子處于能量最低的狀態(tài)。 (2)泡利原理：每個(gè)原子軌道

21、上最多只能容納兩個(gè)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(gè)軌道上排布時(shí)，電子盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，這樣整個(gè)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(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(mǎn)(如p6和d10)、半充滿(mǎn)(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。,.,軌道表示式(電子排布圖),寫(xiě)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(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)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(gè)是硼的？,A,B,A,下列電子排布圖中哪個(gè)是碳的？,Cu,當(dāng)同一能級(jí)的電子排布為全充滿(mǎn)、半充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)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,4f