第一節(jié)原子結構110

選修3《物質結構與性質》引言

------世上萬物，神奇莫測化學研究的是構成宏觀物體的物質。研究物質的組成與結構研究物質的性質與變化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。這又說明了什么問題？為什么？

3、分子式為C2H6O的物質可能有圖示兩種結構，如右圖，前者與水互溶而后者不能。這也說明了什么問題？

4、圖示鮑魚及其剖面圖，圖中標出了它的兩層不同結構的殼。你能說出這兩層殼的功用是什么？為什么？引言1、原子的組成與結構決定性質：鐵易生銹、鈉易與一些物質反應。-----第一章原子結構與性質2、分子的組成與結構決定性質：對氨基苯磺酰胺（磺胺藥）和對氨基苯甲酸

21世紀化學的重要課題：模擬生物體中酶的結構創(chuàng)造具有酶的性質的物質。-----第二章分子結構與性質3、晶體的組成與結構決定性質：金剛石和石墨方解石和霰石

-----第三章晶體結構與性質分子結構原子結構晶體結構結構性質決定一、開天辟地──原子的誕生1、現代大爆炸宇宙學理論其他元素原子核的熔合反應大量氫少量氦極少量鋰約2h后宇宙大爆炸誕生于2、氫是宇宙中最豐富的元素，是所有元素之母。3、地球上的元素絕大多數是金屬，非金屬（包括稀有氣體）僅22種。第一節(jié)原子結構德莫克利特道爾頓湯姆生盧瑟福玻爾薛定諤

人類認識原子的歷史1.古希臘原子論古希臘哲學家

原子是最小的、不可分割的物質粒子。原子之間存在著虛空，無數原子從古以來就存在于虛空之中，既不能創(chuàng)生，也不能毀滅，它們在無限的虛空中運動著構成萬物。（Democritus，約公元前460年—前370年）原子2.道爾頓原子模型(1805年)

原子在一切化學變化中不可再分，并保持自己的獨特性質；同一元素所有原子的質量、性質都完全相同?；瘜W反應只是改變了原子的結合方式使之變成反應后的物質。（化學原子論）3.湯姆生原子模型(1904年)

原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。（“葡萄干布丁”模型）（西瓜模型）4.盧瑟福原子模型(1911年)

原子中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子的全部質量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉，就象行星環(huán)繞太陽運轉一樣。(“行星系式”原子模型)(核式模型)5.波爾原子模型(1913年)

電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速的圓周運動。(電子分層排布模型)6.電子云模型(1926年)現代物質結構學說。波粒二象性。(量子力學模型)電子云現代物質結構學說現代科學家們在實驗中發(fā)現，電子在原子核周圍有的區(qū)域出現的次數多，有的區(qū)域出現的次數少，就像“云霧”籠罩在原子核周圍。因而提出了“電子云模型”。電子云密度大的地方，表明電子在核外單位體積內出現的機會多，反之，出現的機會少。如：氫原子的電子云現代大爆炸理論認為：天然元素源于氫氦等發(fā)生的原子核的融合反應。這于一百多年前，普魯特運用思辨性推測作出“氫是所有元素之母”的預言，恰好“一致”。下列說法正確的是（）A、科學研究中若能以思辨性推測為核心，就能加快科學的進程B、普魯特“既然氫最輕，它就是其他一切元素之母”的推理是符合邏輯的C、“一致”是巧合，普魯特的預言沒有科學事實和理論支撐，只是一種猜測D、“現代大爆炸理論”是解釋宇宙誕生的唯一正確的理論C原子：是化學變化中最小的粒子化學反應的實質：是原子的重新組合。知識回顧原子結構：原子原子核核外電子(-)質子(+)中子(不帶電）核電荷數（z）=核內質子數=核外電子數質量數（A）=質子數（Z）+中子數（N）原子核外電子排布：(1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層；(2)原子核外各電子層最多容納2n2個電子。(3)原子最外層電子數目不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個電子)。(4)次外層電子數目不能超過18個(K層為次外層時不能超過2個)，倒數第三層電子數目不能超過32個。1、下列說法正確的是（）A、某微粒核外電子排布為2、8、8結構，則該微粒一定是氬原子B、最外層達穩(wěn)定結構的微粒只能是稀有氣體的原子C、F-、Na+、Mg2+、Al3+是與Ne原子具有相同電子層結構的離子D、NH4+與H3O+具有相同的質子數和電子數2、(11全國)短周期元素W、X、Y和Z的原子序數依次增大。元素W是制備一種高效電池的重要材料，X原子的最外層電子數是內層電子數的2倍，元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素，Z原子的最外層電子數是其電子層數的2倍。下列說法錯誤的是()A.元素W、X的氯化物中，各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結構

B.元素X與氫形成的原子比為1：1的化合物有很多種

C.元素Y的單質與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應均有氫氣生成

D.元素Z可與元素X形成共價化合物XZ23、(12四川)已知W、X、Y、Z為短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性大于Z的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，X、Y為金屬元素，X的陽離子的氧化性小于Y的陽離子的氧化性。下列說法正確的是()A．XYZW的原子半徑依次減小B．W與X形成的化合物中只含離子鍵C．W的氣態(tài)氫化物的沸點一定高于Z的氣態(tài)氫化物的沸點D．若W與Y的原子序數相差5，則二者形成化合物的化學式一定為Y2W3二、能層與能級1、能層：在多電子的原子核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。2、能級：在多電子原子中，同一能層的電子，能量也有差異，還可以把它們分成不同的能級。

能層與能級的表示方法及各層所容納的最多電子數：能層KLMNO能級…最多容納電子…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5d226261026141026①每一能層中能級符號的順序是ns、np、nd、nf……(n代表能層)②任一能層的能級總從s能級開始，能級數=能層序數。④以s、p、d、f……排序的各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7……的二倍。③各能級所在能層的取值ns→n≥1；np→n≥2；nd→n≥3；······2818322n21、以下能級符號正確的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若n=3，以下能級符號錯誤的是（）A．npB．nfC．ndD．nsADB3、下列各電子能層中，不包含d能級的是（）A、N能層B、M能層C、L能層D、K能層CD1、以下能級符號正確的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若n=3，以下能級符號錯誤的是（）A．npB．nfC．ndD．nsADB3、下列各電子能層中，不包含d能級的是（）A、N能層B、M能層C、L能層D、K能層CD宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時，誕生了大量的H、少量的He及極少量的Li，然后經過長或短的發(fā)展過程，以上元素發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批的合成了其它元素。

1、宇宙中最豐富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？2、你認為[科學史話]中普魯特的推理是符合邏輯的嗎？1、氫元素是宇宙中最豐富的元素占88.6%（氦1／8），另外還有90多種元素，宇宙年齡距近約140億年，地球年齡已有46億年。2、不符合，科學假設不同于思辨性推測教材76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核

外

電

子

填

充

順

序

圖

1.構造原理：絕大多數原子核外電子的排布的能級順序都遵循下列順序，填滿一個能級再填一個新能級.實質：能量高低順序三、構造原理與電子排布式構造原理：

1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；

5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d（1）相同能層的不同能級的能量高低順序：

ns<np<nd<nf構造原理中排布順序的實質------各能級的能量高低順序（2）英文字母相同的不同能級的能量高低順序：

1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p;3d<4d（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)2.電子排布式：Na：1s22s22p63s1能層序數該能級上排布的電子數能級符號KLMFe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能層次序書寫，按構造原理充入電子。用數字在能級符號右上角表明該能級上排布的電子數。寫出下列元素原子的電子排布式：C、O、Si、P21Sc、25Mn、27Co、36Kr教材P7簡化電子排布式[Ne]3s1表示鈉的內層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同簡化為如：Na：1s22s22p63s1試寫出8號、14號、26號元素的簡化排布式？［稀有氣體元素符號］+外圍電子該元素前一個周期的惰性氣體電子排布結構1、下列粒子中，電子排布式為1s22s22p63s23p6的有（）

A．Sc3+B．Mg2+C．Cl-D．Br-

2、下列化學用語，不能表示氯離子的是（）A．Cl-D．1s22s22p63s23p6B．C．BAC3、構造原理揭示的電子排布能級順序，實質是各能級能量高低。若以E(nl)表示某能級的能量，以下各式中正確的是（）

A．E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s)C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)AB4、某元素原子的價電子構型為3s23p4,則此元素在周期表的位置是____________第3周期，第VIA族（3）無法計算電子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空間某處出現的機會的多少。核外電子運動的特征【知識回顧】（1）核外電子質量小，運動空間小，運動速率大。（2）無確定的軌道，無法描述其運動軌跡。四、電子云與原子軌道1、電子云：電子在原子核外出現的概率密度分布的形象描述。P表示電子在某處出現的概率，V表示體積，P/V稱為概率密度，用ρ表示。

小黑點不表示電子，只表示電子在這里出現過一次。小黑點的疏密表示電子在核外空間內出現的機會的多少。氫原子的1s電子在原子核外出現的概率分布圖

把電子出現的概率約為90%的空間圈出來，人們把這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。2、原子軌道：即：電子在原子核外的一個空間狀態(tài)稱為一個原子軌道原子軌道的特點s能級的原子軌道圖S能級的原子軌道是球形對稱的，能層序數n越大，原子軌道半徑越大。p能級的原子軌道圖P能級的原子軌道是啞鈴狀的,每個P能級有3個原子軌道,它們相互垂直,分別以Px,Py,PZ表示。P電子原子軌道的平均半徑隨n增大而增大。P能級的原子軌道

P能級的3個原子軌道Px,Py,PZ合在一起的情形.

4f原子軌道3d原子軌道不是指電子填充到能量最低的軌道中去，泡利原理和洪特規(guī)則都使“整個原子處于能量最低狀態(tài)”。六、能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1、能量最低原理:基態(tài)原子:

處于最低能量的原子

(穩(wěn)定)電子放出能量電子吸收能量激發(fā)態(tài)原子: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?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。(不穩(wěn)定)2、基態(tài)與激發(fā)態(tài):↓↓發(fā)射光譜吸收光譜基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉化的應用焰火①光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一；②在日常生活中，我們看到的許多可見光，如燈光、霓虹燈光、激光、焰火等都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關。

焰色反應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（約10－８s）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。堿金屬及堿土金屬的能級差正好對應于可見光范圍，于是我們就看到了各種色彩。1.當鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時，以下說法正確的是（）

A．鎂原子由基態(tài)轉化成激發(fā)態(tài)，這一過程中吸收能量

B．鎂原子由激發(fā)態(tài)轉化成基態(tài)，這一過程中釋放能量

C．鎂原子由基態(tài)轉化成激發(fā)態(tài)，這一過程中釋放能量

D．鎂原子由激發(fā)態(tài)轉化成基態(tài)，這一過程中吸收能量A2.判斷下列表達是正確還是錯誤？(1)1s22s22p63s23p63d54s2屬于激發(fā)態(tài)(2)1s22s22p63d1屬于激發(fā)態(tài)3、光譜與光譜分析（1）光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或放出不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。（2）光譜分析：在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。鋰、氦、汞的吸收光譜鋰、氦、汞的發(fā)射光譜特征:暗背景,亮線,

線狀不連續(xù)特征:亮背景,暗線,

線狀不連續(xù)①“光譜”的提出：牛頓，1672年②“七基色”：“紅、橙、黃、綠、青、藍、紫”③1859年，德國科學家本生和基爾霍夫發(fā)明了光譜儀，攝取了當時已知元素的光譜圖④1913年，丹麥科學家波爾建立了量子力學科學史話：P8~P9氫原子的光譜②化學研究中利用光譜分析檢測一些物質的存在與含量等。①通過原子光譜發(fā)現許多元素。如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的籃光和紅光。又如：1868年科學家們通過太陽光譜的分析發(fā)現了稀有氣體氦。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)轉化為激發(fā)態(tài)時的吸收光譜，圖_______是原子由激發(fā)態(tài)轉化為基態(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，請在下圖中用線段將同種元素的吸收光譜和發(fā)射光譜連接。①③⑤②④⑥確定原子序數方法導引

解答基態(tài)原子電子排布問題的一般思路：能量最低原則能級排布電子排布

泡利原理洪特規(guī)則小結：討論：將下列能級按能量由高到低的順序排列：

1S、3P、2P、5d、4S、5f。題型一、構造原理、能級的能量高低比較練習：按能量由低到高的順序排列，正確的一組是：()A．1s、2p、3d、4sB．1s、2s、3s、2pC．2s、2p、3s、3pD．4p、3d、4s、3p討論：以下是表示鐵原子的3種不同化學用語。

結構示意圖電子排布式電子排布圖（軌道表示式）鐵原子

請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結構信息。

結構示意圖：能直觀地反映核內的質子數和核外的電子層數及各能層上的電子數。電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數。電子排布圖：能反映各軌道的能量的高低及各軌道上的電子分布情況，自旋方向。

題型二、核外電子排布：電子排布式、電子排布圖1s22s22p63s23p63d64s2練習1：下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-

1s22s22p63s23p5D.Ar

1s22s22p63s23p62、下列表達方式錯誤的是()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原子符號126C討論：已知下列元素原子的外圍電子構型為：3S2、4S2、4S24P1、3S23P3

、3d54S2。它們分別屬于第幾周期？第幾族？最高化合價是多少？題型三、外圍電子構型