原子结构的认识

1、人人类类对对原原子子结结构构的的认认识识水由水水由水分子分子组组成成食盐由食盐由离子离子构成构成它们由什么微粒构成？它们由什么微粒构成？铜由铜铜由铜原子原子构成构成历史年代历史年代原子结构模型的名称原子结构模型的名称主要理论依据或主要理论依据或技术段技术段原子结构模型的主要论点原子结构模型的主要论点公元前公元前5世世纪纪古希腊哲学家德谟克利古希腊哲学家德谟克利特的古代原子说特的古代原子说原子是构成物质的微粒，万物是由间断的、原子是构成物质的微粒，万物是由间断的、不可分割的微粒即原子构成的，原子结合和不可分割的微粒即原子构成的，原子结合和分割是万物变化根本原因分割是万物变化根本原因19世纪初世纪

2、初英国科学家道尔顿的近英国科学家道尔顿的近代原子学说代原子学说参考元素化合时参考元素化合时具有确定的质量具有确定的质量比的关系比的关系物质由原子组成；原子不能创造，也不物质由原子组成；原子不能创造，也不能被毁灭；原子在化学变化中不可再分割，能被毁灭；原子在化学变化中不可再分割，它们在化学变化中保持本性不变它们在化学变化中保持本性不变19世纪末、世纪末、20世纪初世纪初汤姆生的汤姆生的“葡萄干面包葡萄干面包式式”或或“西瓜式西瓜式”原子原子结构模型结构模型原子中存在电子，电子的质量为氢原子质原子中存在电子，电子的质量为氢原子质量的量的1/1836；原子中平均分布着带正电荷；原子中平均分布着带正电

3、荷的粒子，这些粒子之间镶嵌着许多电子的粒子，这些粒子之间镶嵌着许多电子原原子子结结构构模模型型的的演演变变1911年年 英国物理学家卢瑟福的带英国物理学家卢瑟福的带核原子结构模型或核原子结构模型或“行星行星式式”原子结构模型原子结构模型参考参考-粒子的散粒子的散射现象射现象原子由原子核和核外电子组成，原子核带原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电荷，位于原子的中心，电子带负电荷，正电荷，位于原子的中心，电子带负电荷，在原子核周围作高速运动；电子运动形态在原子核周围作高速运动；电子运动形态就像行星绕太阳运转一样就像行星绕太阳运转一样1913年年丹麦物理学家玻尔的原子丹麦物理学家玻尔的原子轨道模

4、型轨道模型运用量子论著观运用量子论著观点研究氢原子光点研究氢原子光谱谱电子在原子核外一系列稳定的轨道上运动，电子在原子核外一系列稳定的轨道上运动，每一轨道都具有一个确定的能量值；电子每一轨道都具有一个确定的能量值；电子在这些轨道上运动时，既不放出能量，也不在这些轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量吸收能量20世纪初世纪初现代量子力学原子结构模现代量子力学原子结构模型（电子云模型）型（电子云模型）微观粒子的波粒微观粒子的波粒二象性二象性原子由原子核和核外电子构成电子运动原子由原子核和核外电子构成电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截然不同；的规律跟宏观物体运动的规律截然不同；对于多电子的原子，

5、电子在核外一定的空间对于多电子的原子，电子在核外一定的空间近似于分层排布近似于分层排布历史的脚步历史的脚步 铭记这一刻铭记这一刻2500年前年前德谟克利特德谟克利特1803 道尔顿道尔顿 实心球模型实心球模型 汤姆生汤姆生 葡萄干面包式葡萄干面包式1904 卢瑟福卢瑟福 空心球模型空心球模型1911 玻玻 尔尔1913 轨轨 道道 模模 型型量子力学模型量子力学模型1926 许多人许多人哲哲 学学 臆臆 测测人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的原子原子原子核核外电子 质子 中子原子的构成原子的构成原子与原子核大小关系原子与原子核大小关系如同大型体育场

6、与蚂蚁如同大型体育场与蚂蚁原子呈电中性原子呈电中性在在原子原子中：中： 质子数质子数 = = 核外电子数核外电子数 = = 核电荷数核电荷数 = = 原子序数原子序数在在离子离子中：中： 质子数质子数 = = 核外电子数核外电子数质子、中子、电子、原子的电性如何？质子、中子、电子、原子的电性如何？1个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷中子不带电?原子核外电子的分层排布原子核外电子的分层排布 +2He+18Ar+10Ne该电子层该电子层上的电子上的电子核电荷数核电荷数电子层电子层原子核原子核+1H+8O+12Mg 为了为了形象、简单形象、简单的的表示原子的结构，人们创造了表示原子的结构

7、，人们创造了“原子结原子结构示意图构示意图”这种特殊的图形这种特殊的图形+18第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层288该电子该电子层上的层上的电子电子原子核原子核+18Ar核电荷数核电荷数电子层电子层该电子层上的电子数该电子层上的电子数原子结构示意图原子结构示意图核电荷数核电荷数原子核带正电原子核带正电原子核原子核电子层序数（电子层序数（n）1234567符号符号能量大小能量大小距核远近距核远近K L M N O P Q 小小 大大近近 远远 电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动核近的区域内运动 ，把原子核外

8、分成七个运动区域，又叫，把原子核外分成七个运动区域，又叫电子层，分别用电子层，分别用n=1、2、3、4、5、6、7表示，分别称表示，分别称为为K、L、M、N、O、P、Q，n值越大，说明电子离核越值越大，说明电子离核越远，能量也就越高远，能量也就越高原子核外电子运动区域与电子能量的关系原子核外电子运动区域与电子能量的关系原子核外电子排布规律原子核外电子排布规律 电子总是优先排布在能量最低的电子层电子总是优先排布在能量最低的电子层, 然后由内往然后由内往外，依次排在能量逐步升高的电子层里（外，依次排在能量逐步升高的电子层里（能量最低原理能量最低原理） 先排先排K层，排满层，排满K层后再排层后再排L

9、层，排满层，排满L层后再排层后再排M层层每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2个电子个电子 最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳 8个电子（个电子（K层为最外层时不能超层为最外层时不能超过过2个）；个）； 次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳18个电子（个电子（K层为次外层层为次外层时不能超过时不能超过2个；倒数第三层最多只能容纳个；倒数第三层最多只能容纳32个电子个电子原子结构与元素性质的关系原子结构与元素性质的关系结构决定性质结构决定性质稳定结构：稳定结构： 原子既不容易失去电子又不容易得到电子原子既不容易失去电子又不容易得到电子 如：He、Ne、Ar不稳定结构：原子容易失去电

10、子或容易得到电子转化不稳定结构：原子容易失去电子或容易得到电子转化 最外电子层上为最外电子层上为8 8（有些为（有些为2 2）个电子的）个电子的 稳定结构稳定结构 失去： Na、Mg、Al 得到：F、O、Cl元素的化学性质主要由最外层电子数决定元素的化学性质主要由最外层电子数决定+12282失去电子+1228MgMg2+826+828得到电子OO2-电子层数电子层数少一层少一层电子层数电子层数不变不变原子在得失电子过程中，原子核没有变化，通常是最外层电子发生变化1 1、活泼金属元素活泼金属元素的原子容易的原子容易失去最外层上失去最外层上的电子变的电子变为带正电荷的为带正电荷的阳离子阳离子，阳离

11、子所带正电荷的数目等于，阳离子所带正电荷的数目等于原子失去的电子的数目原子失去的电子的数目MgMg2+失失 2e-（带2个单位正正电荷）2、活泼非金属元素活泼非金属元素的原子容易的原子容易得到电子得到电子变为带负电变为带负电荷的荷的阴离子阴离子，阴离子所带负电荷的数目等于原子得，阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目到的电子的数目OO2-得得 2e-（带2个单位负负电荷）Mg +1222 8O +862Mg2+122 8O2- +882失去2个电子得到2个电子阳离子：阳离子：核外电子数核外电子数 = = 核电荷数核电荷数 - - 电荷数电荷数阴离子阴离子：核外电子数核外电子数 = =

12、核电荷数核电荷数 + + 电荷数电荷数元素化合价：失去的电子数元素化合价：失去的电子数= =正价数值，且最高正价正价数值，且最高正价= =最外层电子数最外层电子数 得到的电子数得到的电子数= =负价数值负价数值离子：质子数离子：质子数 = = 核外电子数核外电子数?氧化镁的形成氧化镁的形成宏观：宏观：氧气和金属镁反应生成氧化镁，是氧元素与镁氧气和金属镁反应生成氧化镁，是氧元素与镁元素相结合的产物元素相结合的产物微观：微观：每个每个MgMg失去失去2 2个电子形成与个电子形成与NeNe一样的稳定电子一样的稳定电子层结构的层结构的MgMg2+2+，每个，每个O O得到得到2 2个电子形成与个电子形

13、成与NeNe一样的稳一样的稳定电子层结构的定电子层结构的O O2-2-，带正电荷的，带正电荷的MgMg2+2+与带负电荷的与带负电荷的O O2-2-相互发生电性作用，形成稳定的相互发生电性作用，形成稳定的MgO.MgO.如下图如下图Mg + O2 = 2MgO+12Mg+8O+12+8Mg2+O2-结论：结论： 原子最外层的电子数小于原子最外层的电子数小于8个时，在化学反应个时，在化学反应中总是得到或失去电子而达到最外层中总是得到或失去电子而达到最外层8电子的稳定结构电子的稳定结构+1182Na+1788 2Cl-NaNa+ + ClCl- - Na+118 12 Cl +178 72氯化钠的

14、形成氯化钠的形成Mg +1222 8O +8622eMg2+122 8O2- +882Mg2O2-最外层电子数最外层电子数4时，容易失去电子时，容易失去电子 化合价化合价失去的电子数目失去的电子数目原子原子最外层电子数最外层电子数4时，容易得到电子时，容易得到电子 化合价化合价最外层电子数最外层电子数8关系：元素化合价在数值上等于原子失去或得关系：元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）到的电子数目（失为正，得为负）1-181-18号元素的核外电子排布号元素的核外电子排布-原子结构示意图原子结构示意图小小 结结1、原子结构模型的演变原子结构模型的演变道尔顿道尔顿汤姆生汤

15、姆生卢瑟福卢瑟福 玻尔玻尔量子力学量子力学2、原子核外电子排布规律、原子核外电子排布规律 能量最低原理能量最低原理 每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2个电子个电子 最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳 8个电子（个电子（K层最外层不能超过层最外层不能超过2个）个）次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳18个电子（个电子（K层为次外层不能超过层为次外层不能超过2个）个）倒数第三层最多只能容纳倒数第三层最多只能容纳32个电子个电子XAZ元素符号元素符号质量数质量数 质子数质子数原子的表示符号及意义原子的表示符号及意义 质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加质量数：将原

16、子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加 起来所得到的数值起来所得到的数值Z表示：表示：质子数；质子数； A表示：一种表示：一种X原子的原子的质量数质量数C表示：离子的电荷数；表示：离子的电荷数； D表示：化合价表示：化合价质量数（质量数（A）= 质子数（质子数（Z）+ 中子数（中子数（N）质量数质量数 = 原子的近似相对原子质量（原子的近似相对原子质量（只是数值上相等，但意只是数值上相等，但意义不一样义不一样）c+D核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素同位素：同位素：质子数相同、中子数不同的核素互称为同位素质子数相同、

17、中子数不同的核素互称为同位素同位素的特点同位素的特点1、质子数相同质子数相同 核外电子数相同核外电子数相同 同素异形体：同种元素组成的不同的单质称为同素异形体同素异形体：同种元素组成的不同的单质称为同素异形体. .同位素和同素异形体考虑的对象不同同位素和同素异形体考虑的对象不同, ,同位素同位素的范畴是的范畴是原子原子, ,同同素异形体素异形体的范畴是的范畴是单质单质H2 和和D2 是两种不同的单质，化学性质基本相同是两种不同的单质，化学性质基本相同化学性质几化学性质几乎完全相同乎完全相同2、中子数不同、中子数不同 物理性质不同物理性质不同 用途不同用途不同126C 136C 146C11H

18、21H 31H 氕氕 氘氘 氚氚23492U 23592U 23892U常见的同位素常见的同位素许多元素都具有同位素，那该元素的相对原子量该如何计算呢？许多元素都具有同位素，那该元素的相对原子量该如何计算呢？ ClCl元素有元素有35351717ClCl和和37371717ClCl两种天然、稳定的同位素，其两种天然、稳定的同位素，其中中35351717ClCl所占的原子数目百分比为所占的原子数目百分比为 75.77%,Ar75.77%,Ar（35351717ClCl）=34.969=34.969；37371717ClCl所占的原子数目百分比为所占的原子数目百分比为24.23%24.23%，ArAr（37371717ClCl）=36.966=36.966，则，则ClCl元素的平均相对原子质量为多元素的平均相对原子