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文档简介

1、第一节第一节 原子结构原子结构 原子核外电子排布原子核外电子排布物质结构物质结构 元素周期律元素周期律考试说明考试说明1.了解元素、核素和同位素的含义。了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的组成,了解原子序数、核电荷数、质子数、了解原子的组成,了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子排布。了解原子核外电子排布。选修三选修三1.了解核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素了解核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素(1-36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。号)原子

2、核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。诞生于诞生于其他元素其他元素其其他他元元素素一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生1.1.宇宇宙宙大大爆爆炸炸大量氢大量氢少量氦少量氦极少量锂极少量锂原子核的原子核的融合反应融合反应约约2h2h后后诞生诞生2.2. 是宇宙中最丰富的元素。是宇宙中最丰富的元素。3.3.恒星仍在合成元素,这些元素是恒星仍在合成元素,这些元素是 的。的。4.4.地球上的元素绝大多数是地球上的元素绝大多数是 。大大爆爆炸炸大量氢大量氢少量氦少量氦极少量锂极少量锂氢氢已知已知金属金属请同学指出粒子符号中各数字的含义请同学指出粒子符号中各数字的含义XAZmnb质量数质量数

3、所带正负电所带正负电性及电荷数性及电荷数化合价化合价质子数质子数所含所含X的原子数的原子数 二、二、 原子的构成原子的构成原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子相对质量相对质量1.0071.0081836 1质子数决定质子数决定 种类种类中子数决定中子数决定 种类种类最外层电子数决定元素的最外层电子数决定元素的 性质性质决定原子质量决定原子质量将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值,叫起来所得的数值,叫。XAZ元素元素原子原子化学化学2. 原子的构成原子的构成核电荷数核电荷数=原子序数质子数核外电子数原子序数

4、质子数核外电子数质量数(质量数(A)= 质子数(质子数(Z)+ 中子数(中子数(N)思考:对于阴、阳离子,两条等式还能成立吗?思考:对于阴、阳离子,两条等式还能成立吗?质子数质子数核外电子数核外电子数 质子数质子数核外电子数核外电子数 原子原子M 阴离子阴离子Mn- 质子数质子数= =核外电子数核外电子数+n+n 质子数质子数= =核外电子数核外电子数-n-n原子原子M 阳离子阳离子Mn+ 失失ne -阳离子阳离子: :阴离子阴离子: 得得ne -B 随堂练习随堂练习 R原子的质量数为原子的质量数为Y,m g R2-离子中含电子离子中含电子Xmol。则。则R原子核内中子数为()原子核内中子数为

5、() A. (mY+XY-2m)/m B. Y-X+2 C. (mY-XY+2m)/m D. Y-X-2随堂练习随堂练习(一一)常见的等电子物质常见的等电子物质 (1) 核外电子总数为核外电子总数为2个电子的微粒个电子的微粒 (2) 核外电子总数为核外电子总数为10个电子的微粒个电子的微粒 分子:分子:_ 阳离子:阳离子:_ 阴离子:阴离子:_ Na+ Mg2+ Al3+ NH4+ H3O+N3 O2 F OH NH2 HF H2O NH3 CH4 Ne3. 特殊结构的微粒特殊结构的微粒He 、Li+、Be2+、H-通常通常10电子粒子之间的相互反应:电子粒子之间的相互反应:OH-+H3O+=

6、2H2OOH-+NH4+=NH3+H2OF-+H3O+=HF+H2O 核外有核外有14个电子的粒子:个电子的粒子:(3) 核外电子总数为核外电子总数为18个电子的微粒个电子的微粒 分子:分子:_ 阳离子:阳离子:_ 阴离子:阴离子:_ K+ Ca2+ P3 S2- Cl- HS- O22- Ar F2 HCl H2S PH3 SiH4 H2O2 C2H6 N2H4 CH3F、CH3OHSi、N2、CO、C2H2、HCN、CN-、C22-H2SN3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+ 、 NeHF、OH-NH2-、H2ONH3 、H3O+CH4 、NH4+K+ 、Ca2+ 、 S2- 、

7、Cl- 、Ar、p3-SiH4 C2H6 N2H4 CH3F CH3OHHCl F2 HS- O22-PH3、H2O2单核单核双核双核三核三核四核四核四核以上四核以上1818电子电子粒子粒子1010电子电子粒子粒子离子:离子:OH-、NH2-(9个质子);个质子); H3O+、NH4+(11个质子);个质子); Cl-(17个质子)个质子)分子:分子:Si、CO、C2H2 、HCN(14个质子);个质子);分子和原子:分子和原子: O2(16个质子)个质子)(二二)等质子数微粒等质子数微粒F- Na+ HS-N2S具有双核具有双核10个电子的共价化合物的化学式是个电子的共价化合物的化学式是 ,

8、三核三核10个电子的共价化合物的化学式是个电子的共价化合物的化学式是,四核四核10个电子的共价化合物的化学式是个电子的共价化合物的化学式是 ,五核五核10个电子的共价化合物的化学式是个电子的共价化合物的化学式是。以上四种化合物的热稳定性由小到大的顺序是以上四种化合物的热稳定性由小到大的顺序是 。HFH2ONH3CH4HFH2ONH3CH4随堂练习随堂练习三、元素、核素、同位素三、元素、核素、同位素1.元素:元素: 具有相同具有相同核电荷数核电荷数(质子数质子数)的同一类原子的总称。的同一类原子的总称。H11H21H31或或T氕氕氘氘氚氚或或D具有一定数目质子和一定数目中子的具有一定数目质子和一

9、定数目中子的一种原子一种原子2.核素:核素:简单地说一种简单地说一种原子原子就叫一种就叫一种核素核素氢元素有:氢元素有:11H、 21H 、 31H硼元素有:硼元素有: 105B、115B碳元素有:碳元素有:126C、 136C 、 146C氧元素有:氧元素有:168O、 178O 、 188O氯元素有:氯元素有:3517Cl 、 3717Cl 铀元素有:铀元素有:23492U、 23592U 、 23892U3.同位素:同位素: 质子数相同质子数相同而而中子数不同中子数不同的同一元素的不同的同一元素的不同 原子(核素)原子(核素)同一元素的各同位素原子质量数不同,核外电子数同一元素的各同位素

10、原子质量数不同,核外电子数相同,化学性质几乎完全相同。相同,化学性质几乎完全相同。不同同位素的原子构成的单质是不同的分子不同同位素的原子构成的单质是不同的分子(如:如:16O2、 18O2),某些物理性质有所不同,化学性质几乎相同。,某些物理性质有所不同,化学性质几乎相同。 天然存在的某种元素,不论是游离态还是化合态,天然存在的某种元素,不论是游离态还是化合态, 各种同位素的原子物质的量百分比不变。各种同位素的原子物质的量百分比不变。不同同位素构成的化合物是不同的分子不同同位素构成的化合物是不同的分子(如:如:H2O、D2O、T2O)。某些物理性质不同,化学性质几乎相同。某些物理性质不同,化学

11、性质几乎相同。同位素的性质:同位素的性质:Cl1735Cl17370.75770.2423注意:不是所有的元素都有同位素。注意:不是所有的元素都有同位素。同位素的应用:同位素的应用: 同位素在日常生活、工农业生产和科学研究中有同位素在日常生活、工农业生产和科学研究中有着重要的用途。着重要的用途。考古时利用考古时利用 测定一些文物的年代;测定一些文物的年代; 用于制造氢弹;用于制造氢弹;利用放射性同位素育种、治疗癌症和肿瘤。利用放射性同位素育种、治疗癌症和肿瘤。C146HH3121和铀铀-235是制造核武器的主要材料之一。是制造核武器的主要材料之一。但在天然矿石中铀的但在天然矿石中铀的3种同位素

12、共生,其中铀种同位素共生,其中铀-235的含量非常的含量非常低,只有约低,只有约0.7%。只有把其他同位素分离出去,不断提高铀。只有把其他同位素分离出去,不断提高铀235的丰度,它才能用于制造核武器。的丰度,它才能用于制造核武器。 核素核素1核素核素n同位素同位素元元 素素 元素、核素、同位素三者的关系元素、核素、同位素三者的关系同分异构体、同系物、同位素、同素异形体的比较同分异构体、同系物、同位素、同素异形体的比较对象对象同、异同、异性质性质同位素同位素原子原子相同质子数相同质子数不同中子数不同中子数物理性质不同物理性质不同化学性质相同化学性质相同同素异同素异形体形体单质单质同一种元素组成同

13、一种元素组成不同单质不同单质物理性质不同物理性质不同化学性质相似化学性质相似同分异同分异构体构体有机物有机物相同分子式相同分子式结构不同结构不同物理性质不同物理性质不同化学性质也不一定相同化学性质也不一定相同同系物同系物有机物有机物结构相似结构相似组成相差组成相差n个个CH2物理性质不同物理性质不同化学性质相似化学性质相似下列说法正确的是下列说法正确的是_ 质子数相同的微粒一定属于同一种元素质子数相同的微粒一定属于同一种元素同位素的性质几乎相同同位素的性质几乎相同质子数相同,电子数也相同的两种微粒,质子数相同,电子数也相同的两种微粒, 不可能是一种分子和一种离子不可能是一种分子和一种离子电子数

14、相同的微粒不一定是同一种元素电子数相同的微粒不一定是同一种元素一种元素只能有一种质量数一种元素只能有一种质量数有质子的微粒不一定有中子。有质子的微粒不一定有中子。有质子的微粒不一定有电子。有质子的微粒不一定有电子。 1.9931026kg1个原子的质量个原子的质量1个个12C原子的质量原子的质量612如如16O的相对原子质量:的相对原子质量:8Ar(16O)82.6571026kg1215.998(3)原子的近似相对原子质量原子的近似相对原子质量(2)原子的相对原子质量原子的相对原子质量质量数质量数4. 几个几个“量量”的比较的比较指原子的实际质量,也称绝对质量。如一个指原子的实际质量,也称绝

15、对质量。如一个16O氧原子氧原子的质量是的质量是2.65710-26kg注意:原子的质量数和原子的相对原子质量不能划等号注意:原子的质量数和原子的相对原子质量不能划等号 原子的质量:原子的质量:(4)元素的相对原子质量元素的相对原子质量如氯元素的相对原子质量:如氯元素的相对原子质量:Ar(Cl) 34.96975.77%36.96624.23% 35.453 (5)元素的近似相对原子质量元素的近似相对原子质量元素的近似相对原子质量元素的近似相对原子质量A1a1% A2a2% Ar(Cl) 3575.77%3724.23% 35.485.%2211aMaMM是这种元素的各种同位素原子的相对原子质

16、量的平均值是这种元素的各种同位素原子的相对原子质量的平均值这种元素的各种同位素原子的近似相对原子质量的平均值这种元素的各种同位素原子的近似相对原子质量的平均值练习:某文献资料上记载的相对原子质量数据摘录练习:某文献资料上记载的相对原子质量数据摘录如下:如下:35Cl34.96975.77%35Cl3575.77%37Cl36.96624.23%37Cl3724.23%平均平均35.453平均平均35.485试回答下列问题:试回答下列问题:(1)34.969是表示是表示 ;(;(2) 35.453是表示是表示 ;(3)35是表示是表示 ;(;(4)35.485是表示是表示 ;(5)24.23%是

17、表示是表示 。随堂练习随堂练习A随堂练习随堂练习D同位素之间的转化不是化学变化,是核反应同位素之间的转化不是化学变化,是核反应 核外电子核外电子质量小质量小(只有只有9.1110-31 kg),运动空间小运动空间小(相对于(相对于 宏观物体而言)宏观物体而言),运动速率大运动速率大(近光速近光速)。无确定的轨道无确定的轨道,无法描述其运动轨迹。,无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置无法计算电子在某一刻所在的位置,只能指出其在核外空间,只能指出其在核外空间 某处出现的机会的多少某处出现的机会的多少(概率概率)。三、原子核外电子的排布三、原子核外电子的排布电子在核外的原子轨道运动吗电

18、子在核外的原子轨道运动吗?如何表示它的运动状态?如何表示它的运动状态?氢原子的氢原子的1s电子在原子核电子在原子核外出现的概率分布图外出现的概率分布图电子云:电子在原子核外出现的电子云:电子在原子核外出现的概率概率分布图。分布图。小黑点不表示电子,只表示电子小黑点不表示电子,只表示电子在这里出现过一次。在这里出现过一次。小黑点的疏密表示电子在核外空小黑点的疏密表示电子在核外空间出现的概率的大小。间出现的概率的大小。电子云只是形象地表示电子出现电子云只是形象地表示电子出现在各点的概率高低,而实际上并在各点的概率高低,而实际上并不存在不存在。离核越近,电子出现的概率越大离核越近,电子出现的概率越大

19、 多电子的原子核外电子的能量是不同的,按电子多电子的原子核外电子的能量是不同的,按电子的的能量差异能量差异,可以将核外电子分成不同的能层。,可以将核外电子分成不同的能层。1. 能层能层(电子层电子层)1234567K L M N O P Q由内到外,电子层的能量逐渐升高由内到外,电子层的能量逐渐升高每一个能层最多可容纳的电子数每一个能层最多可容纳的电子数2n2 在多电子原子中,在多电子原子中,同一能层同一能层的电子,的电子,能量能量可以可以不同不同,还可以把它们分成能级。还可以把它们分成能级。能级分别用能级分别用s、p、d、f 等符等符号来表示。号来表示。 2. 能级能级(电子亚层电子亚层)能

20、级数能级数_能层序数能层序数每个能级最多容纳的电子数依次为每个能级最多容纳的电子数依次为_= =1、3、5、7的二倍的二倍常把电子出现的概率约为常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来得到电子的空间圈出来得到电子云轮廓图,人们把这种电子云轮廓图称为云轮廓图,人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道原子轨道。3. 原子轨道原子轨道S 轨道是轨道是_的,每个的,每个S 轨道含有轨道含有_原子轨道。原子轨道。3. 原子轨道原子轨道(1) S轨道轨道能层序数能层序数n越大越大,原子轨道半径,原子轨道半径_。球形对称球形对称一个一个越大越大(2) p轨道轨道P轨道是轨道是_的,每个的,每个P轨道有轨道有_个原

21、子轨道,分个原子轨道,分别以别以_表示,它们表示,它们_ 。 哑铃形哑铃形3相互垂直相互垂直px,py,pz在同一能层的在同一能层的px、py、pz的能量的能量_。相同相同能层序数能层序数n越大越大,原子轨道平均半径,原子轨道平均半径_。越大越大d轨轨道道原原子子轨轨道道图图f 轨道的原子轨道图轨道的原子轨道图能层能层原子轨道原子轨道类型类型原子轨道原子轨道数目数目可容纳的可容纳的电子数电子数11s22s 2p33s 3p 3d44s 4p 4d 4fn-量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。轨道。各电子层包含的原子轨

22、道数目和可容纳的电子数:各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数:n22n2149162818324. 核外电子排布规则(选修核外电子排布规则(选修3)1.什么是能量最低原理?泡利不相容原理?洪特规则?什么是能量最低原理?泡利不相容原理?洪特规则?(1)能量最低原理:能量最低原理: 原子的电子排布遵循原子的电子排布遵循构造原理构造原理能使整个原子能使整个原子的能量处的能量处于最低状态。于最低状态。 (2)泡利原理:泡利原理:每个原子轨道里最多只能容纳每个原子轨道里最多只能容纳2个个电子,且电子,且自旋方自旋方向向相反,此时原子的总能量最低,最稳定。相反,此时原子的总能量最低,最稳定。 (3)

23、洪特规则:洪特规则:电子在电子在能量相同的轨道能量相同的轨道上排布时,将尽可上排布时,将尽可能能分占不同的轨道分占不同的轨道,且,且自旋方向相同自旋方向相同。当能量相同的轨道上的电子排布为当能量相同的轨道上的电子排布为全充满(全充满(p6,d10,f14) 、半充满(半充满(p3,d5,f7)或全空()或全空(p0,d0,f0)状态时比较稳定,状态时比较稳定,整个体系的能量最低。整个体系的能量最低。 (1)相同电子层的不同轨道的能量顺序相同电子层的不同轨道的能量顺序 : nsnpndnf(2)英文字母相同的不同轨道的能量顺序:英文字母相同的不同轨道的能量顺序: 1s2s3s4s;2p3p4p; 3d4dns (n-2)f

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