原子结构模型

1、 绚丽壮观的焰火增加了节日欢乐的气氛，绚丽壮观的焰火增加了节日欢乐的气氛，都市夜空色彩夺目的美景会给你留下不可磨都市夜空色彩夺目的美景会给你留下不可磨灭的记忆。你是否想过，这给你带来惊异和灭的记忆。你是否想过，这给你带来惊异和欢乐的美景是如何产生的？是什么产生了这欢乐的美景是如何产生的？是什么产生了这不同颜色的光？不同颜色的光？这一节内容的学习，将会帮助我们揭这一节内容的学习，将会帮助我们揭开其中的秘密。开其中的秘密。【学习目标】【学习目标】1.1.了解氢原子光谱的特点和玻尔原子结构模了解氢原子光谱的特点和玻尔原子结构模型的基本观点及其对原子结构理论的贡献。型的基本观点及其对原子结构理论的贡献

2、。2.2.了解原子轨道和电子云的含义。了解原子轨道和电子云的含义。【学习重点】【学习重点】原子结构发展史原子结构发展史量子力学量子力学对原子核外电子运动状态的描述对原子核外电子运动状态的描述一、原子结构理论发展史：一、原子结构理论发展史：道道尔尔顿顿原原子子模模型型1919世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家道尔顿道尔顿提提出近代出近代原子学说原子学说，他认为原子是，他认为原子是微小的不可分割的实心球体微小的不可分割的实心球体。一、一、人类认识原子的历史人类认识原子的历史1903年，汤姆逊年，汤姆逊发现电子发现电子，并提出，并提出原子结构的原子结构的“葡萄干布丁葡萄干布丁”模型，开模型，开始涉

3、及原子内部的结构始涉及原子内部的结构卢卢瑟瑟福福原原子子模模型型人类认识原子的历史19111911年，卢瑟福根据年，卢瑟福根据粒子散射实验粒子散射实验，提，提出出“核式核式”原子结构原子结构模型模型波波尔尔原原子子模模型型人类认识原子的历史19131913年，玻尔建立了年，玻尔建立了核外电子分层排布核外电子分层排布的原子结构模型的原子结构模型德谟克利特：朴素原子观德谟克利特：朴素原子观道尔顿：原子学说道尔顿：原子学说汤姆生：汤姆生：“葡萄干布丁葡萄干布丁” ” 模型模型卢瑟福：卢瑟福： 原子结构的核式模型原子结构的核式模型玻尔：核外电子分层排布的原玻尔：核外电子分层排布的原 子结构模型子结构模

4、型 现代量子力学模型现代量子力学模型18031903191119131926【课前预习区【课前预习区】一、原子结构模型发展史一、原子结构模型发展史:1、1803年提出原子是一个年提出原子是一个“实心球体实心球体”建立原建立原子学说的是英国化学家子学说的是英国化学家 ，1903年汤姆逊发年汤姆逊发现了现了 并提出原子结构的并提出原子结构的“ ”模模型；型；2、1911年英国物理学家卢瑟福根据年英国物理学家卢瑟福根据 _ _ 提出了原子结构的提出了原子结构的_ 模型，模型，1913年丹年丹麦物理学家玻尔提出了麦物理学家玻尔提出了_ 原子结原子结构构模型，建立于模型，建立于20世纪世纪20年代中期的

5、年代中期的 _ 模型模型已成为现代化学的理论基础。已成为现代化学的理论基础。道尔顿道尔顿电子电子葡萄干布丁葡萄干布丁粒子散射粒子散射核外电子分层排布核外电子分层排布量子力学量子力学核式核式实验实验核外电子的运动状态是怎样的？核外电子的运动状态是怎样的？科学家通过研究光谱现象，进一步研究核科学家通过研究光谱现象，进一步研究核外电子的运动状态。外电子的运动状态。通过实验表明氢原子光谱是线状光谱通过实验表明氢原子光谱是线状光谱玻尔利用核外电子分层排布的原子结构模玻尔利用核外电子分层排布的原子结构模型成功的解释了这一实验事实。型成功的解释了这一实验事实。课本课本P2-3P2-3，联想，联想. .质疑质

6、疑 了解几个概念：了解几个概念：基态：基态：最低能量最低能量状态。处于状态。处于 最低能量状态最低能量状态 的原子的原子称为称为 基态原子基态原子 。激发态：激发态：较高能量状态较高能量状态（相对基态而言）。基态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于状态。处于激发态激发态的原子称为激发态原子。的原子称为激发态原子。 原子光谱产生的原因：电子原子光谱产生的原因：电子由激发态跃迁到基态由激发态跃迁到基态会会释放释放出出能量能量，这种能量，这种能量以光的形式释放出来以光的形式释放出来，所，所以以就产生光谱就产生光谱。氢

7、原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子电子由由n=2的激发态的激发态跃迁跃迁到到n=1的基态，与从的基态，与从n=3的激发的激发态跃迁到态跃迁到n=2的激发态，的激发态，释放出的能量不同释放出的能量不同，因此，因此产生光的波长不同产生光的波长不同。1、玻尔原子结构模型要点：、玻尔原子结构模型要点：（1）电子在具有确定半径圆周轨道上绕）电子在具有确定半径圆周轨道上绕原原子核子核运动，并且运动，并且不不辐射能量辐射能量；（2）在）在不同轨道上不同轨道上运动的运动的电子电子具具有不同有不同的的能量能量，能量，能量是是量子化量子化的。的。（3）电子发生跃迁电子发

8、生跃迁时，才会时，才会不连续不连续的辐射的辐射或吸收能量或吸收能量一、氢原子光谱和玻尔一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型的原子结构模型贡献？贡献？运动物体运动物体汽车汽车炮弹炮弹人造卫星人造卫星宇宙飞船宇宙飞船电子电子速率（速率（Km/S)0.0327.8112200核外电子的核外电子的运动特征：运动特征：乒乓球直径乒乓球直径核外电子运动空间范围核外电子运动空间范围4 10-2 mn 10-10 m质量小，运动空间极小质量小，运动空间极小无固定运动轨迹无固定运动轨迹速度极快、永不停止速度极快、永不停止这说明核外电子的运动不能用经典的运动学和力学这说明核外电子的运动不能用经典的运动学和力学来描述

9、（不能同时准确地测定它的位置和速度），来描述（不能同时准确地测定它的位置和速度），科学家采用统计的方法来描述电子在原子核外某一科学家采用统计的方法来描述电子在原子核外某一区域出现机会的多少。区域出现机会的多少。二、原子核外电子的运动特征二、原子核外电子的运动特征小黑点的小黑点的疏密疏密表示电子在表示电子在核外空间单核外空间单位体积内位体积内出现的出现的概率概率的大小。的大小。氢原子的电子云氢原子的电子云 电子云中的小黑点电子云中的小黑点意义意义： 每个小黑点每个小黑点并不表示原子核外的一个并不表示原子核外的一个电子电子, ,而是表示电子而是表示电子在此空间出现的机在此空间出现的机会会（或概率）

10、（或概率）。 电子云密度大电子云密度大的的区域区域说明说明电子出现的电子出现的机会多机会多，而电子云而电子云密度小密度小的的区域区域说明说明电子出电子出现的机会少。现的机会少。电子云：电子云： 用单位体积内小点的疏密程度来描述核外电用单位体积内小点的疏密程度来描述核外电子在原子核外单位体积空间出现的概率的大小所子在原子核外单位体积空间出现的概率的大小所得的图形叫做电子云。（一般用小黑点表示）得的图形叫做电子云。（一般用小黑点表示）问题：问题： 不同元素的原子所含有的电子数是不同的，不同元素的原子所含有的电子数是不同的，在多电子的原子中，各个电子在原子核外在多电子的原子中，各个电子在原子核外的运

11、动状态是否相同呢？各个电子具有的的运动状态是否相同呢？各个电子具有的能量是否一样呢？能量是否一样呢？ 电子层：电子层： K L M N O P Q离核远近：离核远近：近近 远远 能量高低：能量高低：低低 高高1234567KLMNOPQ1.电子层：电子层：按电子能量的高低及离核远近划分按电子能量的高低及离核远近划分2. 2. 能级能级 量子力学研究表明，处于同一电子层的原量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，所具有的能量也可能不相同，电子核外电子，所具有的能量也可能不相同，电子云的形状可能不完全相同，因此，对同一个子云的形状可能不完全相同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。电

12、子层，还可分为若干个能级。 n=1时，有时，有1个个s能级能级n=2时，有时，有1个个s能级和能级和1个个p能级能级n=3时，有时，有1个个s能级、能级、1个个p能级和能级和1个个d能级能级n=4时，有时，有1个个s能级、能级、1个个p能级、能级、1个个d能级和能级和1个个f能级能级3. 3. 原子轨道原子轨道 原子中的单个电子的空间运动状态用原子原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道表示。轨道表示。轨道的轨道的类型不同类型不同，轨道的，轨道的形状也不同形状也不同用用s s、p p、d d、f f分别表示不同形状的轨道分别表示不同形状的轨道形状相同形状相同的原子轨道在原子核外空间还有的原子轨

13、道在原子核外空间还有不不同的伸展方向同的伸展方向 s s轨道：轨道：球球形形p p轨道：轨道：纺锤纺锤形形P P能能级级的的原原子子轨轨道道P P能级的能级的3 3个原子轨道个原子轨道P P x x,P ,Py y,P ,PZ Z合在一起的情形合在一起的情形. . d d能级的原子轨道有能级的原子轨道有5 5个个. .d d能能级级的的原原子子轨轨道道f f能级的原子轨道有能级的原子轨道有7 7个个. .（1）原子轨道的类型）原子轨道的类型s原子轨道是原子轨道是球球形的，形的，p原子轨道是原子轨道是纺锤纺锤形的；形的；s轨道是球形对称的，所以只有轨道是球形对称的，所以只有1个轨道；个轨道；p轨

14、道在空间上有轨道在空间上有x、y、z三个伸展方向，所三个伸展方向，所以以p轨道包括轨道包括px、py、pz 3个轨道；个轨道；d轨道有轨道有5个伸展方向（个伸展方向（5个轨道）个轨道） f轨道有轨道有7个伸展方向（个伸展方向（7个轨道）个轨道） ；为了表明原子核外电子所在的轨道，人为了表明原子核外电子所在的轨道，人们将表示电子层的们将表示电子层的n n和表示原子轨道形和表示原子轨道形状的状的s s、p p、d d、f f结合起来表示轨道。结合起来表示轨道。例如：当例如：当n=1时，有时，有1个原子轨道，记作个原子轨道，记作1s当当n=2时，有时，有4个原子轨道，记作个原子轨道，记作2s、2px

15、、2py、2pz当当n=3时，有时，有9个原子轨道，记作个原子轨道，记作3s、3px、3py、3pz和和5个个d轨道。轨道。电子层电子层原子轨原子轨道类型道类型原子轨道原子轨道类型数目类型数目可容纳的可容纳的电子数目电子数目1 11s1s2 22s2s，2p2p3 33s3s，3p3p，3d3d4 44s4s，4p4p，4d4d，4f4fn n12489181632n22n2（2）各电子层包含的原子轨道数及所各电子层包含的原子轨道数及所最多容纳的电子数最多容纳的电子数（3 3）各种原子轨道的能量高低：）各种原子轨道的能量高低：电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，电子层和形状相同的原子轨道的能

16、量相等， 如如2px、2py、2pz轨道的能量相等。轨道的能量相等。相同电子层上原子轨道能量的高低：相同电子层上原子轨道能量的高低：ns np nd nf形状相同的原子轨道能量的高低：形状相同的原子轨道能量的高低：1s 2s 3s 4s 在多电子原子中，电子填充原子轨道时，在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：原子轨道能量的高低存在如下规律：4. 4.电子的自旋电子的自旋原子核外电子还有一种称为原子核外电子还有一种称为“自旋自旋”的的运动。在同一原子轨道里，原子核外电运动。在同一原子轨道里，原子核外电子的自旋子的自旋有两种不同的状态有两种不同的状态，通常用向，通常

17、用向上箭头上箭头“”和向下的箭头和向下的箭头“”来表示来表示这两种不同的自旋状态。这两种不同的自旋状态。总总 结：结：对多电子原子而言，核外电子的运动特征是：对多电子原子而言，核外电子的运动特征是：人们根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认人们根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为核外电子分别处于不同的电子层上。这些电子层分为核外电子分别处于不同的电子层上。这些电子层分别是：别是：K、L、M、N等等.处于同一电子层的核外电子，可以在不同类型的原子处于同一电子层的核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动。有四种不同的原子轨道分别用轨道上运动。有四种不同的原子轨道分别用s、p、d、f表示

18、不同形状的轨道。表示不同形状的轨道。形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。方向。S轨道有一种伸展方向，轨道有一种伸展方向，p轨道有轨道有3种、种、d轨道轨道5种、种、f轨道轨道7种。种。核外电子的自旋有两种不同的自旋状态，通常用向上核外电子的自旋有两种不同的自旋状态，通常用向上箭头箭头“”和向下的箭头和向下的箭头“”来表示这两种不同的自来表示这两种不同的自旋状态。旋状态。 处于同一电子层的原子核外电子，也可以处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的在不同类型的 上运动。上运动。 这这些些 不同，不同， 也不同。也不同。 s轨道是轨道是 对称的对称的,所以所以s轨道有轨道有 个原个原子轨道；子轨道；p轨道在空间有轨道在空间有 个伸展方个伸展方向向