第一节原子结构(四课时)

第一章原子结构与性质第一节原子结构宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸

宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。阅读教材P4：思考与交流？现代大爆炸宇宙学理论认为：我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约2小时，诞生了大量的氢、少量的氦及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。现代大爆炸宇宙学理论一、开天辟地——原子的诞生

1、原子的诞生

宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子极少量锂原子140亿年后的今天：

氢原子占88.6%氦原子为氢原子数1/8

其他原子总数不到1%99.7%2、宇宙的组成3、地球的组成元素

绝大多数为金属元素包括稀有气体在内的非金属仅22种地壳中含量在前五位：

O、Si、Al、Fe、Ca你知道吗？下列科学家在物质结构方面，提出了怎样的观点？或有怎样的重要发现？（课后查阅资料）1、德膜克利特2、道尔顿3、门捷列夫4、居里5、汤姆生6、卢瑟福7、波尔8、查德威克9、德布罗衣10、薛定谔近代原子论发现电子带核原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型技术人员在扫描隧道显微镜观察硅表面的原子结构1993年，中国科学院科学家通过移动单个硅原子所写的世界上最小的“中国”二字原子核外电子的排布遵循哪些规律？（1）每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2个；（2）最外层电子数最多不超过8个，若K层为最外层，电子数最多不超过2个；（3）次外层电子数最多不超过18个；倒数第三层电子数最多不超过32个。回顾复习：二、能层与能级1、能层

电子层能层名称能层符号一二三四五六七KLMNOPQ从K至Q，能层离核越远，能层能量越高2、能级在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级。就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。

能级名称：s、p、d、f、g、h……能级符号的顺序是：ns、np、nd、nf……其中n代表能层序数能层:一二三四……KLMN……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能级：能级的表示方法：原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）之间存在什么关系？问题1：教材P5：学与问？每层最多容纳电子的数量：2n2不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）之间存在什么关系？问题2：教材P5：学与问？最多容纳电子的数量

s:2p:6d:10f:14各能级可容纳的最多电子数分别是多少？能层序数=能级个数分别是1、3、5、7的2倍英文字母相同的不同能级中，所容纳的最多电子数是否相同？问题3:教材P5：学与问？相同能层KLMN能级

能级电子数能层电子数1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f222266610101422n2818322n22n22n2练一练：填空问题探究：1s22s22p63s23p63d1

+19289？知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的最多电子数，是否就可以得出各种原子的电子排布规律呢？K三、构造原理与电子排布式1.构造原理：随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子是按右图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。小结：构造原理中排布顺序的实质(1)相同能层的不同能级的能量高低顺序：(2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：(3)不同层不同能级可由下面的公式得出:-----各能级的能量高低顺序

ns＜np＜nd＜nf1s＜2s＜3s＜4s；2p＜3p＜4p;3d＜4dns＜(n-2)f＜(n-1)d＜np

(n为能层序数)2、电子排布式：钠Na铝Al1s22s22p63s11s22s22p63s23p1

用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。能层序数该能级上排布的电子数能级符号①电子排布式②简化电子排布式

Na的简化电子排布：[Ne]3s1上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构原子实例1：写出Zn的电子排布式Zn为30号元素，电子共30个依据构造原理：1s22s22p63s23p6

4s2

3d10书写时：1s22s22p63s23p6

3d104s2

例2：Zn：1s22s22p63s23p63d104s2ArZn：[Ar]3d104s2简化Zn的简化电子排布式注意：最高能级组电子数为价电子数小结:价层电子：主族、0族元素最外层副族、Ⅷ族最外层和次外层1、写出溴和氪的电子排布式:Br:1s22s22p63s23p63d10

4s24P5Kr:1s22s22p63s23p63d10

4s24P6思考与交流P72、写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式？O：Si：Fe：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s2【练习】试书写Cl、K、26Fe原子的核外电子排布式。

Cl:K:26Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p6

4s11s22s22p63s23p63d64s2注意：在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按照填充顺序写。问题解释：

1s22s22p63s23p63d1

+19289正确书写方法：

1s22s22p63s23p64s1

？由于出现能级交错挑战题第五能层中所能容纳的最多电子数是多少？说出你推导的两种方法。第一，依据每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个，当n=5，2n2=50第二，第五能层中有5个能级—5s、5p、5d、5f、5g，最多电子数分别是2、6、10、14、18，所能容纳的最多电子数为50

写出KCaScCoGaBrNa+Fe2+的电子排布式和简化电子排布式。

练一练：问题探究？阅读：课本P7-81、什么是能量最低原理？2、什么是基态原子、激发态原子？它们如何转化？3、什么是光谱？光谱分析？四.能量最低原理、基态与激发态、光谱1.能量最低原理:

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。

2.基态原子:

电子放出能量↓电子吸收能量3.激发态原子:

基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的能级,变为激发态原子。

(不稳定)↓处于最低能量的原子

(稳定)1s22s22p63s2

1s22s22p63s13p1

吸收能量释放能量4.原子光谱:

不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。例:基态原子激发态原子

光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一锂、氦、汞的发射光谱

锂、氦、汞的吸收光谱

特征:暗背景,亮线,

线状不连续特征:亮背景,暗线,

线状不连续发射光谱吸收光谱练习：下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_______是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图_______是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。①③⑤②④⑥基态与激发态相互转化的应用

焰色反应

焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。你知道焰火呈现五颜六色的原因吗？

5、光谱分析：

在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱思考：宏观物体的运动特征？1、可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；2、可以描画它们的运动轨迹。五、电子云与原子轨道⑴核外电子质量小(只有9.11×10-31kg)，运动空间小（相对于宏观物体而言），运动速率大(近光速)。核外电子运动的特征：⑵无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。⑶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某处出现的机会的多少(概率)。测不准原理(海森堡)1、电子云—核外电子运动状态的描述

电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象地把它叫做“电子云”

电子云只是形象地表示电子出现在各点的概率高低,而实际上并不存在。

小黑点不表示电子，只表示电子在这里出现过一次。小黑点的疏密表示电子在核外空间内出现的机会的多少。电子轮廓图的制作2、原子轨道—常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道与火车运行的轨道有何不同?

原子轨道是指一定能级上的电子,在核外空间运动的一个空间区域。火车的轨道则是火车运行的一个固定路线。问题讨论？原子轨道图P能级的原子轨道图

P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别Px,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。在同一能层中Px,Py,PZ的能量相同。P能级的原子轨道

P能级的3个原子轨道Px,Py,PZ合在一起的情形.

五、电子云与原子轨道2.原子轨道d能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道2.原子轨道f能级的原子轨道图小结：原子轨道的特点1.s原子轨道是球形的，p原子轨道是哑铃形的2.能层序数n越大，原子轨道的半径越大；3.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同4.s能级只有一个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。如2px、2py、2pz轨道的能量相等。总结：各能级包含的原子轨道数：（1）ns能级各有1个原子轨道；（2）np能级各有3个原子轨道；

（3）nd能级各有5个原子轨道；（4）nf能级各有7个原子轨道；1.每个原子轨道上最多能容纳____个电子，且自旋方向_______2.当电子排在同一能级时有什么规律？当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是___________________，而且自旋方向______——洪特规则2不同——泡利原理首先单独占一个轨道相同NC由下图总结：每个原子轨道里最多只能容纳几个电子？方向如何？当电子排布在同一能级时，又什么规律？1、泡利原理：2、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占一个轨道（即分占不同的轨道），而且自旋状态相同。一个原子轨道最多容纳2个电子，而且自旋方向相反。六、泡利原理和洪特规则3、洪特规则的特例：

相对稳定的状态全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124号铬：29号铜：例：写出Cr和Cu的电子排布式3、电子排布图

和电子排布式一样，都是用来表示核外电子排布情况的。而且，更加直观。表示方法：用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。如11Na的电子排布图为↑↓↑↓↑↑↓↑↓↑↓1s2s2p3s例：铁原子的电子排布图↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特规则泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s以下是表示铁原子的3种不同化学用语：

结构示意图电子排布式电子排布图（轨道表示式）铁原子1s22s22p63s23p63d64s2

请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图：能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况，自旋方向。

小结：一、原子核外电子排布遵循的原理和规则二、原子核外电子排布的表示式能量最低原则泡利不相容原理洪特规则电子排布式电子排布图结构示意图例：氧原子结构的表示方法：原子结构示意图电子排布式O原子：1s22s22p4电子排布图1s22s22p4O原子+826巩固练习1、某元素原子序数为24，试问：(1)该元素电子排