【高中化学】引言 原子结构 能层和能级 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）

选修2《物质结构与性质》引言

------世上万物，神奇莫测化学研究的是构成宏观物体的物质。研究物质的组成与结构研究物质的性质与变化古希腊的“原性论”的哲学土、水、气、火→原性论认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构物质的组成与结构如何决定物质的性质与变化呢？物质的元素组成决定了物质的性质为什么不同元素有不同性质？为什么有的元素性质相似？原子结构不同或相似原子结构如何决定元素性质？第一章原子结构与性质分子的组成决定了物质的性质有的分子的组成相同却有不同的性质O2和O3CO易燃，CO2却能灭火分子式为C2H6O的物质分子的结构也是决定物质性质的重要因素可能有两种不同的结构分子组成完全不同，却由于有类似的结构而有某些近似的性质第一种磺胺药-对氨基苯磺酰胺用于医学磺胺药在结构上类似于细菌必须的营养物---对氨基苯甲酸合成了许多不同结构磺胺药第二章分子结构与性质21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质晶体结构是决定物质性质的一个重要因素金刚石与石墨贝壳的无机成分主要是CaCO3内层叫霰石外壳叫方解石晶体结构不同,性质不同第三章晶体结构与性质分子结构原子结构晶体结构结构性质决定第一章原子结构和性质第一节原子结构第一课时原子结构能层和能级一、关于原子（“ατομ”atom）话题1、原子的诞生——宇宙大爆炸

1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。宇宙大爆炸宇宙年龄约：140亿年地球年龄约：46亿年其他元素原子核的熔合反应大量氢少量氦极少量锂约2h后宇宙大爆炸诞生于氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。一、关于原子（“ατομ”atom）话题1、原子的诞生——宇宙大爆炸地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅17种，稀有气体元素7种。(占88.6%)(占11.1%)话题2原子结构模型的演变1.公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：

万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。2.道尔顿原子模型(1803年）原子是坚实的、不可再分的实心球。(必修1P88科学史话)（化学原子论）一、关于原子（“ατομ”atom）3.汤姆生原子模型(1904年)原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。汤姆生发现了电子（“葡萄干布丁”模型）（西瓜模型）话题2原子结构模型的演变(必修1P88科学史话)一、关于原子（“ατομ”atom）4.卢瑟福原子模型（1911年）原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。卢瑟福α粒子散射实验α粒子：带正电荷高能粒子(4He原子核)(“行星系式”原子模型)(核式模型)话题2原子结构模型的演变(必修1P88科学史话)一、关于原子（“ατομ”atom）4.玻尔原子模型(1913年）又称分层模型：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。(电子分层排布模型)话题2原子结构模型的演变(必修1P88科学史话)一、关于原子（“ατομ”atom）5.电子云模型（1927~1935年）话题2原子结构模型的演变(必修1P88科学史话)一、关于原子（“ατομ”atom）5.电子云模型（1927~1935年）现代物质结构学说。[电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道]氢原子电子云图(量子力学模型)话题2原子结构模型的演变(必修1P88科学史话)一、关于原子（“ατομ”atom）“葡萄干布丁”模型（汤姆生1904）电子分布在均匀的正电荷连续体内原子结构模型的演变原子结构模型的演变实心球模型（道尔顿1803）原子是不可再分的12行星模型（卢瑟福1911）原子由原子核核外电子组成3圆形轨道模型（波尔1913）核外电子在特定轨道上高速运动4电子云模型（薛定谔1926）电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性51.原子：是化学变化中最小的粒子2.化学反应的实质：是原子的重新组合。知识回顾3.原子结构：核电荷数(z)=核内质子数=核外电子数=原子序数质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）原子原子核核外电子(—)

质子(+)

中子{{知识回顾4.原子核外电子排布：次外层电子数目不能超过

个，倒数第三层电子数目不能超过

个。(3)原子最外层电子数目不能超过

个(K层为最外层时不能超过

个)(2)原子核外各电子层最多容纳

个电子。(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层；“一低四不超”2n2821832下列说法中有错误的是A.某原子K层上只有一个电子B.某离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍C.某原子M层上的电子数为L层电子数的4倍D.存在核电荷数与最外层电子数相等的离子C第三周期第IA族1920年，丹麦科学家玻尔提出“构造原理”，他认为电子在核外是分层排布的，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”中，由此开启了用原子结构解释元素周期表+11第1层第2层第3层281电子在原子核外是分层排布的，这三层上的电子有什么不同？Na的原子结构示意图一、能层与能级离核距离不同电子能量不同1.能层核外电子按能量不同分成能层，也叫电子层能层的表示方法能层一二三四五六七符号K

L

M

N

OPQ离核越近的能层，具有的能量越低，电子优先占据低能量能层一、能层与能级（电子层）能量高低：K<L<M<N<O<P<Q思考：不同能层的电子能量不同，在同一层上的电子的能量是否一定相同呢，例如第2层的8个电子能量是否相同？+11第1层第2层第3层281一、能层与能级同一能层的电子的能量可能不同，又将能层分成不同的能级(电子亚层)2.能级一、能层与能级（又叫电子亚层）同一能层中，电子的能量还稍有差异，把一个能层分为1个或若干个能级一、能层与能级类比：能层小学初中高中能级一年级二年级三年级四年级五年级六年级初一初二初三高一高二高三能级能级2.能级问题1：同一能层中，不同的能级用什么形式表示呢？一、能层与能级（电子亚层）

能级表示形式：用字母s、p、d、f┅┅能级的符号：nsnpndnf…(n：能层序数)2.能级一、能层与能级（电子亚层）问题2：不同能层中，能级数是否相同？有什么规律？能层KLMNO能级……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p一二三四五能层序数课本P6表格②能级数=能层序数①任一能层的能级总从s能级开始，按s、p、d、f……排序③各能级所在能层的取值nd→n≥3；规律：最多容纳电子ns→n≥1；np→n≥2；······nf→n≥4；思考与讨论P7(2)以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同?2.能级一、能层与能级（电子亚层）问题2：不同能层中，能级种数是否相同？有什么规律？能层KLMNO能级……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p一二三四五能层序数课本P6表格最多容纳电子226261026141026④以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的二倍。规律：nsnpndnf…即：261014以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍释疑能级：s、p、d、f……，又叫电子亚层电子在各能级(亚层)上运动是有不同的轨道(即不同的运动状态)，我们称之为原子轨道原子轨道spdf轨道数电子数每个原子轨道最多容纳一对自旋相反的电子1357261014玻尔原子模型这是为什么呢？(3)第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？思考与讨论P7各能级最多容纳多少个电子？2.能级一、能层与能级（电子亚层）问题2：不同能层中，能级种数是否相同？有什么规律？能层KLMNO能级……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p一二三四五能层序数课本P6表格最多容纳电子22626102614102622+6=82+6+10=182+6+10+14=322n25d、5f、5*10141850⑤每个能层最多容纳的电子数不超过2n2规律：(3)第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？思考与讨论P7505s：2，5p：6，5d：10，5f：14，5*：

18各能级最多容纳多少个电子？5s、5p、5d、5f、5*每个能层最多容纳的电子数不超过2n2【总结归纳】能层与能级②能级数=能层序数①任一能层的能级总从s能级开始，按s、p、d、f……排序③各能级所在能层的取值nd→n≥3；ns→n≥1；np→n≥2；······nf→n≥4；④以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍。nsnpndnf…即：261014⑤每个能层最多容纳的电子数不超过2n27个能层：KLMNOPQ1.电子在核外是分层排布的，按能量不同分成能层，也叫电子层离核由近到远，能量由低到高2.能级且电子能量的高低：ns<np<nd<nf(电子亚层)

3.能层或能级的能量特点如下：①单电子原子中：②多电子原子中：【总结归纳】能层与能级E(ns)＝

E(np)＝

E(nd)＝

E(nf)E(ns)＜

E(np)＜E(nd)＜E(nf)(H原子)(1)2d表示L层上的d能级(

)(2)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小(

)(3)各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束(

)(4)4s、4p、4d、4f能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)(

)(5)3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数不相同(

)判断正误×××√×1.下列有关能层和能级的叙述中正确的是A.M能层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子B.3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子C.无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2D.任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级C2.下列关于能层和能级的说法正确的是A.原子核外每一能层最多可容纳的电子数为n2B.能层序数较大的能级，能量不一定较高C.同一原子中，1s、