第一节原子结构110

选修3《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1、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问题？为什么？

2、O2和O3是同素异形体，空气中的O2是须臾不能离开的，而空气中的O3多于1.2mg/L则有害；CO易燃，CO2却能灭火。这又说明了什么问题？为什么？

3、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构，如右图，前者与水互溶而后者不能。这也说明了什么问题？

4、图示鲍鱼及其剖面图，图中标出了它的两层不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么？为什么？引言1、原子的组成与结构决定性质：铁易生锈、钠易与一些物质反应。-----第一章原子结构与性质2、分子的组成与结构决定性质：对氨基苯磺酰胺（磺胺药）和对氨基苯甲酸

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。-----第二章分子结构与性质3、晶体的组成与结构决定性质：金刚石和石墨方解石和霰石

-----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一、开天辟地──原子的诞生1、现代大爆炸宇宙学理论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2、氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。第一节原子结构德莫克利特道尔顿汤姆生卢瑟福玻尔薛定谔

人类认识原子的历史1.古希腊原子论古希腊哲学家

原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。（Democritus，约公元前460年—前370年）原子2.道尔顿原子模型(1805年)

原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质；同一元素所有原子的质量、性质都完全相同。化学反应只是改变了原子的结合方式使之变成反应后的物质。（化学原子论）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。（“葡萄干布丁”模型）（西瓜模型）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。(“行星系式”原子模型)(核式模型)5.波尔原子模型(1913年)

电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。(电子分层排布模型)6.电子云模型(1926年)现代物质结构学说。波粒二象性。(量子力学模型)电子云现代物质结构学说现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。如：氢原子的电子云现代大爆炸理论认为：天然元素源于氢氦等发生的原子核的融合反应。这于一百多年前，普鲁特运用思辨性推测作出“氢是所有元素之母”的预言，恰好“一致”。下列说法正确的是（）A、科学研究中若能以思辨性推测为核心，就能加快科学的进程B、普鲁特“既然氢最轻，它就是其他一切元素之母”的推理是符合逻辑的C、“一致”是巧合，普鲁特的预言没有科学事实和理论支撑，只是一种猜测D、“现代大爆炸理论”是解释宇宙诞生的唯一正确的理论C原子：是化学变化中最小的粒子化学反应的实质：是原子的重新组合。知识回顾原子结构：原子原子核核外电子(-)质子(+)中子(不带电）核电荷数（z）=核内质子数=核外电子数质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）原子核外电子排布：(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层；(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。1、下列说法正确的是（）A、某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子B、最外层达稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子C、F-、Na+、Mg2+、Al3+是与Ne原子具有相同电子层结构的离子D、NH4+与H3O+具有相同的质子数和电子数2、(11全国)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是()A.元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构

B.元素X与氢形成的原子比为1：1的化合物有很多种

C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成

D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ23、(12四川)已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是()A．XYZW的原子半径依次减小B．W与X形成的化合物中只含离子键C．W的气态氢化物的沸点一定高于Z的气态氢化物的沸点D．若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3二、能层与能级1、能层：在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。2、能级：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也有差异，还可以把它们分成不同的能级。

能层与能级的表示方法及各层所容纳的最多电子数：能层KLMNO能级…最多容纳电子…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5d226261026141026①每一能层中能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……(n代表能层)②任一能层的能级总从s能级开始，能级数=能层序数。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。③各能级所在能层的取值ns→n≥1；np→n≥2；nd→n≥3；······2818322n21、以下能级符号正确的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若n=3，以下能级符号错误的是（）A．npB．nfC．ndD．nsADB3、下列各电子能层中，不包含d能级的是（）A、N能层B、M能层C、L能层D、K能层CD1、以下能级符号正确的是（）A、6sB、2dC、3fD、7p2、若n=3，以下能级符号错误的是（）A．npB．nfC．ndD．nsADB3、下列各电子能层中，不包含d能级的是（）A、N能层B、M能层C、L能层D、K能层CD宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸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。

1、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？2、你认为[科学史话]中普鲁特的推理是符合逻辑的吗？1、氢元素是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。2、不符合，科学假设不同于思辨性推测教材76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核

外

电

子

填

充

顺

序

图

1.构造原理：绝大多数原子核外电子的排布的能级顺序都遵循下列顺序，填满一个能级再填一个新能级.实质：能量高低顺序三、构造原理与电子排布式构造原理：

1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；

5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d（1）相同能层的不同能级的能量高低顺序：

ns<np<nd<nf构造原理中排布顺序的实质------各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：

1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p;3d<4d（3）不同层不同能级可由下面的公式得出:ns<(n-2)f<(n-1)d<np(n为能层序数)2.电子排布式：Na：1s22s22p63s1能层序数该能级上排布的电子数能级符号KLMFe：1s22s22p63s23p63d64s2KLMN按能层次序书写，按构造原理充入电子。用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。写出下列元素原子的电子排布式：C、O、Si、P21Sc、25Mn、27Co、36Kr教材P7简化电子排布式[Ne]3s1表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同简化为如：Na：1s22s22p63s1试写出8号、14号、26号元素的简化排布式？［稀有气体元素符号］+外围电子该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构1、下列粒子中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的有（）

A．Sc3+B．Mg2+C．Cl-D．Br-

2、下列化学用语，不能表示氯离子的是（）A．Cl-D．1s22s22p63s23p6B．C．BAC3、构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是（）

A．E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s)C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)AB4、某元素原子的价电子构型为3s23p4,则此元素在周期表的位置是____________第3周期，第VIA族（3）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。核外电子运动的特征【知识回顾】（1）核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。（2）无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。四、电子云与原子轨道1、电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布的形象描述。P表示电子在某处出现的概率，V表示体积，P/V称为概率密度，用ρ表示。

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。氢原子的1s电子在原子核外出现的概率分布图

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。2、原子轨道：即：电子在原子核外的一个空间状态称为一个原子轨道原子轨道的特点s能级的原子轨道图S能级的原子轨道是球形对称的，能层序数n越大，原子轨道半径越大。p能级的原子轨道图P能级的原子轨道是哑铃状的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。P电子原子轨道的平均半径随n增大而增大。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.

4f原子轨道3d原子轨道不是指电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。六、能量最低原理、基态与激发态、光谱1、能量最低原理:基态原子:

处于最低能量的原子

(稳定)电子放出能量电子吸收能量激发态原子: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)2、基态与激发态:↓↓发射光谱吸收光谱基态与激发态相互转化的应用焰火①光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；②在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

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。1.当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，以下说法正确的是（）

A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量

B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量

C．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量

D．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量A2.判断下列表达是正确还是错误？(1)1s22s22p63s23p63d54s2属于激发态(2)1s22s22p63d1属于激发态3、光谱与光谱分析（1）光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。（2）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、汞的发射光谱特征:暗背景,亮线,

线状不连续特征:亮背景,暗线,

线状不连续①“光谱”的提出：牛顿，1672年②“七基色”：“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”③1859年，德国科学家本生和基尔霍夫发明了光谱仪，摄取了当时已知元素的光谱图④1913年，丹麦科学家波尔建立了量子力学科学史话：P8~P9氢原子的光谱②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。①通过原子光谱发现许多元素。如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。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确定原子序数方法导引

解答基态原子电子排布问题的一般思路：能量最低原则能级排布电子排布

泡利原理洪特规则小结：讨论：将下列能级按能量由高到低的顺序排列：

1S、3P、2P、5d、4S、5f。题型一、构造原理、能级的能量高低比较练习：按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是：()A．1s、2p、3d、4sB．1s、2s、3s、2pC．2s、2p、3s、3pD．4p、3d、4s、3p讨论：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

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。

题型二、核外电子排布：电子排布式、电子排布图1s22s22p63s23p63d64s2练习1：下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-

1s22s22p63s23p5D.Ar

1s22s22p63s23p62、下列表达方式错误的是()A.甲烷的电子式B.氟化钠的电子式C.硫离子的核外电子排布式1s22s22p63s23p4

D.碳－12原子符号126C讨论：已知下列元素原子的外围电子构型为：3S2、4S2、4S24P1、3S23P3

、3d54S2。它们分别属于第几周期？第几族？最高化合价是多少？题型三、外围电子构型