必修二原子结构

第一章原子结构元素周期律第一节原子结构灵璧县第一中学尹成进1、认识原子核的结构，懂得质量数和ZAX以及元素核素同位素的含义。2、了解原子核外电子的排布规律，能画出1-18号元素的原子结构示意图。3、培养分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工

4、关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用。

学习目标重点：原子结构的相关概念，核外电子排布规律。难点：构成原子的微粒间的关系，最外层电子排布与元素性质之间的关系。

重点难点

两千多年以来，科学家一直在思考一个问题：如果把一个物体一直分割下去，将会怎样？能不能找到一种组成物质的最基本粒子？第一课时

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。联想·质疑原子结构模型的演变史。

我国战国末年墨家思想的“端”是无法间断的意思，类似“原子”的概念近代科学原子论（1803年）一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766~1844)道尔顿原子模型原子并不是构成物质的最小微粒

——汤姆生发现了电子(1897年)电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。汤姆生原子模型：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，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,1856~1940）汤姆生原子模型汤姆生原子模型α粒子散射实验（1909年）

——原子有核卢瑟福和他的助手做了著名α粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。电子在它周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳一样运转。（空心球）英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871~1937)卢瑟福原子模型卢瑟福α粒子散射实验结果分析：大多数的α粒子能穿透金箔直线前进——原子内有广阔的空间极少数α粒子发生偏转或笔直弹回——证明了原子核的存在，且原子核带正电荷质量远大于α粒子结论：原子的质量和正电荷一定集中在原子中心的一个空间极小的核上，电子绕核运动。卢瑟福原子模型α粒子散射实验表明：

原子中正电荷占的空间很小，因而α粒子通过金箔时，只有极少部分遇到这种质量较大带正电荷的质点的排斥而折回，这个带正电荷的质点位于原子的中心，就是原子核；而大部分α粒子是直线通过的，说明电子在原子核外“较大”的空间内运动。由于电子很轻，容易被较重的α粒子推开，不会妨碍α粒子的通行。这个实验推翻了原子是一个“实心球”的假设，为现代原子结构理论奠定了基础。

卢瑟福通过α粒子散射实验认识了原子核的存在，提出了核式原子模型――原子中心有一个原子核，它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，而带负电荷的电子在核外空间饶核高速运动。

实验

预测

观察

模型

葡萄干布丁

α

粒子散射通过

转向

反弹

核式原子模型科学家的这些探索过程给你有什么启发？你心中的原子结构模型是怎样的?

人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，才一步一步地走向深入，一步一步接近事物的本质。

人类对原子结构的深入认识，都是建立在实验研究基础上的。实验是揭示原子结构的重要手段。

汤姆生、卢瑟福、玻尔、海森伯四代师生都是诺贝尔科学奖获得者，正是因为有了他们这样的探索者，正是因为有了他们怀疑科学上的“定论”，不迷信权威，向自己的恩师挑战，为科学的发展做出了重要贡献。在他们的身上闪烁着科学探索精神的光辉！资料：原子核半径小于原子半径的万分之一，体积占原子体积的几千万亿分之一。（如同大型体育场与蚂蚊）1.原子原子核的构成

质子(+)

中子原子核原子核外电子(-){(+){一、原子结构微粒电子质子中子质量(kg)9.109×10－311.673×10－271.675×10－27相对质量0.0054841.0071.008电量(C)1.602×10－191.602×10－190电荷-1+10构成原子的微粒--------电子、质子和中子的基本数据：合作探究（1）在原子中，质子数、核电荷数、核外电子数之间存在什么关系？（2）原子的质量由哪些微粒决定？（3）忽略电子质量，原子的相对质量与质子数、中子数有什么关系？1个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷中子不带电核电荷数=质子数=核外电子数原子的构成：

每一个质子带

电荷

相对质量约为

，质子的数目决定

中子不带电，相对质量约为

围绕原子核作高速运动，每个电子带原子电荷。相对质量为一个质子（中子）的

。

最外层电子数目决定

。

2、质量数：定义：

核电荷数（Z）＝

＝

质

量

数（A）＝

＋

原子核

核外电子质子中子一个单位正电荷1元素的种类1一个单位负电荷1/1836元素的化学性质质子数(Z)核外电子数质子数(Z)中子数(N)原子核内质子数和中子数之和表4-2几种原子的构成原子种类质子数中子数核外电子数氢101碳666氧888钠111211氯1718171.不同种类的原子，质子数、电子数不同3.不是所有原子都有中子2.质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数XAZ——元素符号质量数——

核电荷数——

（核内质子数）3、原子组成的表示方法

Na2311例如思考：168O2-各数字所表示的含义？请看下列表示ab+dXc+eabcde各代表什么a——代表质量数；b——代表质子数既核电荷数；c——代表离子的所带电荷数；d——代表化合价e——代表原子个数质量数质子数微粒HS2-Na+11填表中子数电子数23123235451801101616801135Br8035问题2:离子所带电荷数与原子在化学反应中所得到或失去的电子数之间有什么联系？问题1：假如原子在化学反应中得到或失去电子，它还显电中性吗？此时，它还可以称为原子吗？粒子符号质子数电子数S2-AXn+xAYm-yNH4+OH-1618X-nY-m1110910填表几个关系式1.质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）

2.原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数3.阳离子：核电荷数＝质子数>核外电子数，核外电子数＝a－m4.阴离子：核电荷数＝质子数<核外电子数，核外电子数＝b＋n原子原子核核外电子质子中子电荷+10-1

（带正电）（带负电）不显电性本节小结1.法国里昂的科学家最近发现一种只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。下列有关“四中子”粒子的说法不正确的是 （）A．该粒子不显电性B．该粒子质量数为4C．与氢元素的质子数相同 D．该粒子质量比氢原子大练习C2.已知A2－、B－、C＋、D2＋、E3＋五种简单离子的核外电子数相等，与它们对应的原子的核电荷数由大到小的顺序是

。E、D、C、B、A3.现有bXn－和aYm＋两种离子，它们的电子数相同，则a与下列式子有相等关系的是（）（A）b－m－n（B）b＋m＋n（C）b－m＋n（D）b＋m－nB阳离子：Na+、

Mg2+、

Al3+、

NH4+、

H3O+具有10个电子的微粒

（1）原子：Ne

（2）分子：CH4、NH3、H2O、HF

（3）离子阴离子：F-、

O2-、

N3-、

OH-、

NH2-知识拓展4、据最新报道，某放射性元素的原子16667Ho可有效治疗肝癌，该核素原子核内中子数与核外电子数之差为（）A.32B.67C.99D.1665、某阳离子Rn+的核外共有x个电子，核内有y个中子，则R的质量数为（）A．y-x+nB．y-x-nC．y+x+nD．y+x-n

AC6.在1911年前后，新西兰出生的物理学家卢瑟福把一束变速运动的α粒子(质量数为4的带2个正电荷的质子粒)射向一片极薄的金箔，他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而这种“实心球”紧密排列而成的金箔，竟为大多数α粒子畅通无阻的通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数的。粒子发生偏转，或被笔直地弹回。根据以上实验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论，试写出其中的三点①____________________②__________________③___________________原子中存在原子核，它占原子中极小的体积原子核带正电，且电荷数远远大于α粒子金的原子核质量远远大于α粒子原子的结构XAZ原子核核外电子（一）质子（+）中子Z个Z个+质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数）质量数（A）质子数（Z）中子数（N=（A—Z）个第二课时

二、核素

【回顾】

元素的种类是由原子核内的质子数决定的。元素是具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。【质疑】

同种元素原子的质子数相同，那么，中子数是否也相同呢?P4“观察思考”

三种不同的氢原子

【比较】三种氢原子结构的异同。【质疑】它们是不是同一种元素？1、元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。1H、1H、1H是同一种元素吗？123（思考）元素种类由质子数决定的2、核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。核素种类由质子数和中子数决定原子氕（）氘（）氚（）

名称

氢重氢超重氢

符号HDT

质子数111中子数012

质量数123氢元素的三种核素3、同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素。如：碳12C13C14C

氯35Cl37Cl

铀234U235U238U同位素是对原子而言同位素的特点1、同种元素的各种同位素化学性质几乎完全相同，物理性质有差异。

2、在天然存在的元素里，各种同位素的原子个数百分比一般为定值。

3、并不是所有的元素都有多种核素。4、同种元素的不同的同位素原子也可组成不同分子。

如单质：H2、D2、T2、H-D、H-T、D-T、

化合物：H2O、D2O、T2O、HDO、DTO

同位素应用：

①金属探伤

②消除静电

③治疗肿瘤

④示踪原子，跟踪研究化学反应⑤作核燃料

⑥用14C考古

⑦环保治污等同位素稳定同位素放射性同位素作为示踪原子

一种放射性同位素的原子核跟这种元素其他同位素的原子核具有相同数量的质子(只是中子的数量不同)，因此核外电子的数量也相同,由此可知，一种元素的各种同位素都有相同的化学性质．这样，我们就可以用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物，这种化合物的原子跟通常的化合物一样参与所有化学反应，却带有“放射性标记”，用仪器可以探测出来．这种原子叫做示踪原子．

棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上也能吸收．但是，什么时候的吸收率最高、磷能在作物体内存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决．

1.相对原子质量的概念是什么？计算并填写上表中的相对质量2.一个质子的相对质量如何计算？提示：对原子核内有6个质子和6个中子的的一个C原子质量的1/12（1.661X10-27kg）相比较所得的数值。相对原子质量=思考元素的相对原子质量

1、定义：由各种天然核素相对原子量与其原子百分组成计算出的平均值

。2、计算式：

M＝M1×n1%＋

M2×n2%＋

M3×n3%＋…

同位素35Cl的相对原子质量为34.969，在自然界占75.77%(原子数的百分含量)，37Cl为36.966，在自然界中占24.23%，则Cl的相对原子质量为：34.969×75.77%＋36.966×24.23%＝35.45思考：计算元素的相对原子质量还可以用哪些方法？用质量数代替核素的相对原子质量，求其平均值。

元素

核素

同位素

概念

范围

特性

实例具有相同核电荷数(质子数)的同类原子的总称宏观概念，对同类原子而言，既有游离态又有化合态主要通过形成的单质或化合物来体现H、O具有相同数目的质子和一定数目的中子的一种原子微观概念，对某种元素的一种原子而言不同的核素可能质子数相同，或中子数相同，或质量数相同，或各类数均不相同1H、2H、3H+、12C、24Mg不同核素质子数相同而中子数不同的同一元素的原子或同一元素的不同核素微观概念，对某种元素的原子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类同位素质量数不同，化学性质相同；天然同位素所占原子百分含量一般不变；同位素构成的化合物如H20、D20、T20物理性质不同，但化学性质相同1H、2H、3H为H的同位素

同位素、元素、同素异形体的比较：

元素

同位素

同素异形体定义对象

广义的原子

原子

单质定义具有相同核电荷数的同一类原子的总称质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子由同种元素组成的结构和性质不同的单质实例

HC11H、21H、31H金刚石与石墨氧气与臭氧

区别与联系：

1、联系：同位素属于同一元素的原子；

同素异形体由同一元素的原子构成。

2、区别：同位素有1800余种，元素只有100多种。练一练1．

下列各组物质中，互为同位素的是（）

（A）O2、、O3、O4

（B）H2、D2、T2

（C）H2O、D2O、T2O（D）20Ca和20

Ca2．下列说法正确的是（）

（A）同种元素的质子数必定相同（B）不同元素原子的质量数必定不同（C）原子核都是由质子和中子构成的（D）凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一元素4042DA3、在①36Li②714N③1123Na④1224Mg⑤37Li⑥

614C，几种核素中

1)（）和（

）互为同位素

2)（

）和（）质量数相等，但不能互称同位素

3)（

）和（

）中子数相等，但质子数不等，所以非同一种元素①⑤③④②⑥亚原子粒子简介：

人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾经也叫基本粒子,近些年越来越多的文献就将其叫粒子。迄今科学上发现的粒子已达数百种之多。与化学相关的某些亚原子粒子的性质名称

符号质量/u电荷/e电子

质子

中子

正电子

α粒子

β粒子γ光子e–p

ne+αβ

γ

5.486×10–41.0073

1.0087

(氦原子的核)

(原子核射出的e-)

(原子核射出的电磁波)–1＋105.486×10–4＋1＋2–10夸克简介名称下夸克上夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克符号duscbt电荷-1/3+2/3-1/3+2/3-1/3+2/3质量

均为质子的1/100或1/200质子的

200倍发现年代197419771995某些最重要的夸克

根据1961年由盖尔-曼（GellM-Mann）建立的新模型，质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的，但现有的理论还不能预言(当然更不用说从实验上证明)电子是可分的。第三课时

三、核外电子排布宏观物体电子质量很大很小速度较小很大（接近光速）位移可测位移、能量不可同时测定能量可测轨迹可描述（画图或函数描述）用电子云描述（用出现机会的大小描述）1、核外电子的运动特征—电子云电子云：是用统计的方法对核外电子运动规律所作的一种描述。描述方法：用点的密度大小表示电子在某处出现机会的多少。过程：给原子拍照。结果：很像在原子核外有一层疏密不等的“云”。理解电子云

注意：每一个小黑点只代表电子在该处出现一次，并不代表有一个电子。一个点没有多大意义，众多点的疏密不同才有意义。2、核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高（1）排布规律电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。每个电子层最多只能排布2n2个电子。K层为最外层时，最多只能容纳2个电子。其它各层为最外层时，最多只能容纳8个电子。次外层最多不超过18个电子。K→L→M→N→O→P2→8→18→32→50→2n21→2→3→4→5→6稀有气体元素原子电子层排布核电荷数元素名称元素符号各电子层的电子数KLMNOP最外层电子数2氦He2210氖Ne28818氩Ar288836氪Kr28188854氙Xe2818188886氡Rn2818321888各层最多电子数281832??+15第1层第2层第3层K层L层M层原子核原子核带正电质子数285（2）原子结构示意图该电子层上的电子数电子层原子结构示意图1原子结构示意图2CaK核电荷数为1~20的元素原子核外电子层排布3.元素的化学性质与原子结构的关系

（3）非金属元素原子最外层电子数一般大或等于4，易获

得电子而形成阴离子。

（1）稀有气体最外层电子数为8（氦为2）达