化学选修3第一章第一节上课

【教学目标】1.了解人类认识原子的历史2.理解能层能级的概念，以及它们之间的关系3.能根据构造原理用电子排布式表示1-36原子核外电子的排布第一页第二页，共102页。第二页第三页，共102页。问题：宇宙大爆炸是怎么回事？物质是由原子构成的，那么原子是怎样诞生的呢？

P4第三页第四页，共102页。思考与交流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？宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。阅读课本P4一、开天辟地—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%第四页第五页，共102页。2、地球中的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第五页第六页，共102页。人类认识原子的过程

人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。第六页第七页，共102页。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)道尔顿原子模型第七页第八页，共102页。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）汤姆生原子模型第八页第九页，共102页。汤姆生原子模型汤姆生第九页第十页，共102页。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。英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871～1937)卢瑟福原子模型第十页第十一页，共102页。α粒子散射实验Au第十一页第十二页，共102页。卢瑟福原子模型第十二页第十三页，共102页。玻尔原子模型（1913年）玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（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。丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,1885～1962)玻尔原子模型第十三页第十四页，共102页。玻尔原子模型（1913年）第十四页第十五页，共102页。电子云模型电子云模型（1935年）第十五页第十六页，共102页。现代物质结构学说氢原子电子云图第十六页第十七页，共102页。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第十七页第十八页，共102页。复习:化学必修已经学过的内容

两个关系式:核电荷数==质子数==核外电子数质量数==质子数+中子数[即A==P+N]原子原子核核外电子质子中子（正电）不显电性（负电）（正电）（不带电）分层排布与物质化学性质密切相关第十八页第十九页，共102页。1.原子核外电子的排布是分层的（以原子核为中心能量不同的电子在离核不同距离的区域内运动）离核近（内层）—能量低；离核远（外层）—能量高与核的距离由近到远电子层（n）1234567…电子层符号KLMNOPQ….第十九页第二十页，共102页。2、核外电子排布遵守能量最低原理

即先排满能量低的电子层，再排能量高的电子层。

3、各个电子层上最多能容纳的电子数是：2n2个4、最外层电子数≤8（K层是最外层时≤2）

次外层电子数≤18

（提示：各个规律是相互联系的不能孤立的理解）第二十页第二十一页，共102页。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。电子层第二十一页第二十二页，共102页。依据核外电子的能量不同：离核远近：近远

能量高低：低

高核外电子分层排布1234567KLMNOPQ第二十二页第二十三页，共102页。(2)、能级同一个能层中电子的能量相同的电子亚层能级名称：s、p、d、f……能级符号：ns、np、nd、nf……n代表能层能层:一二三四……KLMN……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能级：最多容纳电子的数量s:2p:6d:10f:14第二十三页第二十四页，共102页。注意问题①能层与能级的关系

每一能层的能级从s开始，s,p,d,f……能层中能级的数=能层的序数②能量关系

EK﹤EL

﹤EM

﹤ENEns﹤Enp

﹤End

﹤EnfEns﹤E(n+1)s

﹤E(n+2)s

﹤E(n+3)s

Enp﹤E(n+1)p

﹤E(n+2)p

﹤E(n+3)p

第二十四页第二十五页，共102页。能层KLMN能级

能级电子数能层电子数1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f222266610101422n2818322n22n22n2第二十五页第二十六页，共102页。【学与问】2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？能层最多可容纳的电子数为2n2个。【学与问】1.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）间存在什么关系？第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，第3能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。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!第二十六页第二十七页，共102页。【学与问】3.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？

不同能级中的s级，所容纳的电子数是相同的，但是能量是不同的。第二十七页第二十八页，共102页。①能层的能级数等于该能层序数。②任一能层的能级总是从s能级开始。③在每一能层中，能级符号与能量大小的顺序是：ns＜np＜nd＜nf…总结：第二十八页第二十九页，共102页。问题探究

根据已有知识，试写出K原子的可能电子排布式与原子结构示意图？猜想一：

1s22s22p63s23p63d1

+19289+192881猜想二：

1s22s22p63s23p64s1

第二十九页第三十页，共102页。三、构造原理与电子排布式

构造原理：P5随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。填满一个能级再填下一个能级【思考】：有何规律？第三十页第三十一页，共102页。能级交错第三十一页第三十二页，共102页。76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f核

外

电

子

填

充

顺

序

图构造原理：

1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；

规律

5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d第三十二页第三十三页，共102页。问题解释：

猜想一：

1s22s22p63s23p63d1

+19289+192881猜想二：

1s22s22p63s23p64s1

第三十三页第三十四页，共102页。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)第三十四页第三十五页，共102页。4、电子排布式：

用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。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。第三十五页第三十六页，共102页。原子结构示意图电子排布式Li:

1s22s1练一练请写出4~10号元素原子的电子排布式。

第三十六页第三十七页，共102页。4铍Be5硼B6碳C7氮N8氧O9氟F10氖Ne1s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6第三十七页第三十八页，共102页。氢H钠Na铝Al1s11s22s22p63s11s22s22p63s23p1例如第三十八页第三十九页，共102页。钙Ca1s22s22p63s23p64s2钙Ca想一想+20

第1层第2层第3层K层L层M层2882N层第4层第三十九页第四十页，共102页。【练习】试书写N、Cl、K、26Fe原子的核外电子排布式。Cl:K:26Fe:1s22s22p63s23p51s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d64s2注意书写：1s22s22p6

3s23p64s23d6第四十页第四十一页，共102页。原子的简化电子排布：原子实[Ne]3s1练习：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吗？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Na的简化电子排布：[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]3d64s2O：Si：Fe：P7【思考与交流】2第四十一页第四十二页，共102页。练习：请根据构造原理，写出下列元素基态原子的电子排布式：（1）Ne

。（2）S

。（3）29Cu

。（4）32Ge

。1s22s22p61s22s22p63s23p41s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s24p2第四十二页第四十三页，共102页。小结

元素符号电子式电子排布式结构示意图简化的电子排布式外围电子排布式Ca第四十三页第四十四页，共102页。1、以下能级符号正确的是A、6sB、2dC、3fD、7p2、下列各能层中不包含p能级的是A.NB.MC.LD.K第四十四页第四十五页，共102页。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

1s22s22p63s23p6BC练习1：第四十五页第四十六页，共102页。练习2：1.电子排布式为1s22s22p63s23p6某原子，则该元素的核电荷数是____________2.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____________18第3周期，第VIA族第四十六页第四十七页，共102页。4．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表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是()A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d)D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)3．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是()A

+1B

+2C

+3D

-1CA第四十七页第四十八页，共102页。5.下列各原子或离子的电子排布式错误的是()

A.Al1s22s22p63s23p1B.O2-1s22s22p6

C.Na+1s22s22p6D.Si

1s22s22p2 6.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126CDC第四十八页第四十九页，共102页。A．前者大于后者B．后者大于前者 C．前者等于后者D．无法确定B练习1：在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量()+624C原子的原子结构示意图能表示核外电子排布【思考】怎样用能层，能级表示核外电子排布？第四十九页第五十页，共102页。2、根据2n2的规律推算第一到第四电子层最多可以容纳的电子数目为

。1、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、3p2、8、18、32C练习：第五十页第五十一页，共102页。练习：请写出第四周期21—36号元素原子的基态电子排布式。钪Sc：；钛Ti：；钒V：；铬Cr：；锰Mn：；铁Fe：；钴Co：；镍Ni：；1s22s22p63s23p63d14s21s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d54s21s22s22p63s23p63d64s21s22s22p63s23p63d74s21s22s22p63s23p63d84s2第五十一页第五十二页，共102页。练习：请写出第四周期21—36号元素原子的基态电子排布式。铜Cu：；锌Zn：；镓Ga：；锗Ge：；砷As：；硒Se：；溴Br：；氪Kr：；1s22s22p63s23p63d104s11s22s22p63s23p63d104s21s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p31s22s22p63s23p63d104s24p41s22s22p63s23p63d104s24p51s22s22p63s23p63d104s24p6P7【思考与交流】1第五十二页第五十三页，共102页。1s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s124号铬：29号铜：练习：1～36号元素中是否都遵循构造原理？举出能否具体的例子？第五十三页第五十四页，共102页。注意第五十四页第五十五页，共102页。第一章原子结构与性质第一节原子结构

（第2课时）第五十五页第五十六页，共102页。3.了解核外电子的运动状态即原子轨道4.了解泡利原理和洪特规则5.理解满足基态原子的条件6.学会用电子排布图表示核外电子排布规律【教学目标】1.理解能量最低原理，及其运用2.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单运用第五十六页第五十七页，共102页。四.能量最低原理、基态与激发态、光谱能量最低原理:

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。

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)↓如：Na1s22s22p63s1如：Na1s22s22p63p1【阅读】P7四第一段第五十七页第五十八页，共102页。基态与激发态的关系原子光谱基态原子激发态原子吸收能量释放能量发射光谱吸收光谱能量较高能量最低第五十八页第五十九页，共102页。基态与激发态相互转化的应用

焰色反应第五十九页第六十页，共102页。

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。

焰火呈现五颜六色的原因第六十页第六十一页，共102页。

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A课堂练习第六十一页第六十二页，共102页。2.判断下列表达是正确还是错误？(1)1s22s22p63s23p63d54s2属于激发态(2)1s22s22p63d1属于激发态构造原理：

1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；

5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d第六十二页第六十三页，共102页。原子光谱

不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，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，总称原子光谱。第六十三页第六十四页，共102页。光的色散第六十四页第六十五页，共102页。光谱：按一定次序排列的彩色光带第六十五页第六十六页，共102页。用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱第六十六页第六十七页，共102页。

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、汞的发射光谱第六十七页第六十八页，共102页。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。光谱分析的应用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。第六十八页第六十九页，共102页。思考：宏观物体的运动特征：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；可以描画它们的运动轨迹。五、电子云与原子轨道第六十九页第七十页，共102页。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)。第七十页第七十一页，共102页。电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。1s电子在原子核外出现的概率分布图

核外电子运动状态的描述【阅读】P9第七十一页第七十二页，共102页。

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。第七十二页第七十三页，共102页。电子轮廓图的制作

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。P10最后一段第七十三页第七十四页，共102页。电子云轮廓图——原子轨道S能级的原子轨道是球形对称的.第七十四页第七十五页，共102页。电子云形状①s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同；②p电子云呈哑铃形(或纺锤形)；原子轨道第七十五页第七十六页，共102页。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,原子轨道半径越大第七十六页第七十七页，共102页。*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,分别以Px,Py,PZ表示。P能级的原子轨道图第七十七页第七十八页，共102页。原子轨道图第七十八页第七十九页，共102页。S能级的原子轨道图第七十九页第八十页，共102页。P能级的原子轨道图第八十页第八十一页，共102页。思考：回忆spdf能级分别最多容纳电子个数？量子力学把垫子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道第八十一页第八十二页，共102页。观察下图，这些图称为原子的电子排布图。方框表示原子轨道，箭头表示电子1.每个原子轨道最多只能容纳几个电子？2.当电子排在同一个能级内时，有什么规律？科学探究

1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反(顺时针、逆时针)。---泡利原理

当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。---洪特规则第八十二页第八十三页，共102页。泡利(Pauli),奥地利科学家,对于量子力学的形成以及原子结构理论的发展有重大的贡献，获得1945年诺贝尔物理奖。他对科学理论有着很深刻的洞察力，语锋犀利，被称为“理论物理学的心脏”。第八十三页第八十四页，共102页。泡利原理

一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。第八十四页第八十五页，共102页。泡利不相容原理电子排布式1s电子排布图

用一个□表示一个原子轨道，在□中用“↑”或“↓”表示该轨道上排入的电子。C:1s22s22P22s↑↓↑↓↑↑2P第八十五页第八十六页，共102页。洪特规则

对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。

C：1s22s22p2N：1s22s22p3O：1s22s22p4第八十六页第八十七页，共102页。练习1：《创新设计》例5，训练5练习2：写出24Cr29Cu电子排布式29Cu

1s22s22p63s23p63d104s124Cr1s22s22p63s23p63d54s1洪特规则特例：

第八十七页第八十八页，共102页。洪特规则特例：

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）第八十八页第八十九页，共102页。泡利原理：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。洪特规则特例：全空、半充满、全充满时相对稳定第八十九页第九十页，共102页。铁原子的电子排布图↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑洪特规则泡利原理能量最低原理1s2s2p3p3d3s4s第九十页第九十一页，共102页。

能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说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”。