1.1.1能级与能层基态与激发态课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第1课时

能级与能层

原子光谱第一章原子结构与性质第一节

原子结构学习目标1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。2.通过核外电子能量不同分析、理解基态与激发态的含义与关系。3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。“原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。原子的来源新课导入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。3.汤姆孙原子模型(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。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，就像行星环绕太阳运转一样。5.玻尔原子模型(1913年)电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。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。6.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。如右图所示氢原子电子云图。原子原子核核外电子质子中子→带正电→不带电→带负电不带电核电荷数=核内质子数=核外电子数质量数=质子数+中子数【思考与讨论】核外电子是怎样排布的？有啥规律呢？一、能层与能级1.能层（电子层）新知梳理(1)含义：在多电子的原子里核外电子的能量是不同的，根据核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层。(2)能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数能层一二三四五六七符号K

L

M

N

OPQ最多电子数

2=2×128=2×2218=2×3232=2×4250=2×5272=2×6298=2×72电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下：①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的电子层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐升高的电子层。(3)能量规律：①先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外②每一层最多容纳电子数：2n2个③最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）④次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个(4)核外电子的排布规律:（一低四不超）②能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为：E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)(1)含义：多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，所以，同一能层的电子，又被分成不同的能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。2.能级（电子亚层）(2)能级的符号和所能容纳的最多电子数能层KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p…最多电子数226261026101426…（同一个能层中电子的能量相同的电子亚层分别用字母s、p、d、f等表示）(3)能层与能级的组成以及能量的关系①任一能层的能级总是从s能级开始，能级数=能层序数，即第一能层只有1个能级（1s），第二能层有2个能级（2s和2p），第三能层有3个能级（3s、3p和3d），依次类推……②在每一个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf.....(n为能层序数)。③能级的字母代号总是s、p、d、f....排序的，字母前的数字是它们所处的能层序数，它们可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7....的2倍。④英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s......能级最多都只能容纳2个电子。⑤能层或能级的能量关系不同能层中，能级的能量高低是1s<2s<3s<4s……；2p<3p<4p…..在同一能层中，能级的能量高低是ns<np<nd<nf……1.一个能层的能级数与能层序数(n)间存在什么关系？一个能层最多可容纳的电子数与能层序数(n)间存在什么关系？能级数=能层序数每个能层最多容纳的电子数=2n22.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?【思考与讨论】最多可容纳的电子数为：s能级2个，p能级6个，d能级10个，f能级14个。3d、4d、5d能级可容纳的最多电子数相同。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？各能级最多容纳多少个电子？方法1：第五能层最多可以容纳的电子数2n2＝2×52＝50方法2：分别容纳在5s、5p、5d、5f、5g五个能级中各能级最多容纳的电子数为：5s能级2×1=25p能级2×3=65d能级2×5=105f能级2×7=145g能级2×9=18总计50个电子，与前面能层的计算结果相同。节日里五颜六色的火焰是化学变化吗？霓虹灯光、LED灯光呢？与今天所学的原子结构有什么关系呢？都与原子核外电子跃迁释放能量有关。二、基态与激发态原子光谱（一）基态与激发态1.基态原子：处于最低能量状态的原子叫做基态原子。2.激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。3.基态原子与激发态原子的关系电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。(1)定义：不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。(2)形成原因：(3)分类：

特征：暗背景，

亮线，

线状不连续特征：亮背景，

暗线，线状不连续锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱（二）原子光谱与光谱分析1.原子光谱(1)定义：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。光谱分析的依据是每一种元素都有自己的特征谱线。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。(2)应用①通过原子光谱发现许多元素。如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的蓝光和红光。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。2.光谱分析【思考】金属的焰色试验中，一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么?焰色反应是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程：③生产生活烟花霓虹灯【思考】每到夜幕降临时，大街上的霓虹灯就会亮起来，产生五颜六色的光。你知道是什么原因吗？霓虹灯内充有稀薄的氖气或其他稀有气体，当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至几万伏高压，当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，管内带电粒子（电子）就会发生跃迁，发出五颜六色的光。科学史话1814年，德国物理学家夫琅禾费(J.Fraunhofer,1787-

1826)发明了分光镜并用来观察太阳光，发现在太阳光谱中有570多条黑线(现知几千条)，后人称之为夫琅禾费线。1859年，德国科学家本生(R.W.Bunsen,1811-1899)和基尔霍夫(G.R.Kirchhoff,1824-1887)发明了光谱仪，证实了夫琅禾费线实质上是原子的吸收光谱，并一一找到对应的元素。例如，被夫琅禾费标记为D的双线源自钠(如图1-6)，后人称为钠双线。然而，原子光谱为什么是离散的谱线而不是连续的呢？丹麦科学家玻尔破解了这个百年之谜。1913年，玻尔创造性地假设，被束缚在原子核外的电子的能量是量子化的，只能取一定数值，称为定态，而原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的，因而是离散的而不是连续的谱线。1925年，德国科学家洪特解释了复杂光谱，得出了过渡元素(包括铬和铜等)的光谱学基态原子的电子排布，为构造原理的确立奠定了基础。离散的谱线课堂训练1.下列轨道含有轨道数目为3的是()A.1s B.2p C.3p D.4d3.第三电子层含有的轨道数为()A.3 B.5 C.7 D.92.3d轨道中最多容纳电子数为()A.2 B.10 C.14 D.184.第三能层中能量最高的轨道是()A.3s B.3p C.3d D.3f3s、3p、3d1+3+5=9BCBDC5.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CD6.下列现象与核外电子的跃迁有关的是()①霓虹灯发出有色光②棱镜分光③激光器产生激光④石油蒸馏

⑤凸透镜聚光⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花⑦日光灯通电发光⑧冷却结晶A.①③⑥⑦

B.②④⑤⑧C.①③⑤⑥⑦

D.①②③⑤⑥⑦A7.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