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原子结构与元素周期律
1
原子结构
目 录
Contens
2
元素周期表
原子结构
第一节
原子结构模型的演变
道尔顿模型（1803年）：原子是构成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
J.Dalton（1766——1844）
“实心球”模型
原子结构模型的演变
1897年，英国科学家汤姆孙研究阴极射线时发现所有原子中都含有带负电荷的电子。电子的电量为1.6×10-19 C，电子的质量是9.1×10-31 kg，约为氢原子质量的1/1836
J.J.Thomson（1856——1940）
原子结构模型的演变
汤姆孙原子模型（1940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
原子结构模型的演变
E.Rutherford
（1871——1937）
卢瑟福α粒子散射实验
实验结果：绝大多数α粒子通过，少数α粒子偏转，个别α粒子被反弹
学习任务一：解释卢瑟福α粒子散射实验的结果
α粒子出现大角度偏转，有没有可能是与原子中的电子碰撞造成的？
按照汤姆孙的原子模型，α粒子穿过原子内部后有没有可能出现大角度偏转？
你认为原子中正电荷应如何分布，才会造成α粒子大角度偏转
学习任务一：解释卢瑟福α粒子散射实验的结果
α粒子出现大角度偏转，有没有可能是与原子中的电子碰撞造成的？
按照汤姆孙的原子模型，α粒子穿过原子内部后有没有可能出现大角度偏转？
你认为原子中正电荷应如何分布，才会造成α粒子大角度偏转
学习任务一：解释卢瑟福α粒子散射实验的结果
α粒子出现大角度偏转，有没有可能是与原子中的电子碰撞造成的？
按照汤姆孙的原子模型，α粒子穿过原子内部后有没有可能出现大角度偏转？
你认为原子中正电荷应如何分布，才会造成α粒子大角度偏转
原子结构模型的演变
卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的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轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。
原子结构模型的演变
1919年，英国物理学家卢瑟福发现质子
1932年，英国物理学家查德威克发现中子
原子的构成
原子的结构
原子
原子核
核外电子
质子
中子
学习任务二：分析数据，总结构成原子的微粒之间的关系
微观粒子 电子 质子 中子
质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27
相对质量 0.0005484 1.007 1.008
电子、质子和中子的基本数据
在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系？为什么？
电量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0
电荷 -1 +1 0
电量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0
电荷 -1 +1 0
核电荷数=质子数=核外电子数
学习任务二：分析数据，总结构成原子的微粒之间的关系
微观粒子 电子 质子 中子
电子、质子和中子的基本数据
原子的质量主要由哪些微观粒子决定？
电量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0
电荷 -1 +1 0
原子质量≈原子核质量=质子质量+中子质量
质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27
相对质量 0.0005484 1.007 1.008
质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27
学习任务二：分析数据，总结构成原子的微粒之间的关系
微观粒子 电子 质子 中子
电子、质子和中子的基本数据
如果忽略电子质量，质子、中子的相对质量取整数值，那么原子的相对质量与核内质子数和中子数有什么关系？
电量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0
电荷 -1 +1 0
相对原子质量≈质子数+中子数=质量数
质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27
相对质量 0.0005484 1.007 1.008
相对质量 0.0005484 1.007 1.008
原子的构成
构成原子的微观粒子之间的关系
核电荷数=质子数=核外电子数
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
质量数＝质子数+中子数
质子数
原子的构成
元素
粒子符号 质子数（Z） 质量数（A） 中子数（N） 核外电子数
原子的表示方法
粒子符号 质子数（Z） 质量数（A） 中子数（N） 核外电子数
11 23 12 11
17 37 20 17
原子的构成
粒子符号 质子数（Z） 质量数（A） 中子数（N） 电荷数 核外电子数
+
-
阳离子：核外电子数=质子数-电荷数
阴离子：核外电子数=质子数+电荷数
如果是离子，各微观粒子数如何变化？
得失电子的过程中，原子核并没有发生变化
所以质子数、中子数和质量数不变
粒子符号 质子数（Z） 质量数（A） 中子数（N） 电荷数 核外电子数
+ 11 23 12
- 17 37 20
粒子符号 质子数（Z） 质量数（A） 中子数（N） 电荷数 核外电子数
+ 11 23 12 1
- 17 37 20 1
粒子符号 质子数（Z） 质量数（A） 中子数（N） 电荷数 核外电子数
+ 11 23 12 1 10
- 17 37 20 1 18
一、原子的构成
任何微粒中的质子数=核电荷数，
但质子数不一定=核外电子数。
氧离子结构示意图
钠离子结构示意图
电子数相同的离子其质子数不一定相等。
镁离子结构示意图
氟离子结构示意图
原子结构有何异同？
它们是同一种元素吗？
元素：具有相同质子数（核电荷数）的一类原子的总称。
核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。
原子核
元素
核素
C
同位素：同一种元素的不同核素
质子数相同，属于同一种元素，在元素周期表中的位置相同
不同核素
同位素
元素 质子数相同的一类原子的总称
核素 具有一定数目的质子和相同一定的中子的一类原子
同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素
元素、核素、同位素三者的概念
元素、核素、同位素三者的关系
原子核外排布
第二节
二、原子核外排布
原子
原子核
二、原子核外排布
电子层模型示意图
原子结构示意图
任务四 发现并应用原子核外电子排布的规律
任务四 发现并应用原子核外电子排布的规律
1.当 K 层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了 K 层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？
2.次外层最多容纳的电子数是多少？
3.你能归纳出第 n 层最多能容纳的电子数吗？
任务四 发现并应用原子核外电子排布的规律
任务四 发现并应用原子核外电子排布的规律
任务四 发现并应用原子核外电子排布的规律
2*1
2*2
2*3
2*4
......2n
核外电子分层排布的一般规律：
核外电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层；
每个电子层最多容纳的电子数为2n2( n 表示电子层数）;
最外层电子数则不超过8个（当最外层为K层时，电子数不超过2个）;
次外层电子数则最多不超过18个。(若次外层为L层则不超过8个）；
任务四 发现并应用原子核外电子排布的规律
4．画出1~20号元素中满足下列条件的元素的原子结构示意图。
(1)原子核外 M 层比 L 层少2个电子的原子；
(2)与 Ar 电子层结构相同，带1个单位正电荷的离子。
课堂小结
原子
元素、核素、同位素
核外电子Z个
原子结构示意图
分层排布
原子
原子核
质量数A
中子数（A-Z）
质子数Z
元素周期表
第三节
资料
2015年，国际纯粹与应用化学联合会（ IUPAC )确认新的超重元素 Ts （中文名称﹣钿）已被发现。
问题
钿有什么性质？它与哪些已知元素性质相似？
环节一 认识元素间的联系
活动一 分类
思考 归纳
原子具有相同的最外层电子数，单质具有相似的化学性质
活动二 找规律 排序
排序一
排序二
O Na S Cl K Ca Br
简单元素周期表
O
Na S Cl
K Ca Br
活动三 确定元素Te在周期表中的位置
活动三 确定元素Te在周期表中的位置
活动三 确定元素Te在周期表中的位置
环节二 认识元素周期表
拉瓦锡的元素表
德贝莱纳的三元素组
纽兰兹的八音律
门捷列夫的元素周期表
拉瓦锡的元素表
简单中性物质：光、热、氧、氮、氢
简单的非金属物质：硫、磷、碳、盐酸基、氢氟酸基、硼酸基
简单的金属物质：锑、银、铋、铜、钴、锰、汞、金、铂、铅、锌、锡、铁、钼、镍、钨
简单的碱性物质：石灰、镁土、铝土、钡土、硅土
在1789年，法国化学家拉瓦锡就将当时发现的33种元素按照化学性质分为了金属元素、非金属元素等四组的。
德贝莱纳的三元素组
纽兰兹的八音律
1865年，英国科学家纽兰兹将元素按照相对原子质量由小到大依次排序，形成了元素表格。但是纽兰兹只是机械的排列当时发现的元素，没有考虑尚未发现的元素，更没有指出元素之间的内在规律。
门捷列夫的元素周期表
1869年，俄国科学家门捷列夫经过长期的研究，绘制出了第一张元素周期表。在门捷列夫绘制的元素周期表中，他将元素按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列，并将化学性质相似的元素放在一行。同时，他还预言了类铝、类硅、类硼等未知元素的存在，并对它们的性质进行了预测。随着技术手段的不断进步，越来越多的元素被发现。目前为止，人们已经发现了118种元素。元素周期表也逐渐演变成了我们现在用的形式。
元素周期表
环节三 归纳 元素周期表排布规律
环节四 归纳 元素周期表排布特点
环节五 练习
1．寻找26号元素铁（ Fe）在元素周期表中的位置。
第四周期，第Ⅷ族
2．寻找钛（ Ti )、金（ Au)、铀（ U ）三种元素在周期表中的位置，并分别指出它们的核电荷数。
Ti 在第四周期，第 IVB 族，核电荷数为22
Au 在第六周期，第 IB 族，核电荷数为79
U 在第七周期，第IIIB族，核电荷数为92
环节六 深入探究
·问题1 同周期的第 IIA族与第 IIIA 族元素的原子序数是不是都相差1？请举例说明。
·问题2同一主族的元素一定都是金属元素或非金属元素吗？元素有什么分布规律吗？
·问题1 同周期的第IIA族与第 IIIA 族元素的原子序数是不是都相差1？请举例说明。
·问题2 同一主族的元素一定都是金属元素或非金属元素吗？元素有什么分布规律吗？
·问题2 同一主族的元素一定都是金属元素或非金属元素吗？元素有什么分布规律吗？
·同一主族元素大多都既有金属元素又有非金属元素， IIA 族只有金属元素， VIIA 族只有非金属元素。
·除稀有气体元素外，周期表右上方主要为非金属元素，左下方主要为金属元素
环节七 总结概括
原子结构
反映
决定
元素周期表
（元素位置）
结构
规律
核外电子排布
核电荷数

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