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第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
课时一 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
学习目标
1.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征，能从电子跃迁角度初步解释原子光谱的形成。
2.通过核外电子能量的分析，理解基态与激发态的含义与关系。
3.通过光谱实验事实，认识原子结构与核外电子排布，理解能层、能级及两者间关系。
01
原子理论发展史
电子云模型
波尔原子结构理论
01
原子理论发展史
公元前
1803
1904
1911
1913
汤姆孙
玻尔
道尔顿
卢瑟福
原子诞生
宇宙
Democritus
1936
马德隆
科学理论不断发展 科学家对科学本质不懈追求
科学家在科学创造中的丰功伟绩
能层与能级
02
能层与能级
【思考 讨论】
回忆原子相关知识
Na
+11
2 8 1
原子：化学变化中最小的粒子
化学反应的实质：原子的重新组合
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)
02
能层与能级
原子核外电子有什么排布规律？
（1）各电子层最多能容纳2n2个电子。
（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）；
次外层电子数最多不超过18个；
倒数第三层不超过32个。
（3）核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层，
然后才由里往外，依次排在能量较高电子层。
而失电子总是先失最外层电子。
02
能层与能级
玻尔模型
电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。
能层：
就是电子层。
1）能层
核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层。
然后才由里往外，依次排在能量较高电子层。
失电子总是先失最外层电子。
02
能层与能级
请填写下表，并将各能层按能量由低到高排序。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多可容纳电子数
K
L
M
N
O
P
Q
2
8
18
32
50
72
98
1、第n层最多可容纳的电子数为2n2
2、将能量按从低到高排序为：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
即离原子核越近，能量越低。
能层越高，电子层的能量越高
02
能层与能级
（1）各能层最多能容纳2n2个电子。
（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）；
次外层电子数最多不超过18个；
倒数第三层不超过32个。
（3）核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的能层，
然后才由里往外，依次排在能量较高能层。
而失电子总是先失最外层电子。
核外电子在能层中的排布规律
02
能层与能级
能层中填充电子表示方法——原子结构示意图
02
能层与能级
2）能级
多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同。
能级符号按照s、p、d、f、g……排序
1.任一能层的能级总是从s开始。
2.能级符号前面用数字表示能层序数。
【例】：K层中只有1s能级，L层中有2s和2p能级
能级数=能层序数
02
能层与能级
【思考 讨论】
能级的符号和所能容纳的最多电子数：
能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
E(ns) E(np) E(nd) E(nf)
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
<
<
<
02
能层与能级
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？
能层的能级数等于该能层序数。
一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。
【思考 讨论】
02
能层与能级
2.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？
以s、p、d、f为符号的各能级可容纳的最多电子数依次 为1、3、5、7的二倍。
3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数相同。
【思考 讨论】
02
能层与能级
3.第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？
各能级最多容纳多少个电子？
第五能层最多可容纳50个电子；
5个能级；
各能级最多容纳电子数分别为2,6,10,14,18个。
【思考 讨论】
02
能层与能级
①任一能层的能级总是从 能级开始，能级的字母代号总是按s、p、d、
f......排序的，字母前的序数是它们所处的能层序数。
②能级数等于该能层序数n。
③每个能级最多可容纳的电子数依次为自然数中的奇数列 、 、 、 ...
的2倍。
④不同能层中符号相同的能级最多容纳的电子数相同。
⑤多电子原子中，同一能层不同能级的能量顺序 :
E(ns) E(np) E(nd) E(nf)
s
1
3
5
7
<
<
<
不同能层相同能级的能量顺序 E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
小结
基态&激发态 原子光谱
03
基态&激发态 原子光谱
一些生活中的光现象
霓虹灯
激光
03
基态&激发态 原子光谱
1）原子光谱的产生
处于能量最低状态的氢原子。
激发态
K
L
M
N
能量
基态
基态原子吸收能量，电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。
当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。
基态氢原子：
03
基态&激发态 原子光谱
光
K
L
M
N
光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
1）原子光谱的产生
03
基态&激发态 原子光谱
原子光谱：
不同元素的原子，其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。
锂、氦、汞的发射光谱
Li
He
Hg
通常原子处于基态，但在受到热能、电能的激发时，原子吸收能量会跃迁到能级较高的激发态，激发态的原子不稳定，很快再跃迁回到较低能级乃至基态，同时释放出特定频率的光。
hν = E2-E1
03
基态&激发态 原子光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
通常原子处于基态，当用光线照射某种原子时，原子会吸收特定频率的光，从基态跃迁到某一能量较高的激发态。这两个能级间的能级差（E2-E1）恰好等于该光的能量hν 。不同原子的能级差不同，所吸收的光的频率也不同。
03
基态&激发态 原子光谱
夫琅禾费线
太阳光谱是原子的吸收光谱，为什么是离散的谱线而不是连续的的呢？
03
基态&激发态 原子光谱
假设原子中的电子只能沿着特定轨道绕核旋转，在此轨道上电子不释放也不吸收能量，这种状态叫定态。原子的各定态能量都是特定数值，即是量子化的，不连续。而原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的。
玻尔理论
03
基态&激发态 原子光谱
2）原子光谱的应用
激发态
基态
灼
烧
利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
应用：焰色试验。
利用元素的发射光谱
释放能量（光）
03
基态&激发态 原子光谱
2）原子光谱的应用
He 氦
发现新元素
03
基态&激发态 原子光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
生活中的光现象
烟花
激光
LED灯
课堂练习
04
课堂练习
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)能层就是电子层，包含不同的能级(　　)
(2)能层越高，离原子核越远(　　)
(3)ns、np、nd最多容纳的电子数均为2(　　)
(4)每一能层均包含s、p、d、f能级(　　)
√
√
×
×
04
课堂练习
2.下列能层中，不包含 p 能级的是(　　)
A．K能层 B．L能层
C．M能层 D．N能层
A
3.下列能级符号表示正确的是( )
A. 6s B.2d C. 3f D.1p
A
04
课堂练习
4．下列有关电子层的说法不正确的是(　　)
A．在量子力学理论中，用量子数n来描述电子离核的远近，称为能层（电子层）
B．n的取值为正整数1、2、3、4、5、6等，对应的符号分别为K、L、M、N、O、P等
C．n越大表示该电子层上的电子离核的平均距离越远、能量越高
D．当n相同时，电子所具有的能量也一定相同
D
04
课堂练习
5. 已知n为能层序数,下列有关认识正确的是(　　)
A.各能层含有的电子数为2n2
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f......的顺序依次为自然数1、3、5、7......的2倍
D
04
课堂练习
6.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
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
√
04
课堂练习
7.下列说法中有错误的是
A.某原子K层上只有一个电子
B.某离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍
C.某原子M层上的电子数为L层电子数的4倍
D.存在核电荷数与最外层电子数相等的离子
√
04
课堂练习
8.下列各能层不包含d能级的是A. O能层 B. P能层
C. M能层 D. K能层
√
9.下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是
A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s
C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f
√
04
课堂练习
10.以下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凸透镜聚光　 ⑤燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑥日光灯通电发光　
A.①③⑤⑥ B.②④⑤
C.①③④⑥ D.①②③⑤⑥
√
04
课堂练习
11.(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为m，次外层电子数为n；B元素原子的M层(有电子)电子数为m－n－1，L层电子数为m＋n＋2，则A为____(填元素符号，下同)，B为_____。
C
Na
(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，则X、Y分别为____、_____。
N
Mg
感谢观看
THANK YOU

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