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第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
4. 1. 1 原子结构
学习目标
1、知道原子的结构及构成原子的微粒间的关系；根据原子核外电子的排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图。了解预测、假设、模型等方法在科学家研究原子结构中的作用。
2、知道质量数和 的含义。
科学史话：原子结构模型的演变
道尔顿
【1766.9.6 - 1844.7.27】
“实心球”模型
道尔顿原子模型(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
科学史话：原子结构模型的演变
汤姆孙
【1856.12.18 - 1940.8.30】
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
克鲁克斯管
阴极射线管
“葡萄干面包”模型
科学史话：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的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样
卢瑟福
【1871.8.30 - 1937.10.19】
α粒子散射实验
“核式结构”模型
① 原子核体积很小，原子不是实心的，原子内部空间很大，绝大部分是空的
② 原子中心有个带正电荷的原子核，α粒子途经原子核附近受到斥力改变方向
③ 原子核质量比α粒子大很多，α粒子碰撞到原子核被弹回来
α粒子散射图景
“核式结构”模型
科学史话：原子结构模型的演变
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
玻尔
【1885.10.7 - 1962.11.18】
“分层结构”模型
科学史话：原子结构模型的演变
电子云模型(1925年 - 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
“电子云”模型
坚实不可再分的实心球
平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子
带正电荷的核位于中心，质量主要集中在核上，电子沿不同轨道运转
电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动
电子云模型
（1935年）
电子绕核做高速运动，没有确定的轨道
道尔顿模型
（1803年）
汤姆逊模型
（1904年）
卢瑟福模型
（1911年）
玻尔模型
（1913年）
科学史话：原子结构模型的演变
科学史话：原子结构模型的演变
通过回顾，每一种模型都体现了当时科学家们对原子的认识，科学家在研究原子结构的过程中，都是根据实验事实经过科学猜想和证据推理建构模型，用模型解释事实，当出现新的不能解释的事实，再修正模型，这种科学的研究方法是值得我们学习的
实验事实
科学猜想
证据推理
1、原子的构成
一、原子结构
原子
原子核
核外电子
质子
中子
(1个质子带1个单位正电荷)
(不带电)
(1个电子带1个单位负电荷)
原子核所带的电荷数，称为核电荷数
质子数
=
按照核电荷数由小到大给元素编号，得到原子序数
原子序数 = 核电荷数 = 质子数
(不显电性)
★ 原子中：核电荷数 = 质子数 = 核外电子数 = 原子序数
质子
中子
电子
【思考】
1、比较质子、中子、电子相对质量的数据， 你发现什么异同点？
2、原子的质量由哪些微粒决定？
微粒 质子 中子 电子
质量/kg 1.673 × 10-27 1.675 × 10-27 9.109 × 10-31
相对质量 1.007 1.008 0.0005484
电量/C 1.602 × 10-19 0 1.602 × 10-19
电荷 +1 0 -1
① 质子、中子、电子的质量非常小
② 质子和中子的质量基本相等，相对质量近似为“1”
③ 电子的质量几乎可以忽略不计
④ 原子的质量主要集中在原子核上
2、质量数
一、原子结构
实质：如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，常用（A）表示
质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N)
原子 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A) 相对原子质量
F 9 10 18.998
Na 11 12 22.990
Al 13 14 26.981
19
23
27
相对原子质量 ≈ 质量数
质量数 ———
3、原子的表示方法 —— 表示出元素、质子、中子、电子
一、原子结构
—— 元素符号
质子数 ———
原子 质子数(Z) 中子数(N) 表示方法
F 9 10
Na 11 12
Al 13 14
微粒 质量数 质子数 中子数 电子数



1、填表：
80
35
45
35
23
11
12
10
32
16
16
18
1
1
0
1
【注意】离子的核外电子数：
Z + n
Z - n
2、cg 电子数为 ，中子数为 。
3、等物质的量的16Oa、18Ob中子数之比为6 : 5，
则a : b为 。
4、美国科学家将两种元素铅和氪的原子核对撞，获得了一种质子数为118，质量数为293的超重原子，该原子原子核内的中子数和核外电子数之差是（ ）
A. 57 B. 47 C. 61 D. 293
3 : 2
A
质量数
质子数
(核电荷数)
化合价
离子所带电荷数
±m
n±
b
1个Xb分子中有b个X原子
微粒符号各位置的意义：
请画出1 - 20号元素的原子结构示意图？
原子结构示意图
粒子符号
原子核
核内质子数或核电荷数
M层电子数
电子层
二、原子核外电子分层排布规律
1、 电子层
在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层
电子层模型示意图
离核由近到远
电子能量由低到高
能量规律：
电子层数
二、原子核外电子分层排布规律
2、核外电子排布规律
① 能量规律(能量最低原则)
电子一般尽先排在能量低的电子层，只有内层排满才排较高能量的电子层
+3
2
1
+3
1
2
二、原子核外电子分层排布规律
2、核外电子排布规律
② 数量规律(能量最低原则)
核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数 K L M N O P
2 氦 He 2
10 氖 Ne 2 8
18 氩 Ar 2 8 8
36 氪 Kr 2 8 18 8
54 氙 Xe 2 8 18 18 8
86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8
① 当K层为最外层时，电子数不超过 个，其他层为最外层时，电子数最多不超过____个；
② 次外层最多容纳 个电子；倒数第三层电子数不能超过 个。
③ 每层最多容纳 个电子。
2
8
18
2n2
32
原子核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上，然后由内向外依次排布在能量较高的电子层上。即按K → L → M → N……顺序排列
原子核外电子分层排布规律
能量规律
数量规律
★ 以上规律是相互联系的，不能孤立地机械套用
① 各电子层最多容纳2n2(n为电子层数)个电子
② 最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)
③ 次外层最多能容纳的电子数为18个
④ 倒数第三层最多能容纳的电子数为32个
1、请画出33号元素的原子结构示意图？
2、若有第八周期，其排满的最后一个元素原子结构为 ？第八周期应有 种元素？
+2
2
+10
2
8
+18
2
8
8
+36
2
8
18
8
+54
2
8
18
18
8
+86
2
8
18
32
18
8
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Og
+118
2
8
18
32
32
18
8
+168
2
8
18
32
50
32
18
8
168
3、符合示意图 的常见微粒有哪些？
+X
2
8
原子：Ne
阳离子：Na+、Mg2+、Al3+
阴离子：F-、O2-、N3-
常见的“10电子”“18电子”微粒
① “10电子” 微粒
② “18电子” 微粒
常见的“10电子”“18电子”微粒
4、有aXm+和bYn-两种元素的简单离子，若它们的电子结构相同，则下列关系正确的是（ ）
A. b - a = n + m B. a - b = n + m
C. b - a = n - m D. a + b = n - m
B
利用“阴上阳下”推断原子序数的关系
具有相同电子层结构的离子，如aX(n + 1)+、bYn+、cZ(n + 1)-、dMn-的电子层结构相同，在周期表中位置关系为：
…
…
bY
aX
cZ
dM
a - (n + 1) = b - n = c + (n + 1) = d + n
则它们的原子序数关系为：a > b > d > c
1、在1 ~ 18号元素中几种特殊的原子结构
原子结构特点 元素符号
最外层电子数为 1 的原子
最外层电子数是次外层电子数 3 倍
最外层电子数是电子层数 3 倍的原子
次外层电子数是最外层电子数 2 倍的原子
内层电子总数是最外层电子数 2 倍的原子
电子层数与最外层电子数相等的原子
电子层数是最外层电子数 2 倍的原子
最外层电子数是电子层数 2 倍的原子
最外层电子数与次外层电子数相等的原子
H、Li、Na
O
O
Li、Si
Li、P
H、Be、Al
Li
He、C、S
Be、Ar
2、填表：
符号 质子数 中子数 质量数 电子数 核电荷数
Z
A - Z
A
Z
Z
b
a - b
a
b - m
b
d
c
c - d
d + n
d
17
17
37
20
17
3、填表
微粒符号 S2- Mn+ Mm- H2O NH4+ OH-
质子数 （核电荷数） 6 13 x
核外电子数 6 10 y
C
Al3+
16
18
x - n
y - m
10
10
11
10
9
10
4、已知R2+核内共有N个中子，R的质量数为A，确定mg R2+中含有电子的物质的量为（ ）
C
5、核内中子数为N的R3+，其质量数为A，它的mg氧化物中所含电子的物质的量是（ ）
B

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