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(共48张PPT)
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
第二节 元素周期律
第三节 化学键
新课标人教版必修一
1、原子结构
2、元素周期表
3、核素
4、碱金属元素
5、卤族元素
第一节 原子结构与元素周期表
英国化学家道尔顿，1766出生在英国的一个贫穷的农民家庭；乡村小学毕业为道尔顿的最高学历。终身以家庭教师为生，自办私塾25年名盛而不富。直到1833年戴维，法拉第为之请命才获得政府养老金。
科学视野
道尔顿的近代科学原子论
道尔顿原子模型：
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。
物质都是由最小的不能再分的粒子—原子构成
——道尔顿的原子模型
道尔顿
(1766~1844)
化学的新时代是从原子论开始，近代化学之父不是拉瓦锡，而是道尔顿。 ——恩格斯
人类认识原子的历史进程
人类在认识自然和改造自然的过程中，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。
随着人类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。
思考1、从原子结构模型的演变你想到了什么？
原子结构与元素周期表
第一课时
原子结构
走进《必修1》，探索无机世界的奥秘，从学习原子结构与元素周期表开始！
周期表与核外电子排布
1-18号元素核外电子排布
知识回顾
讨论1、在离子中质子数不等于电子数，粒子带电荷；那么构成物质基本粒子有哪些？
原子核不是构成原子的基本粒子，每个原子只有一个原子核
原 子是由基本粒子质子、中子、核外电子构成，其中质子和中子构成原子核。
原子结构
原 子
(不显电性)
核外电子 Z个 (负电荷)
原子核
(带正电荷)
中子 N个(不带电荷)
质子 Z个(正电荷)
导入
Leading-in
基本粒子的电性：
构成原 子的粒子 核外电子 原子核 质子 中子
基本粒子及其电性
质量(kg)
相对质量
1、构成原子的基本粒子
新课
New class
一、原子结构
一个电子带一个单位负电荷
9.109×10-31
1/1836
一个质子带一个单位正电荷
不显电性
1.675×10-27
1.673×10-27
1.007 ≈1
1.008 ≈1
构成原子的基本粒子：质子、中子、电子
忽略电子质量，原子的质量主要集中在原子核
原子结构
原子核不是构成原子的基本粒子，每个原子只有一个原子核
(1)粒子间的数量关系
在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在的关系
核电荷数(Z) ＝质子数＝核外电子数
质子 Z个
中子 (A-Z)个
其运动空间几乎占据了原子的整个体积
几乎集中原子的全部质量
原子
质子数决定元素的种类
质子数和中子数决定原子的种类
原子结构
1、构成原子的基本粒子
原子的构成：
质子数决定元素的种类，质子数和中子数决定原子的种类，最外层电子数决定化学性质。
原子核
核外电子 Z个
1、构成原子的基本粒子
原子结构
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
电量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0
(2)粒子间的质量关系
质量数：对质子和中子的相对质量取整数相加的数值。
相对原子质量≈质量数(A) ＝质子数(Z)＋中子数(N)
如果忽略电子的质量：原子质量≈原子核质量＝质子的质量＋中子的质量
即A ＝Z＋N
(3)电性关系
①原子中：原子呈电中性
质子数 == 核外电子数
②阳离子：带正电荷
原子失电子后，原子核内质子数大于核外电子数，粒子带正电荷。
质子数 == 核外电子数＋电荷数
③阴离子：带负电荷
原子得电子后，原子核内质子数小于核外电子数，粒子带负电荷。
质子数 == 核外电子数－电荷数
原子结构
1、构成原子的基本粒子
2、原子的表示方法
(1)原子的表示
质子数
质量数
元素
原子结构
X
AZ
粒子符号 质子数(Z) 中子数(N) 质量数 (A) 核外电子数
Na 11 12 23 11
Cl
23
11
37
17
思考2、如果是简单离子，各微观粒子数又如何变化？
17
20
37
17
核外电子数＝质子数＝核电荷数
Xn±
AZ
2、原子的表示方法
(2)离子的表示
原子结构
质子数
质量数
离子所带电荷
粒子符号 质子数(Z) 中子数(N) 质量数 (A) 核外电子数
Na+ 11 12 23
Cl-
23
11
37
17
17
20
37
18
①阳离子：核外电子数＝质子数－核电荷数
②阴离子：核外电子数＝质子数＋核电荷数
数量关系：
10
最外层满足2或8个电子的稳定结构
质量数
质子数
微粒
氯原子
硫离子
钠离子
35
17
中子数
电子数
23
12
32
35
45
18
18
17
10
16
16
80
11
35
Br
80
35
巩固训练
Consolidate exercise
训练1、根据构成原子各粒子间的关系，填写下表中的空白
训练2、已知 R 原子有 b 个中子，R2+核外有 a 个电子。表示 R 原子符号正确的是( )
A. R B. R C. R D. R
b
a
a+b-2
a-2
a+b+2
a+2
a+b
a-2
巩固训练
Consolidate exercise
C
(1)电子层
3、核外电子的排布
在多电子的原子中，电子分别在能量不同的区域内运动。
我们把核外电子运动的不同的区域简化为不连续的壳层叫做电子层。
图4-1(P92)：电子层模型示意图
因各电子层的能量不同，电子层也叫能层
原子结构
①电子层的表示方法：用n表示
分别用n ＝1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层。
3、核外电子的排布
(1)电子层
电子层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多容纳电子数 2 8 18 32 50 … …
电子层的能量由里向外依次升高
②电子的能量：在多电子的原子中，核外电子的能量各不相同。
在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高。
高处不胜寒；最外层能量高，不稳定，易失电子
原子结构
外层电子能量高，第七层即Q层电子能量最高
内层电子能量低，第一层即K层电子能量最低
③核外电子的分层运动
在多电子的原子里，核外电子的能量是不同的，能量低的电子在离核近的电子层运动，能量高的电子在离核远的电子层里运动。
电子层
划分
符号：
电子层：
能量：
离核距离：
K L M N O P Q
1 2 3 4 5 6 7
低———————→高
近———————→远
(1)电子层
原子结构
核外电子这样的分层运动也叫分层排布
在多电子原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。
(1)电子层
④能量最低原则
在多电子的原子里，电子总是最先排能量低的电子层，由里往外再排能量高的电子层。
ⅰ.电子层能量与电子排布：核外电子优先排能量低的电子层，后排能量高的电子层。
核外电子一般先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。
ⅱ.电子能量与电子排布：电子能量的高低不同，离核远近的空间区域也不同。
能量越高的电子，排在离核越远的电子层里
原子结构
3、核外电子的排布
训练2、下列关于多电子的核外电子的运动规律的叙述正确的是( )
①核外电子是分层运动的 ②所有电子在同一区域里运动 ③能量高的电子在离核近的区域内运动 ④能量低的电子在离核近的区域内运动
A. ① ④ B. ② ③ C. ① ③ D. ② ④
巩固训练
Consolidate exercise
A
思考与交流
思考与讨论
(课本P93)
讨论2、下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中你能发现什么规律？
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
思考3、分析得出核外电子排布有哪些规律？
最外层电子数不超过 8个(K层不超过2个)
次外层电子数不超过 18个
倒数第三层不超过 32个。
(2)核外电子排布规律：适合1～20号元素的原子
①各电子层： 每一层最多容纳电子数 2n2个
②最外层： 最外层电子数不超过 8个(K层不超过2个)
③次外层：次外层电子数不超过 18个
④倒数 第三层：倒数第三层不超过 32个
一低四不超
电子层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多容纳 的电子数 2 8 18 32 50 … …
2×12
2×22
2×32
2×42
2×n2
2×52
原子结构
排布规律：
1～20号元素核外电子的排布规律
助记词
核外电子排布规律可简记为“一低四不超”
①原子结构示意图：用小圆圈表示原子核，圆圈内的数字表示核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数，这样的图示称为原子结构示意图。
例如：钠原子的结构示意图
+11
2
8
1
Na
K L M
粒子符号
电子层数
各电子层排布的电子数
原子核
核电荷数
图4-2(课本P92)：钠原子核外电子排布
原子结构
(3)核外电子排布的表示方法——结构示意图
②离子结构示意图
原子得到电子形成阴离子，失去电子形成阳离子，但原子核不变。
离子结构示意图与原子结构示意图的写法相同，只是核内质子数不等于核外电子数。
Mg2+
Cl-
ⅰ.阳离子：核外电子数小于核电荷数；
ⅱ.阴离子：核外电子数大于核电荷数；
其差值均为离子所带的电荷数。
例如：Mg2＋和Cl－的结构示意图
原子结构
(3)核外电子排布的表示方法——结构示意图
ⅰ.粒子符号：微粒符号表示错误，如将Na+写成Na等。
ⅱ.原子核电性：圆圈内核电荷数未带“＋”号或写成“－”号。
ⅲ.电子排布：未遵从核外电子排布规律或对规律的理解片面。
③书写结构示意图的常见错误
电子式的书写：
(4)最外层电子的表示方法：用电子式表示
︰
[ Cl ]
︰
︰
︰
1~20号元素的核外电子排布应满足“一低四不超”
如Cl-
原子结构
(3)核外电子排布的表示方法——结构示意图
以后课程中讲解
思考4、用原子结构示意图表示1～20号元素的核外电子排布
训练3、根据上述规律，写出33号元素As原子的原子结构示意图
巩固训练
Consolidate exercise
原子序数＝核电荷数＝质子数 ＝核外电子数
As
由于第一层最多只能排2个电子， 因而He的最外层是2电子的稳定结构，而Ne、Ar的最外层是8个电子的稳定结构。
11-18号元素，从Na 到Ar有3个电子层，随原子序数的递增，最外层电子数由1个增加到8个，达最外层8个电子的稳定结构。
3-10号元素，从Li 到Ne有2个电子层，随原子序数的递增，最外层电子数由1个增加到8个，最终达最外层8个电子的稳定结构。
1-2号元素，从H到He只有1个电子层，最外层电子数由1个增加到2个，最终达最外层2个电子的稳定结构。
(3)元素核外电子排布情况
随原子序数的递增核外电子排布呈周期性变化
原子结构
拓展
Open up an exhibition
1-18号元素原子结构示意图
短周期元素的原子结构
思考2、请画出19号K和元素20号元素Ca的原子结构示意图
讨论2、观察该表中的原子结构，思考横行和纵行有哪些规律？
每一横行原子电子层数相同，每一纵行原子最外层电子数相同。
训练4、某元素元素的最外层电子数为次外层电子数的3倍，则该元素原子核内的质子数是( )
A. 3 B. 7 C. 8 D. 10
巩固训练
Consolidate exercise
C
拓展
Open up an exhibition
原子核外电子排布的特点
(1)最外层电子数和次外层电子数相等的原子有：
(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是：
(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是：
(4)最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是：
(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子是：
1～20号元素的原子核外电子排布的特点主要有以下几个方面：
Be、Ar
C
O
Ne
Li、Si
(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子是：
(7)电子层数和最外层电子数相等的原子是:
(8)电子层数是最外层电子数2倍的原子是：
(9)最外层电子数是电子层数2倍的原子是：
(10)最外层电子数是电子层数3倍的原子是:
Li、P
H、Be、Al
Li、Ca
He、C、S
O
原子结构
1～20号元素的原子核外电子排布的特点主要有以下几个方面：
(4)等电子粒子：1～20号元素
①与稀有元素原子结构相同的简单粒子
ⅰ.与He原子电子层结构相同的粒子：2e-
H- Li+ Be2+
ⅱ.与Ne原子电子层结构相同的粒子：10e-
F- O2- N3- Na+ Mg2+ Al3+
ⅲ.与Ar原子电子层结构相同的粒子：18e-
Cl- S2- P3- K+ Ca2+
②常见的“10电子”的粒子
ⅰ.分子：Ne HF H2O NH3 CH4
ⅱ.阳离子：Na+ Mg2+ Al3+ NH4+ H3O+
ⅲ.阴离子：F- O2- N3- OH- NH2-
原子结构
②常见的“18电子”的粒子
ⅰ.分子：Ar HCl H2S PH3 SiH4 F2 H2O2 N2H4 C2H6 CH3F CH3OH
ⅱ.阳离子：K+ Ca2+
ⅲ.阴离子：Cl- S2- HS- P3-
常见的“10电子”粒子还可以这样来划分
ⅰ.一核10电子粒子：Ne F- O2- N3- Na+ Mg2+ Al3+
ⅱ.二核10电子粒子： HF OH-
ⅲ.三核10电子粒子： H2O NH2-
ⅳ.四核10电子粒子： NH3 H3O+
ⅴ.五核10电子粒子： CH4 NH4+
原子结构
训练4、与OH-具有相同的质子数和电子数的粒子是( )
A. H2O B. F- C. Na+ D. NH3
巩固训练
Consolidate exercise
B
原子结构模型的演变
原子结构模型是科学家们根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象描摹而构建的揭示原子本质的认知模型。人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。下列几种原子模型是人类对原子结构认识的演变过程。
(1)道尔顿的近代科学原子论
英国科学家道尔顿的原子结构的实心球体模型(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
(课本P94)
填写资料《微点》
物质都是由最小的不能再分的粒子—原子构成
电子是一种带负电、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，其中镶嵌着许多带负电荷的电子，中和了正电荷电荷，从而形成了中性原子。
汤姆生
(1856~1940)
英国物理学家汤姆孙，电子的发现者。1856年12月18日生于英国曼彻斯特，十四岁进入了曼彻斯特大学。1880年他以第二名的成绩取得剑桥大学学位，两年后被任命为大学讲师。
汤姆生的枣糕模型 (或果仁面包模型)
(2)汤姆孙原子结构的葡萄干面包(或枣糕)模型
原子结构
卢瑟福原子模型 ：
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。
卢瑟福
(1871~1937)
卢瑟福原子模型又称行星原子模型
(3)卢瑟福原子结构的行星结构模型
原子结构
英国科学家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。
原子的全部正电荷和几乎所有的质量都集中在一个很小的核上。这个很小的核就是原子核。
α粒子散射实验(1909年)
——原子有核
卢瑟福的原子行星结构
电子绕核作高速运动
射入α粒子束
科学视野
α粒子束
丹麦物理学家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
玻尔原子模型
当原子中只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；
当原子中有多个电子时，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。
玻尔(N.Bohr)
1885~1962
玻尔的原子模型
电子层
原子核
(4)玻尔原子结构的分层结构模型
原子结构
目前已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。
(5)薛定谔原子结构的电子云模型
奥地利物理学家薛定谔提出了现代物质结构学说。电子在原子核外很小的空间内做高速圆周运动，其运动没有确定的轨道，只能用量子力学来描述。
原子结构
现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。
——现代物质结构学说
科学视野
现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。
氢原子电子云
氢原子电子云模型
电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。
如氢原子的电子云
氢原子电子云为球形对称
电 子 云 模 型
实验事实
科学猜想
证据推理
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。
原子结构模型的演变
建构模型：
目前，科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。
课 堂 小 结
板书提纲
Blackboard-writing outline
一、原子结构
1、构成原子的基本粒子
构成原子的基本粒子是质子、中子、电子
2、原子的表示方法
标明质量数(A)和质子数(Z)
(1)数量关系：原子呈电中性，所以在原子中
核电荷数(Z) == 核内质子数 == 核外电子数
(2)质量关系：质量主要集中在原子核上
质量数(A) == 质子数(Z)＋中子数(N)
(3)电性关系：原子呈电中性
质子数 == 核外电子数
X
AZ
②能量最低原则：在多电子的原子里，电子总是最先排能量低的电子层，由里往外再排能量高的电子层。
①核外电子的分层运动：在多电子的原子里，核外电子的能量是不同的，能量低的电子在离核近的电子层运动，能量高的电子在离核远的电子层里运动。
3、核外电子的排布
(2)原子或离子结构示意图
(1)电子层： K、L、M、N、O、P、Q
③核外电子排布规律(适合1～20号元素)
会画1～20号元素原子及离子结构示意图
原子结构
练习1、下列关于 19F- 微粒的叙述正确的是( )
A. 质量数为19，电子数为9
B. 质子数为9，中子数为10
C. 质子数为9，电子数为9
D. 中子数为10，电子数为8
9
B
练习2、歼-20将 209Po 涂于表面以屏蔽雷达，起到隐蔽作用。该Po(钋)原子核外电子数是( )
A. 42 B. 84 C. 125 D. 209
84
B
练习3、 (双选)下列有关叙述中不正确的是 ( )
A. 37Cl与39K具有相同的中子数
B. 14C原子与14N原子中所含中子数相同
C. H3O+与OH-具有相同的质子数和电子数
D. O22-与S2-具有相同的质子数和电子数
B C
练习4、有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，A和B分别是( )
A. 硅原子和钠原子
B. 硼原子和氢原子
C. 碳原子和铝原子
D. 氮原子和氧原子
C

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