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第一章 原子结构与性质
1.1.1能层与能级 基态与激发态 原子光谱
新人教化学选择性必修二《物质结构与性质》
激光是20世纪以来继核能、信息技术、生物技术等之后人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”。
激光的产生与原子核外电子跃迁释放能量有关。
温故知新：原子核结构的演变
“葡萄干布丁”模型（汤姆生1904）
电子分布在均匀的同样多的正电荷连续体内
实心球模型（道尔顿1803）
原子是坚实不可再分的
1
2
行星（核式）模型（卢瑟福1911）
质量主要集中在核上， 电子沿不同轨道运转
3
电子分层排布模型（波尔1913）
核外电子在特定轨道上绕核高速运动
4
电子云模型（薛定谔1926）
电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性
5
一、能层
1、能层
（1）概念：
多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。
电子层
能层
用n表示
（2）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　 O P Q
最多电子数 2=2×12 8=2×22　 18=2×32 32=2×42　 50=2×52 72=2×62 98=2×72
能层越高,电子的能量越高。
能量的高低顺序为E(K)①能量规律
②数量规律
每层容纳的电子数不超过2n2（n为能层序数）
玻尔——核外电子分布分层排布的原子结构模型
①原子中的电子在具有确定能层上绕原子核运动，并且不辐射能量
②在不同能层上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量值是不连续的
③只有当电子从一个轨道（Ei）跃迁到另一个轨道（Ej）时，才会辐射或吸收能量
二、基态与激发态　原子光谱
1、能量最低原理
原子的电子排布遵循能量最低原则使整个原子的能量处于 状态
最低
2、基态原子与激发态原子
原子
基态原子（稳定）
激发态原子（不稳定）
处于最低能量
处于较高能量
吸收能量
释放能量
基态原子
激发态原子
吸收能量
释放能量
能量较高
能量最低
3、光谱与光谱分析
基态
K
L
M
N
激发态
K
L
M
N
能量
能量
K
L
M
N
光
K
L
M
N
不稳定
吸收能量
电子跃迁
释放能量
光
能量
能量
基态
激发态
激发态原子不稳定，易 能量变为基态原子，其能量可转化为 。
释放
光
E=hv
思考：为什么钠的焰色试验出现黄光？锂为紫红色？
不同元素的原子，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发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。
发射光谱:暗背景、亮线
吸收光谱:亮背景、暗线
4、原子光谱
频率相同,线状不连续。
【思考】（1）同一元素发射光谱和吸收光谱有什么异同？
Li、He、Hg发射光谱
Li、He、Hg吸收光谱
钠原子中处于n=4的状态上的核外电子跃迁到n=3的状态，会产生多条谱线，为什么？
同一能层的不同电子所具有的能量存在差异
三.能级
(1)分类依据：
在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能 ，还可以把它们分成 。
不同
能级
能层是楼层，能级是楼梯的阶梯
(电子亚层)
(2)符号 ：任一能层的能级都是从 s 能级开始，依次称p、d、f、g能级……
ns、np、nd、nf...(n代表能层)
能级数=该能层序数
第一能层有__个能级，即____
第二能层有__个能级，即_______
1s
2s、2p
1
2
能层 K L M N O 能级 …
最多容纳电子 …
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
2
2
6
2
6
10
2
6
14
10
2
6
2
8
18
32
2n2
s能级最多容纳的电子数为2
p能级最多容纳的电子数为6
d能级最多容纳的电子数为10
f能级最多容纳的电子数为14
(3)表示方法及各能级最多容纳的电子数
1、在每一能层中，能级符号的顺序是：ns、 np、nd、nf……(n代表能层)
2、任一能层的能级总的从s能级开始:能级数=该能层序数
5、不同能层中，能级的能量高低是 1s<2s<3s<4s….
3、各能级所在能层的取值
ns(n≥1)
np(n≥2)
nd(n≥3)
nf(n≥4)
4、每一能层最多可容纳2n2个电子，以s、p、d、f……排序的各能级可容
纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍
2p<3p<4p…
6、在同一能层中，能级的能量高低是 ns【归纳与拓展】
四、原子光谱的应用
(1)发现新元素
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的篮光和红光。
1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。
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。
(2)检验元素
不同元素的焰色试验
光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
(3)生产生活
烟火
霓虹灯
②各能级(s、p、d、f ……)上所能容纳的电子数依次为1、3、 、7…… 的2倍。( )
①原子核外电子按能量不同分为不同的能层，同一能层又按能量不同分为不同的能级。（ ）
√
③能层离核越近能量越低。（ )
④同一能层的电子能量一定相同。( )
×
⑤同一原子中，同一能层同一能级的电子能量一定相同。( )
⑥第 能层最多能容纳的电子数为 ，所以钠原子的第三能层填有18个电子（ ）
课堂练习1、判断正误
√
√
×
√
课堂练习2、下列能级符号书写错误的是( @45@ )。
A. B. C. D.
B
课堂练习3、判断正误
(1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一(　　)
(2)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关(　　)
(3)产生激光的前提是原子要处于激发态(　　)
(4)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量(　　)
×
√
√
√
一、 能层与能级
能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p ...
最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6
2 8 18 32 50 二、基态与激发态 原子光谱
基态原子
激发态原子
吸收能量
释放能量
发射光谱
吸收光谱
能量较高
能量最低
【课堂小结】

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