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第一章 原子结构与性质
第一节 原 子 结 构
第1课时 原子结构与原子光谱
人教版高中化学选必二
1803年
道尔顿
1904年
1911年
1913年
1926～1935年
汤姆孙
卢瑟福
波尔
薛定谔
实心球模型
葡萄干面包模型
行星式模型
原子轨道模型
现代电子云模型
人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。
提出电子
没有确定轨道
提出电子分层运动
电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。
提出原子坚实的、不可再分实心球
确认电子平均分布着正电荷的粒子，镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成中性原子。
确认原子核发现质子
中心有一个带正电荷的核，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。
问题：多电子原子里，原子核外电子排布有什么规律？
不是真实存在的，只是为了研究方便假设的
原子核
电子层
四
三
二
一
电子层数 1 2 3 4 5 6 7
字母代号 K L M N O P Q
离核远近 能量 电子数 低 高
近 远
能量规律
2
8
18
32
2n2
①K层为最外层时不超过2个，其余最外层电子数不超过8个。
②次外层电子数不超过18个(当K层为次外层时不超过2个)。
③倒数第三层电子数不超过32个。
数量规律
任务一 基态 激发态 原子光谱
△E
位置和能量是连续的
△E1
△E2
△E3
△E4
位置和能量是不连续的
任务一 基态 激发态 原子光谱
1. 基态原子：处于最低能量状态的原子。
2. 激发态原子：基态原子吸收能量，电子跃迁到较高能量状态，变成激发态原子。
3. 吸收光谱：电子从基态或较低能量的激发态跃迁到较高能量的激发态时，吸收光源中某些波长的光，形成吸收光谱。
4. 发射光谱：电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，释放光源中某些波长的光，形成发射光谱。
激发态
基态
K
L
M
吸收能量
吸收光谱
基态
发射光谱
释放能量
Li
He
Hg
任务一 基态 激发态 原子光谱
5. 原子光谱
不同元素原子的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。
基态原子
激发态原子
电子吸收光能
电子放出光能
吸收光谱
发射光谱
Li、He、Hg发射光谱
Li、He、Hg吸收光谱
特征:暗背景, 亮线,
线状不连续
特征:亮背景, 暗线,
线状不连续
吸收光谱：彩底黑线
发射光谱：黑底彩线
同种元素发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线处于相同位置。
任务二 原子光谱研究核外电子排布规律
问题： 分析钠原子光谱图中对应n=4→ n=3、n=5→ n=3、 n=6→ n=3 跃迁的三条谱线，能得出什么结论？
E 增大
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 …
2n2
能层能量顺序为：E(K)< E(L)< E(M)< E(N) < E(O) < E(P) < E(Q)
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 … n
符号 K L M N O P Q … …
1.能层：在多电子原子中，核外电子能量不同，按照核外电子的能量不同分成能层。
（强调电子的能量差异）
类似于电子层
任务二 原子光谱研究核外电子排布规律
问题： 分析钠原子光谱图中相同能层跃迁时（n=6→ n=3）产生的两条谱线，能得出什么结论？
2.能级：同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把一个能层分为不同能级。
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 …
最多电子数 2 8 18 32 … 1×2
3×2
5×2
7×2
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
任务二 原子光谱研究核外电子排布规律
3. 能层与能级的关系
N层
M层
L层
K层
能级
能量越来越高
能层
能层是楼层
能级是楼层的阶梯
思考：根据上图该如何比较能级的能量大小？
先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高；
再看同一能层的能级能量顺序为：E(ns)任务二 原子光谱研究核外电子排布规律
问题：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？
能层序数(n)等于该能层所包含的能级数。
一个能层最多可容纳的电子数为2n2 。
问题：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能级所容纳的最多电子数是否相同？
最多容纳的电子数为s能级：2，p能级：6，d能级：10，f能级：14；
3d、4d、5d能级所容纳的最多电子数相同。
问题：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？(注：高于f 的能级不用符号表示。)
第五能层最多容纳50个电子；它们分别容纳在5s、5p、5d、5f等5个能级中；各能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14和18。
任务三 原子光谱的应用
1. 鉴定元素——每一种元素都有自己的特征谱线
光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线鉴定元素。
2. 发现新元素
He 氦
用光谱仪测定氢气放电管发射的氢的发射光谱
任务三 原子光谱的应用
金属元素的原子在灼(燃)烧时,电子获得能量发生跃迁,从基态变为激发态。随即电子又从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态,便以光(辐射)的形式释放能量, 由于不同原子具有不同的结构，能级各不相同，因此电子跃迁时发射（或吸收）光的波长（频率）也不相同,形成不同的焰色。
问题：焰色试验中, 一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么
焰色试验是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程：
课堂练习
(1)能层就是电子层，包含不同的能级
(2)2d表示L层上的d能级
(3)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
(4)各能级最多可容纳的电子数按s、p、d、f……的顺序依次为自然数中的奇数序列1、3、5、7……的2倍
(5)4s、4p、4d、4f能级的能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
×
√
×
√
判断正误下列说法是否正确？
√

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