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第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
原子结构模型的演变
公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。
1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点。
2.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。
3.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。
1.通过认识原子结构及核外电子排布，辨识微观粒子的运动状态不同于宏观物体的运动状态。(宏观辨识与微观探析)
2.结合原子结构模型的演变过程，能论证证据与模型的建立及其发展之间的关系。(证据推理与模型认知)
3.体会在对物质微观结构的科学探究中经历基于实验证据建立、优化甚至是重构模型的过程，既需要严谨的科学推理，又需要大胆的科学猜想（科学探究与创新意识）
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
提出原子
确认电子
实心球模型
葡萄干面包模型
行星式模型
分层模型
现代电子云模型
提出电子分层运动
提出电子没有确定轨道
确认原子核
发现质子
预测中子
人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。
在元素概念下原子最小。原子有复杂的结构，对原子结构的认识,为元素周期律找到了理论根据。如原子半径、化合价、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性。
1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期表
1920年，丹麦科学家波尔在氢原子模型基础上，提出了构造原理
开启了用原子结构解释元素周期律的篇章
1925年以后，波尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”
理清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。
1936年，德国科学家马德隆发表了以 原子光谱
事实为依据的完整的 构造理论
【旧知回顾】
原子是由原子核和________组成的,核外电子是______排布的;离核越近的电子，能量______，越远的电子,能量 。
核外电子
分层
越高
越低
一、能层
定义:
核外电子按能量不同分成能层。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
最多可容纳电子数
注：①第n层最多容纳的电子数为2n2。
②能层越高，电子离核越远，能量越高。能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
【思考】同一能层的电子，其能量是否一定相同呢？
K L M N O P Q
2 8 18 32 50 72 98
同一能层的电子的能量可能不同，又将能层分成不同的能级。
(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
(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……
1s
2s、2p
1
2
3s、3p、3d
3
2. 能级——电子亚层
注意：每一能层中，能级符号的顺序是：ns、np、nd、nf……(n代表能层)
2.能级
第一能层__个能级，即____
第二能层__个能级，即_______
第三能层__个能级，即_______
N层
M层
L层
K层
同一能层各能级能量越来越高
能级
能量越来越高
能层
能层是楼层
能级是楼层的阶梯
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
提示：能级数等于能层序数。一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。
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？
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？
提示：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。
提示：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】
1. 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1、3、5、7的2倍
D
【学以致用】
能层与能级
能层
（电子层）
能级
各层最多容纳电子数：2n2
能量由低到高：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
能级符号的顺序ns、np、nd、nf……(n代表能层)
能级个数=能层序数
s、p、d、f能级可最多容纳电子数为1、3、5、7 的二倍
E(ns)同一能层各能级能量大小：
不同能层中，能级的能量高低是 1s<2s<3s<4s….
2p<3p<4p…
【归纳总结】
在日常生活中，我们看到的许多可见光，如焰火……
——它们都与原子核外电子跃迁释放能量有关。
霓虹灯光为什么能发出五颜六色的光？（从原子中核外电子能量变化的角度去认识光产生的原因。）
【思考与讨论】
荧光
LED灯光
激光
霓虹灯光
焰火
二、基态与激发态 原子光谱
1.基态与激发态
原子
基态原子
激发态原子
吸收能量
释放能量
处于最低能量
处于较高能量
光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。
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
当基态原子的电子吸收一定能量后，电子被激发跃迁到较高能级，变成激发态原子
2.原子光谱
(1)原子光谱: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
吸收光谱
暗背景
亮线
线状不连续
亮背景
暗线
线状不连续
(3)光谱分析：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)原子光谱的成因与分类
1. 霓虹灯发光的原理是什么？
提示：充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。
【思考讨论】
2.金属的焰色试验中，一些金属元素呈现不同焰色的原因是什么
提示：焰色试验是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程：
能级
基态与激发态
原子光谱
构 造原理
1.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
C
2. 下列叙述正确的是（ ）
A. 能级就是电子层
B. 每个能层最多可容纳的电子数是2n2
C. 同一能层中的不同能级的能量高低相同
D. 不同能层中的s能级的能量高低相同
B
3.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石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶
A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧
C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦
A
4.激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换，跃迁过程中可得到光谱，下列说法正确的是（ ）
A．元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长约为700nm
B．以上实验装置测得的是氢元素的吸收光谱
C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
D．原子光谱可以用于定性鉴定元素
D
5.(1)Cl原子核外电子能量最高的电子所在的能级是_____。
(2)基态Si原子中，核外电子占据最高能层的符号为____，该能层上有___个能级，电子数为____。
3p
M
3
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