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第1课时 能层与能级 基态与激发态
学习目标
1.了解人类认识原子的历史。
2.理解能层能级的概念，以及它们之间的关系。
3.知道原子的基态和激发态的涵义。
4.初步知道原子核外电子的跃迁及吸收或发射光谱，了解其简单应用 。
一、原子概念和原子结构模型演变简介
1．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。
2．19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，
他认为原子是微小的不可分割的实心球体。
近代原子学说的创立
道尔顿原子学说
（1）一切物质都是由不可见的、不可分割的原子组成，原子不可自生自灭。
（2）同种类的原子在质量、形状和性质上完全相同，不同种类的原子则不同。
（3）每一种物质都是由它自己的原子构成。单质是由简单原子组成，化合物是由复杂原子组成。复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量总和。
在多电子的原子中，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。
二、能层与能级
能层 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
每一个能层最多可容纳的电子数：
2n2
能层（电子层）
（1）先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。
（2）每一层最多容纳电子数：2n2个。
（3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
（4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
核外电子的排布规律:（一低四不超）
规定，任一能层的能级总是从 s 能级开始，依次称p、d、f、g能级……
在多电子原子中，同一能层的电子的能量也可能不同，可以将它们分为不同的能级。（即电子亚层）。
能级
K L M N O
+
能级
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
最多容纳电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系？
2.不同能层分别有多少个能级，与能层的序数间存在什么关系？
3.英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？
不同能层中的s、p、d、f、g能级最多能容纳的电子数是相同的，各为：
s 1×2＝2
p 3×2＝6
d 5×2＝10
f 7×2＝14
g 9×2＝18
（2n2 ）
（所含能级个数＝能层序数n）
思考
①任一能层的能级数等于该能层的序数，依次用ns、np、nd、nf等表示
④不同能层中，能级的能量高低是 1s<2s<3s<4s….
2p<3p<4p…
③不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同
②以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的的最多电子数 依次为2、6、10、14
1、3、5、7……的二倍。
⑤在同一能层中，能级的能量高低是 ns能级分裂
【特别提醒】
【练习】
1 ．比较下列多电子原子的不同能层中能级的能量高低
（1）1s、3d （2）3s、3p、3d （3）2p、3p、4p
1s<3d
3s<3p<3d
2p<3p<4p
2 ．将下列多电子原子的能级按照能量由高到低的顺序排列1s、4p、2s、3s、5f、4s
5f >4p>4s>3s>2s>1s
阅读见课本P7-8
1. 什么是基态原子、激发态原子？它们如何转化？
2.什么是光谱？光谱分析？
三、基态与激发态、光谱
1.基态原子:
电子放出能量
↓
电子吸收能量
2.激发态原子:
基态原子的电子吸收能量后电子会跃迁到较高的
能级，变为激发态原子。
(不稳定)
↓
处于最低能量的原子 (稳定)
1s22s22p63s2
1s22s22p63s13p1
吸收能量
释放能量
3.原子光谱:
不同元素的原子的核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同频率的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。
基态原子
激发态原子
光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。
4.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。
原子核外电子在具有确定能量的轨道上运动，当原子不受外界影响时，电子既不吸收也不放出能量。
不同的原子轨道具有不同的能量，轨道能量的变化是不连续的，即量子化的。
原子光谱原理
(3)当电子吸收了能量（如光能、热能等），就会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道的电子不稳定，会回到能量较低的轨道上，当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E0)轨道时发射出光子，发出光的波长取决于两个轨道的能量差。
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
发射光谱
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
焰色反应就是某些金属原子的电子在高温火焰中，接受了能量，使原子外层的电子从基态激跃迁到激发态；处于激发态的电子是十分不稳定的，在极短的时间内（约10－８s）便跃迁到基态或较低的能级上，并在跃迁过程中将能量以一定波长（颜色）的光释放出来。由于各种元素的能级是被限定的，因此在向基态跃迁时释放的能量也就不同。碱金属及碱土金属的能级差正好对应于可见光范围，于是我们就看到了各种色彩。
焰火呈现五颜六色的原因
②化学研究中利用光谱分析检测一些物质的存在与含量等。
①通过原子光谱发现许多元素。
如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中有特征的蓝光和红光。
又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。
光谱分析的应用
1. 下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_______是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图__________是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。
①③⑤
②④⑥
【练习】
2. 关于光谱分析，下列说法错误的（ ）
A.光谱分析的依据是每种元素都有其独特的特征谱线
B.光谱分析不能用连续光谱
C.光谱分析既可以用发射谱也可以用吸收光谱
D.分析月亮的光谱可得知月球的化学组成
D
3. 当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下说法正确的是（ ）
A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量
B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量
C．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量
D．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中吸收能量
A
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