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第一章 原子结构与性质
第一节　原子结构
1、能层与能级 基态与激发态 原子光谱
引言
化学研究的是构成宏观物体的物质。
一、研究物质的组成与结构
二、研究物质的性质与变化
决定
反映
物质的组成与结构如何决定物质的性质与变化呢？
物质的元素组成决定了物质的性质
为什么不同元素有不同性质？
为什么有的元素性质相似？
原子结构不同或相似
原子结构如何决定元素性质？
第一章 内容
“原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的微粒。
19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素中的最小粒子，每一种元素有一种原子。
20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。
对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、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。
原子的来源
你还记得人类认识原子模型的发展史吗？
1803
1904
1911
1913
1926 ～ 1935
玻尔电子分层排布模型
电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。
卢瑟福核式模型
（行星式模型）
在原子的中心有一个带正电的核，电子在它的周围沿着不同的轨道运转。
汤姆孙葡萄干布丁模型
原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
道尔顿实心球模型
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。
薛定谔电子云模型
电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道。
原子结构模型的演变
波尔的能层、能级与构造原理进入人类视野。
【任务一】能层与能级
玻尔模型
电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。
能层
所谓能层，就是电子层。
【任务一】能层与能级
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
1.能层（shell）
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）
【思考与讨论1】
1、电子的能层由内向外排序，请思考每层所能容纳的最多电子数。
2、将各能层按能量由低到高排序。
能层 n 1 2 3 4 5 6 7
符号 K L M N O P Q
最多电子数 2 8 18 32 50 72 98
2×12
2×22
2×32
2×42
2×52
2×62
2×72
2n2
能层越高，电子的能量越高
【任务一】能层与能级
【思考与讨论】
1、电子的能层由内向外排序，请思考每层所能容纳的最多电子数。
2、将各能层按能量由低到高排序。
E(K)【任务一】能层与能级
2.能级（level）
能层是楼层，能级是楼层的阶级
同一个能层中电子的能量也可能不同，因此同一能层的电子又被分成不同能级。
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ······ 最多容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ······ 2 8 18 32 2n2 【思考】通过观察上表，你发现了什么？
①不同能层中的s、p…级，最多容纳的电子数是相同的
②能层的能级数目等于该能层序数。
③任一能层的能级总是从s能级开始，开始依次ns、np、nd、nf…
④s、p、d、f…各能级最多可容纳的电子数依次为1、3、5、7…的二倍！
⑤相同能级中电子能量基本相同
⑥同一能层各能级的能量顺序E(ns)能层 一 二 三 四 五 六 七
符号 K L M N O P Q
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ······ 最多容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ······ 2 8 18 32 2n2 （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
（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？(注：高于f的能级不用符号表示。)
(P7)
能级数_____该能层序数（n)
=
2n2
自然数中奇数序列1,3,5,7...的2倍
相同
50
5个
5s能级最多容纳2个电子
5p能级最多容纳6个电子
5d能级最多容纳10个电子
5f能级最多容纳14个电子
练习1：在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量( )
A．前者大于后者 B．后者大于前者
C．前者等于后者 D．无法确定
B
练习2：以下能级符号正确的是（ ）
A、6s B、2d C、3f D、7p
练习3：若n=3，以下能级符号错误的是（ ）
A．n p B．n f C．n d D．n s
AD
B
练习4：下列各电子能层中，不包含 d 能级的是 （ ）
A、N能层 B、M能层 C、L能层 D、K能层
CD
评价任务
【任务二】基态与激发态 原子光谱
【思考与讨论2】：电子的能量和所在能级是否就一成不变的呢？
日常生活中看见的可见光，如焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等是怎么一回事呢？
电子的跃迁
【任务二】基态与激发态 原子光谱
1.基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于 状态的原子。
(2)激发态原子：基态原子 能量，它的电子会跃迁到 能级，变为激发态原子。
(3)基态、激发态相互之间转化的能量变化
最低能量
吸收
较高
原子
处于最低能量状态
处于较高能量状态
基态原子
激发态原子
电子跃迁
释
放
能
量
吸
收
能
量
光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式之一
【任务二】基态与激发态 原子光谱
①电子的跃迁是 （未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是 。
②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如基态碳原子表示1s22s22p2 ，1s22s12p3为 。
③激发态原子不稳定，易 能量变为基态原子，其能量可转化为 。
物理变化
化学变化
激发态碳原子
释放
可见光
注意：
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
原子光谱的产生
发射光谱
吸收光谱
特征:___背景，___线， 线状不连续
特征:___背景，___线，线状不连续
Li
He
Hg
暗
亮
暗
亮
【任务二】基态与激发态 原子光谱
2.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。
【任务二】基态与激发态 原子光谱
1、同一元素发射光谱和吸收光谱有什么差异？
2、不同元素原子光谱具有什么特征？
【思考与讨论3】
①同种元素发射光谱和吸收光谱背景和谱线明暗相反，谱线位置不变。
②不同原子能级结构不同，谱线特征不同（鉴定元素、发现元素，称为光谱分析）
练习5：下列现象和应用与电子跃迁无关的是 (　　)
A.激光 B.焰色试验 C.缓慢氧化放热 D.霓虹灯
C　　
练习6：对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是
(　　)
A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应
A　　　　
练习7：下列说法正确的是（ ）
A.自然界中的所有原子都处于基态
B.同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C.无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
D.激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性
B
评价任务

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