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第一节 原子结构
第一章 原子结构和性质
第一课时
能层与能级、基态与激发态、原子光谱
学习目标
1、通过认识原子结构和电子排布理解能层和能级的关系，知道电子运动的能量状态具有量子化的特征。
2、通过核外电子能量不同分析、理解基态与激发态的含义，能从电子跃迁角度初步解释原子光谱的形成，进一步强化“结构决定性质”的观念。
葡萄干面包模型
1897年，汤姆生在原子内部发现了电子，人们终于抛弃了原子不可分割的陈旧观念。
1911年，卢瑟福通过精密的实验证明在原子中心有一个极小的核，电子绕核做高速旋转。
核式模型
1904年
1911年
构成物质的最小粒子是原子，原子是不可再分的实心球体。
实心球模型
1803年
18世纪末，随着工业革命的发展，对物质化学成分和化学反应过程的研究需要深入到物质结构领域
人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。
1913年
电子分层排布模型
丹麦科学家
玻尔
研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，大胆突破传统思想的束缚，提出了新的原子结构模型
(1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。
核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。
(2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。
(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。
获得了1922年的诺贝尔物理学奖
资料在线
原子核外电子是分层排布的。
原子结构示意图
Na
不同的电子层，其能量是不同的。
K
L
M
能层
第一章 第一节 原子结构
离核越远的电子，
能量 。
越高
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
2×12
2×22
2×32
2×42
2×52
2×62
2×72
2n2
一、 能层与能级
表示方法及各能层最多容纳的电子数
1、数量规律： 第n层最多可容纳的电子数为2n2
2、能量规律：
将能量高低排序为： E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
能层越高，电子的能量越高
多电子原子中，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。
【例】：K层中只有1s能级，L层中有2s和2p能级
2.能级（level）
一、 能层与能级
（1）概念：
（3）各能级最多容纳的电子数：
任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......
(n为能层序数)。能级数=能层序数。
(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f 等表示。
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 …
s、p、d、f…排序的各能级可容纳的最多电子数依次为 ；
英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数 ;
相同
1、3、5、7…的2倍
同一能层，各能级的能量顺序： ;
ns2.能级（level）
（3）各能级最多容纳的电子数：
【课本P7 思考与讨论】
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
，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？
以s、p、d、f为符号的各能级可容纳的最多电子数依次为2、6、10、14
3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数相同。
各能级最多容纳电子数分别为2,6,10,14,18个
能层的能级数=该能层序数
第五能层最多可容纳50个电子；
5个能级；
① 每一能层最多可容纳的电子数为______（ 为能层序数）。
② 在每一个能层中，能级符号的顺序是_______________ ( 为能层序数)。
③ 任一能层的能级总是从 能级开始，而且能级数等于该___________，即第一能层只有1个能级____，第二能层有2个能级_________，第三能层有3个能级____________，依次类推。
能层序数
④ 以 、 、 、 排序的各能级可容纳的最多电子数依次为______________的2倍。
⑤ 英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如， 、 、 、 能级最多都只能容纳____个电子。
2
规律及注意事项
2n2
ns、np、nd、nf
2s、2p
3s、3p和3d
1s
1、3、5、7
⑥在相同能层各能级能量由低到高的顺序是___________________________ ___。不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。例如：______________________________
E(ns)E(1s)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、下列说法正确的是 ( )
A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为n2
B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数C．同是s能级，在不同的能层中最多容纳的电子数是不相同的
D．不同能层中含有的能级数相同
B
课堂练习3、下列能级符号书写错误的是( @45@ )。
A. B. C. D.
B
处于能量最低状态的原子。
激发态
K
L
M
N
能量
基态
二、基态与激发态 原子光谱
当基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。
1.基态原子
2.激发态原子
基态原子稳定。
光
K
L
M
N
光是电子跃迁释放能量的重要形式。
当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。
二、基态与激发态 原子光谱
基态、激发态相互间转化的能量变化
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
与原子核外电子跃迁释放能量有关：
节日燃放的焰火
激光笔
LED灯
霓虹灯能够发出五颜六色的光：
霓虹灯灯管中装载的气体不同，在高压电的激发下发出的光的颜色不同。例如：在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，就看到红色光。类似的，通电后的氩气发出蓝光等。
焰色试验中，一些金属元素呈现不同焰色的原因：
焰色试验是电子跃迁的结果，焰色反应发生的过程：
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，总称为原子光谱。
3.原子光谱
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
形成吸收光谱
形成发射光谱
电子跃迁
（1）概念：
锂、氦、汞的发射光谱
锂、氦、汞的吸收光谱
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
发射光谱
二、基态与激发态 原子光谱
（2）发射光谱与吸收光谱对比：
（3）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
二、基态与激发态 原子光谱
课堂练习4、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、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）电子跃迁时只吸收能量（ ）
（5）同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量（ ）
√
×
√
×
√
课堂练习5、下列说法不正确的是( @28@ )。
A.焰色试验是化学变化
B.在现代化学中，常利用光谱分析法来鉴定元素
C.同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
D.焰色试验中观察到的焰色是金属原子的电子从激发态跃迁到基态时产生的光的颜色
A
课堂练习6、电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取(　　)
A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱
B
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

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