资源简介

(共40张PPT)
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
人教版高中化学选择性必修2
第1课时 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
决定
“原性论”
思考
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
引 言
课标要求
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。
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。
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。
一、开天辟地—原子的诞生
宇宙大爆炸
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其它元素。
宇宙大爆炸
2h后
诞生
大量的氢
大量的氦
极少量的锂
原子核的熔合反应
合成
其他元素
1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论
1、原子的诞生
我们今天熟悉的各种元素（原子），都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学变化，分批分期合成而来的
氢元素是宇宙中最丰富的元素，占88.6%（氦约为氢的1／8），另外还有90多种元素，它们的原子总数加起来不足1%。宇宙年龄距近约140亿年，地球年龄已有46亿年。地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅22种。
人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。
随着现代科学技术的发展，我们现在所学习的科学理论，还会随着人类对客观事物的认识而不断地深入和发展。
2、人类认识原子的过程
“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
“葡萄干布丁”模型（汤姆生1904）
电子分布在均匀的正电荷连续体内
原子结构模型的演变
原子结构模型的演变
实心球模型（道尔顿1803）
原子是不可再分的
1
2
行星模型（卢瑟福1911）
原子由原子核核外电子组成
3
圆形轨道模型（波尔1913）
核外电子在特定轨道上高速运动
4
电子云模型（薛定谔1926）
电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性
5
原子结构探索历程
1869年
俄国化学家门捷列夫
发现了元素周期表
1920年
玻尔
构造原理：从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序。
玻尔的壳层落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释
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
1936年
玻尔原子模型（1913年）
玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。
玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。
不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。
丹麦物理学家玻尔
（N.Bohr,1885～1962)
⑤玻尔原子模型
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。
旧知回顾
2、你认为核外电子有什么运动特点和排布规律？
思考交流
1、结合所学，请以钠原子为例，谈谈你对原子结构的认识。
钠的原子结构示意图
原子是由原子核和核外电子组成
核外电子是分层排布的;
离核越远的电子,能量越高。
旧知回顾
电子层
能层
能层越高，电子的能量越高
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
任务 基态与激发态
特别提醒
电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。
光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。
一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。
激发态原子不稳定，易释放能量变为能量较低或基态原子。
激发态原子释放能量变为基态原子时，其能量可转化为可见光，如：焰火、激光、霓虹灯……
任务三 基态与激发态
生活中，我们看到的许多可见光，都与原子核外电子跃迁释放能量有关。
光谱与可见光光谱
光谱：
按照一定能量次序排列的光带。
可见光光谱：
可以被人眼观察的光带。
研究原子结构的方法——原子光谱
氢原子光谱
研究原子结构的方法——原子光谱
原子光谱的产生
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
(1)定义：
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
任务 原子光谱
特征:暗背景,亮线, 线状不连续
特征:亮背景，暗线，线状不连续
2、原子光谱的应用
He 氦
任务四 原子光谱
（1）发现新元素
（2）检验元素
不同元素的焰色试验
任务四 原子光谱
烟火
任务四 原子光谱
（3）生产生活
霓虹灯
分析霓虹灯发光的原理：
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。
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
课堂练习
任务一 认识能层
(1)含义：
多电子原子核外电子的能量是不同的，核外电子按能量不同分成能层。
(2)电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数:第n层最多可容纳的电子数为2n2。
(3) 最外层电子数不超过8(K层为最外层时,电子数不超过2)
次外层电子数不超过18
倒数第三层电子数不超过32
任务一 认识能层
(3)能量规律：原子核外电子总是可能先排布在能量 的电子层上，然后由内向外依次排布在能量逐渐 的电子层。即：能层的高低顺序为
较低
升高
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
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。
任务二 认识能级
科学家据此进一步完善玻尔模型。
将所谓的“壳层”由“能层” 落实为“能层”中的“能级”。
1、能层与能级的关系
(1)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，即第一能层只有1个能级(1s)，第二能层有2个能级(2s和2p)，依次类推。
任务二 认识能级
(2)以s、p、d、f、g.....排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7......的2倍。
(3)能级符号前面用数字表示能层序数，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，1s、2s、3s、4s......能级最多都只能容纳2个电子。
任务二 认识能级
1、能层与能级的关系
（4）能层或能级的能量特点如下：
单电子原子中：
E(ns) ＝ E(np) ＝ E(nd) ＝ E(nf)
多电子原子中：
E(ns) ＜ E(np) ＜ E(nd) ＜ E(nf)
任务二 认识能级
请填写下表，归纳各能级最多可容纳的电子数。
能层 K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级
最多电子数
1s
2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
任务二 认识能级
4、第五能层最多可以容纳多少个电子？分别容纳在哪些能级中？各能级最多容纳多少个电子？
思考交流
3、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
2.6.10.14
相同
50
s-2，p-6，d-10，f-14
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 课堂小结
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
课堂小结

展开更多......

收起↑