资源简介

(共30张PPT)
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。
【原子的诞生】
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融合反应，分期分批的合成了其它元素。至今，所有恒星包括太阳，仍在合成元素，而且，这些元素都是已知的。
宇宙年龄距近约 140 亿年，
地球年龄已有 46 亿年。
“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。
原子来源
科学史话
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。
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
Na有3层电子层
K
L
M
能层:多电子原子的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。
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
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。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}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： ;
ns能级（level）
(1)一个能层的能级数与能层序数（ n ）间存在什么关系？一个能层最多可容有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？各能级多少个电子？
思考与讨论
相等
2n2
2 6 10 14
相等，都为10个
5个
50个
5s 、 5p 、 5d 、 5f、 5g

2 6 10 14 18
一、能层与能级
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
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
基态原子
基态与激发态　原子光谱
基态原子 能量，它的电子会跃迁到 能级，变成激发态原子
K
L
M
基态氢原子
处于 状态的原子
最低能量
K
L
M
能量
吸收
较高
激发态原子
激发态氢原子
基态原子与激发态原子
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
吸收
能量
释放
能量
光
(主要形式)
基态原子
激发态原子
基态原子与激发态原子
焰火
霓虹灯光
激光
荧光
LED灯光
生活中：与电子跃迁有关的现象
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
（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
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
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
1．（2023秋·高二课前预习）若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是
A．E(3s)>E(2s)>E(1s)
B．E(3s)>E(3p)>E(3d)
C．E(4f)>E(4s)>E(4d)
D．E(5s)>E(4s)>E(5f)
【答案】A
【解析】B项，应为E(3d)>E(3p)>E(3s)；C项，应为E(4f)>E(4d)>E(4s)；D项，应为E(5f)>E(5s)>E(4s)。
2．（2023秋·高二课前预习）以下能级符号正确的是
①6s　②2d　③3f　④7p
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【答案】D
【解析】能级数与电子层数n相同，当n=2时，只有2s、2p能级，不能出现d能级，而当n=3时也不会出现3f能级。
3．（2023秋·江西吉安·高三吉安三中校考开学考试）下列说法正确的是
A．同一个电子层中，s能级的能量总是大于p能级的能量
B．2s原子轨道半径比1s大，说明2s的电子云中的电子比1s的多
C．第二电子层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等
D．N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和16
【答案】D
【详解】A．同一电子层中，s能级的能量小于p能级的能量，故A错误；
B．2s原子轨道半径比1s大，说明2s电子在离核更远的区域出现的概率比1s电子的大，故B错误；
C．当电子在同一电子层的不同能级上时，其能量不相同，故C错误；
D．对于N电子层，n＝4，其轨道类型数为4，轨道数为1+3+5+7=16，故D正确。
综上所述，答案为D。
4．（2023秋·浙江丽水·高二统考期末）下列能层或能级符号不正确的是
A．M B．4s C．3p D．2d
【答案】D
【详解】A．第三能层用M表示，A不符合；
B．第四能层有s、p、d、f能级，B不符合；
C．第三能层有s、p、d能级，C不符合；
D．第二能层没有d能级，D 符合；
故选D。
5．（2023春·高二课时练习）下列关于能层和能级的说法正确的是
A．原子核外每能层最多可容纳的电子数为n2
B．能层序数较大的能级，能量不一定较高
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能容纳的电子数逐渐增多
【答案】B
【详解】A．原子核外每能层最多可容纳的电子数为2n2，故A错误；
B．能层序数越大的能级能量不一定越高，如4s的能量低于3d，故B正确；
C．不同能层的s轨道，能层序数越大的其能量越高，即1s<2s<3s，故C错误；
D．p能级上有3个原子轨道，轨道数相同，故D错误。
故选B。
THANKS
谢谢聆听

展开更多......

收起↑