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(共22张PPT)
物质的结构
和性质
第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
——课时1 能层与能级　原子光谱　
化学（人教版）选择性必修2 第一章 第一节
规律：
第一层最多放2个电子，
第二层最多8个电子，
第n层最多放__________个电子
问题的提出
钠的原子结构示意图
思考：关于 11Na 你知道钠原子的什么信息？
2n2
那这11个电子是怎么分布的呢？
如此填充电子的依据是什么？
1803年：道尔顿提出世界万物均由原子构成，原子是实心球，不可再分，该结论持续了后面100年。
原子结构的发展史
同学们，你还记得原子结构模型的发展历史吗？
1904年：汤姆逊提出“葡萄干面包”模型。正电荷均匀分布，电子嵌入其中。
汤姆逊
1897年，汤姆逊研究“阴极射线”，利用其在电场和磁场的偏转，计算出了质荷比，进一步测出其质量约为氢原子质量的1/1837，后来人们命名这种粒子为电子。
原子结构的发展史
绝大多数α粒子（其实是He核，带正电）通过，少数α粒子偏转，个别α粒子被反弹
金箔
探测屏
ɑ粒子发生器
狭缝
汤姆逊的学生-卢瑟福带领
研究生做了α粒子散射实验
原子结构的发展史
原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核圆周运动。原子核带正电，电子带负电
1911年：卢瑟福提出行星模型
据经典电磁理论，告诉绕核运转的电子会发射出电磁波，损失能量，半径缩小，以至瞬间坍缩到原子核里，非常不稳定。这与实际情况不符，卢瑟福无法解释这个矛盾。
原子结构的发展史
1666年，牛顿用三棱镜完成太阳光的色散实验，得到了不同颜色依次排列的光带
（称为光谱，人类见到的属于可见光光谱）
1814年，夫琅禾费发明了分光镜，并观察到太阳光中有黑线。太阳光为什么不是连续光谱？
光谱学发展史
1859年，本生和基尔霍夫发明了光谱仪，发现每种元素都有自己独特的光谱---特征谱线。
光谱学发展史
钠原子的特征D双线
锂、氦的原子光谱
并证实了太阳光的暗线对应了某些原子的谱线
为什么太阳光的暗线和原子产生的光谱都是某些特定的谱线？即产生的能量不是连续的？
对于这个现象，你会提出何种假设？
1913年，波尔提出了原子“轨道式”模型
①电子在确定半径的圆周轨道（即壳层）上绕核运动，并不辐射能量。
②不同壳层（序数n=1,2,3...)之间存在能量差，能量是不连续的，即呈现量子化。
波尔模型的建立
位置和能量是连续的
位置和能量是不连续的,量子化的
E1
E2
E3
E4
1913年，波尔提出了原子“轨道式”模型
①电子在确定半径的圆周轨道（即壳层）上绕核运动，并不辐射能量。
②不同壳层（序数n=1,2,3...)之间存在能量差，能量是不连续的，即呈现量子化。
n=i
n=j
e-
吸收能量
e-
放出能量
波尔模型的建立
③电子从一个壳层跃迁到另一个壳层时，会吸收或释放能量，光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。
n=1时能力最低，属于基态，当电子在其他壳层上则属于激发态。
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
n=i
n=j
e-
吸收能量
e-
放出能量
原子光谱
把光信号记录下来就得到了光谱
问1：吸收光谱和发射光谱有何特点？
亮背景+暗线
暗背景+亮线
暗线和亮线位置一样
问2：如何解释暗线和亮线位置一样？
电子从Ei-Ej两个壳层跃迁时，吸收和发射的能量一样
锂、氦、汞的吸收光谱
锂、氦、汞的发射光谱
n=i
n=j
e-
吸收能量
e-
放出能量
原子光谱
连续光谱
太阳大气中有某些基态原子吸收了能量，电子从基态跃迁到激发态，产生的吸收光谱
原子光谱
原子光谱
问3：太阳光中为什么有暗线？这属于哪类光谱？
问4：五彩的烟花产生的原理是？为什么不同的金属元素会发出不同的光呢？
元素的原子或离子从较高的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态，将能量以光的形式释放出来，形成的发射光谱。包括霓虹灯，激光，荧光，LED灯
不同元素的焰色试验
原子结构示意图即为波尔模型，
壳层就是电子层,电子层序数n=1,2,3...分别用K、L、M、N、O、P、Q表示
新的问题提出
新的问题：多电子原子往往产生非常复杂的谱线。如：钠原子的最外层电子，从n=3到n=4的壳层间跃迁时，会产生多条谱线，而不是一条。
钠的原子结构示意图
钠原子光谱
对于这个现象，你又会提出何种假设？
同一个电子层，内部还存在能量差。
波尔模型的修正
→能层
同一能层的电子，还被分为不同能级，字母代号s、p、d、f、g表示
n=1
n=2
n=3
楼层间能量不同，且不同楼层间还有小台阶，能量也不同。
能级
壳层→电子层
楼层
台阶
不同能层有几个能级？
分别是哪些能级？
不同能级可以容纳几个电子？
电子亚层→
波尔模型的修正
各能层、能级中最多容纳的电子数如下
能层 一 二 三 四 五 K L M N O 能级
最多 电子 数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
2 8 18 32
1s
4s
4p
2s
2p
3p
3s
3d
4d
4f
5s
5p
5d
5f
5g
通过光谱学事实
④s、p、d、f中每类能级最多可容纳的电子数为1、3、5、7、9…的2倍。
②能级的个数=能层序数
。。。
。。。
①第n能层，最多容纳_2n2_个电子
③任一能层的能级总是从s能级开始，按s、p、d、f……排序，
这个排序与什么相关？说明了什么？
波尔模型的修正
原子核
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
5f
5g
你能尝试修改原子结构示意图吗？
。。。
E(ns) ＜ E(np) ＜ E(nd) ＜ E(nf)
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
K
L
M
N
O
能层
能级
E(1s) ＜ E(2s) ＜ E(3s) ＜ E(4s)
请填充上19K原子的电子
为什么钾的最外层电子不是在3d能级呢？下节课解答
下节课任务
课后预习完成
（1）什么是构造原理？
（2）核外电子在能级中的排布如何用符号表示？
（1）核外电子运动能量具有量子化的特点。
（2）什么是原子光谱？发射光谱和吸收光谱有何特点？
（3）原子光谱实验为原子模型的建构提供证据。
（4）什么是能层？能级？能量关系如何？
学完本节课你已经知道
总结与梳理
原子核外电子从低能量的能级跃迁到高能量的能级，会吸收能量，得到吸收光谱，反过来从高→低跃迁会放出能量，得到发射光谱。前者是暗背景+亮线，后者是亮背景+暗线，但谱线位置一致。
核外电子按能量不同分为能层（即必修阶段的电子层），同一能层的电子能量也不同，又分为不同能级。
E(ns) ＜ E(np) ＜ E(nd) ＜ E(nf)
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
课堂练习
1.图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是(　　)
A.燃放焰火 B.霓虹灯光 C.燃烧蜡烛 D.平面镜成像
D
2. 已知n为能层序数,下列有关认识正确的是(　　)
A.各能层含有的电子数为2n2
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f......的顺序依次为自然数1、3、5、7......的2倍
课堂练习
D
能级的个数=能层序数
K层只有s能级
最多
(3)比较下列能级的能量高低(填“<”“＝”或“>”)。
①4s____3s____2s____1s；
②4f____4d____4p____4s；
课堂练习
3.填空。
(1)用符号填写能层所含能级种类：
K层：____；L层：________；M层：___________；N层：__________。
(2)用数字填写能级所能容纳的最多电子数目：
s：____；p：____；d：____；f：___。
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