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1、第一章第一章 原子结构与性质原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构一、人类对原子结构的认识一、人类对原子结构的认识n“原子原子”概念的提出概念的提出 朴素的认识论：世界万物朴素的认识论：世界万物由水、空气、土、火等构由水、空气、土、火等构成成 古希腊时代：思辩性古代古希腊时代：思辩性古代原子论原子论 万物由原子构成，原子是万物由原子构成，原子是物质世界的共同基础，不物质世界的共同基础，不能再分割。能再分割。近近代代原原子子论论发发现现电电子子带核原子结构模型带核原子结构模型轨道原子结构模型轨道原子结构模型n道尔顿原子模型道尔顿原子模型(1803年年)：原子是组成物质：原子是组成物质的基本
2、的粒子，它们是坚实的、不可再分的的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球体。实心球体。n汤姆生原子模型汤姆生原子模型(1904年年)：原子是一个平均：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，分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，形成中性原子。俗称中和了正电荷，形成中性原子。俗称“枣糕枣糕式式”模型。模型。n卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型(1911年年)：在原子的中心有：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星围绕太阳运转。
3、道运转，就象行星围绕太阳运转。n玻尔原子模型玻尔原子模型(1913年年)：电子在原子核外空：电子在原子核外空间的一定轨道路上绕核做高速的圆周运动。间的一定轨道路上绕核做高速的圆周运动。一、人类对原子结构的认识一、人类对原子结构的认识二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布n1. 原子核外电子的分层排布原子核外电子的分层排布+2He+10Ne+18Ar原子核原子核电子层电子层核电荷数核电荷数该电子层该电子层上的电子上的电子HeHe、NeNe、ArAr原子的核外电子分层排布示意图原子的核外电子分层排布示意图n1. 原子核外电子的分层排布原子核外电子的分层排布+1H+8O+12MgH、O、Mg原子的
4、核外电子分层排布示意图原子的核外电子分层排布示意图二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布n原子结构示意图原子结构示意图 为了为了形象地形象地表示原子的结构，人们就创造表示原子的结构，人们就创造了了“原子结构示意图原子结构示意图”这种特殊的图形这种特殊的图形。二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布15第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层原子核原子核原子核带正电原子核带正电核电荷数核电荷数285原 子 结 构 示 意 图原 子 结 构 示 意 图n2. 原子核外电子运动区域与电子能量原子核外电子运动区域与电子能量的关系的关系 电子能量高在离核远的区域内运动，电子电子能量高在离核远的
5、区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动能量低在离核近的区域内运动 ，把原子核，把原子核外电子分成不同的外电子分成不同的能层能层；分别用一、二、；分别用一、二、三、四、五、六、七三、四、五、六、七表示，符号分别为表示，符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。同一能层的。同一能层的电子，能量也可不同，可以把它们分成电子，能量也可不同，可以把它们分成能能级级，符号为：，符号为：s p d f二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布K L M N O P Q 1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 注注:在每一能层中，能级符号的
6、顺序是在每一能层中，能级符号的顺序是ns np nd nf. (n代表能层）代表能层）二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布n3. 原子核外电子排布规律原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳最外层最多只能容纳 8个电子个电子(氦原子是氦原子是2个个)； 次外层最多只能容纳次外层最多只能容纳18个电子；个电子； 倒数第三层最多只能容纳倒数第三层最多只能容纳32个电子；个电子； 每个电子层最多只能容纳每个电子层最多只能容纳2n2电子；电子； 各电子层所能容纳的电子数必须服从于其各电子层所能容纳的电子数必须服从于其所在的位置；所在的位置； 电子总是尽先排布在能量最低的能级里电子总是尽先排布在能量
7、最低的能级里二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布三、构造原理三、构造原理n1. 构造原理构造原理n随着原子核电荷数随着原子核电荷数的递增，绝大多数的递增，绝大多数元素的原子核外电元素的原子核外电子的排布将遵循右子的排布将遵循右图的排布顺序。图的排布顺序。n2. 元素原子的电子排布式元素原子的电子排布式三、构造原理三、构造原理H:1s1He:1s2Li:1s2 2s1B:1s22s22p1Na:1s22s22p63s1Fe:1s22s22p63s23p63d64s2Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6四、能量最低原理、基态与激发态、光谱四、能量最低原理、基态与激发态、光谱
8、n能量最低原理：原子的电子排布遵循构能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理态，简称能量最低原理n基态原子：处于最低能量的原子基态原子：处于最低能量的原子 在基态原子里，电子优先排布在在基态原子里，电子优先排布在能量最低能量最低的能级的能级里，然后排布在里，然后排布在能量逐渐升高的能能量逐渐升高的能级级里里n激发态原子：当基态原子的电子吸收能激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子发态原子四、能量最低原理、基态与激发态、光谱四、能量最低原理、基
9、态与激发态、光谱n原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸原子光谱：不同元素的原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收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱子光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的吸收光谱利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素 练习练习n1. 下列有关认识正确的是下列有关认识正确的是nA. 各能级的原子轨道数按各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为的顺序分别为1、3、5、7nB.
10、各能层的能级都是从各能层的能级都是从s能级开始至能级开始至f能能级结束级结束nC. 各能层含有的能级数为各能层含有的能级数为n-1 nD. 各能层含有的电子数为各能层含有的电子数为2n2练习练习n2. 下列图象中所发生的现象与电子的下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是跃迁无关的是A B C D练习练习n3. 按能量由低到高的顺序排列，正确按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是的一组是nA1s、2p、3d、4snB1s、2s、3s、2pnC2s、2p、3s、3pnD4p、3d、4s、3p练习练习n4. 以下电子排布式表示基态原子电子以下电子排布式表示基态原子电子排布的是排布的是 nA1s2
11、2s22p63s13p3nB1s22s22p63s23p63d104s14p1nC1s22s22p63s23p63d24s1nD1s22s22p63s23p63d104s24p1 练习练习n5. 电子由电子由3d能级跃迁至能级跃迁至4p能级时，可能级时，可通过光谱仪直接摄取通过光谱仪直接摄取nA电子的运动轨迹图像电子的运动轨迹图像nB原子的吸收光谱原子的吸收光谱nC电子体积大小的图像电子体积大小的图像nD原子的发射光谱原子的发射光谱五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n1. 电子云电子云n电子在原子核外出现的概率密度分布。电子电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象
12、化描述。云是核外电子运动状态的形象化描述。概率分布图概率分布图(电子云电子云)电子云轮廓图的制作过程电子云轮廓图的制作过程90%原子轨道原子轨道五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n2. 原子轨道原子轨道n球形球形s能级的原子轨道能级的原子轨道图图五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n2. 原子轨道原子轨道p能级的原子轨道图能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n2. 原子轨道原子轨道d能级的原子轨道图能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n2. 原子轨道原子轨道f能级的原子轨道图能级的原子轨道图五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n2. 泡利不
13、相容原理泡利不相容原理 在同一个原子里，不存在四个方面的运动在同一个原子里，不存在四个方面的运动状态完全相同的电子状态完全相同的电子n核外电子排布的轨道表示式核外电子排布的轨道表示式 1s 2s 2pLi1s 2s 2pBe1s 2s 2pB1s 2s 2pC1s 2s 2pN1s 2s 2pO五、电子云与原子轨道五、电子云与原子轨道n3. 洪特规则洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，总当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同1s 2s 2pC1s 2s 2pN1s 2s 2pO归纳与小结归纳与小结n1. 描述核外电子
14、运动状态的四个方面描述核外电子运动状态的四个方面 能层能层(电子层电子层) 能级能级(电子亚层电子亚层) 轨道轨道(电子云的伸展方向电子云的伸展方向) 自旋方向自旋方向归纳与小结归纳与小结n描述核外电子运动状态的四个方面描述核外电子运动状态的四个方面能层能层(电子层电子层)n原子核外的电子可以看作是分层排布的。处于原子核外的电子可以看作是分层排布的。处于不同层次不同层次 中的电子，离核的远近也不同。离核中的电子，离核的远近也不同。离核愈近的电子层能级愈低，离核愈远的电子层能愈近的电子层能级愈低，离核愈远的电子层能级愈高。通常用级愈高。通常用n=1、2、3等数值来表示等数值来表示电子层离核的远近
15、。电子层离核的远近。n=1，即表，即表 示离核最近示离核最近的电子层，其中的电子能量最小。的电子层，其中的电子能量最小。n=2，即表，即表示为第二电子层。有时也用示为第二电子层。有时也用K、L、M、N、O等分别表示等分别表示1、2、3、4、5等电子层等电子层归纳与小结归纳与小结n1. 描述核外电子运动状态的四个方面描述核外电子运动状态的四个方面 能级能级(电子亚层电子亚层) 即使在同一电子层中的电子，能量也常有即使在同一电子层中的电子，能量也常有差别，它们电子云的形状也不相同。所以差别，它们电子云的形状也不相同。所以每一个电子层，又可以分作几个电子亚层，每一个电子层，又可以分作几个电子亚层，分
16、别用分别用s、p、d、f等符号来表示等符号来表示归纳与小结归纳与小结n1. 描述核外电子运动状态的四个方面描述核外电子运动状态的四个方面 轨道轨道(电子云的伸展方向电子云的伸展方向)n电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。方向。s电子云是球形对称的，在空间各个方电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相同。向上伸展的程度相同。p电子云在空间可以有电子云在空间可以有三种互相垂直的伸展方向。三种互相垂直的伸展方向。d电子云可以有五电子云可以有五种伸展方向，种伸展方向，f电子云可以有七种伸展方向。电子云可以有七种伸展方向。n如果把在一定电子层上，具有一定形状和伸展如果把在一定电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道，那方向的电子云所占据的空间称为一个轨道，那么么s、p、d、f四个能级就分别有四个能级就分别有1、3、5、7个轨道个轨道归纳与小结归纳与小结n1. 描述核外电子运动状态的四个方面描述核外电子运动状态的四个方面 自旋方向自旋方向n电子不仅在核外空间不停地运动，而且还作自电子不仅在核外空间不停地运动，而且还作
