資源簡介

原子結構與性質
第一節 原子結構
1.1.1　能層與能級 基態與激發態 原子光譜
【教材分析】
本節從介紹原子的誕生，原子結構的發現歷程入手，首先介紹能層、能級的概念，在原子的基態與激發態概念的基礎上介紹電子的躍遷和光譜分析；然后給出構造原理并根據構造原理書寫原子的核外電子排布；根據電子云與原子軌道等概念，進一步介紹核外電子的運動狀態，并介紹了泡利原理、洪特規則、能量最低原理。本節內容比較抽象 ，教學過程中應注意培養學生的空間想象能力 、分析推理能力及抽象概括能力 。
【課標要求】
1、了解有關核外電子運動模型的歷史發展過程，認識核外電子的運動特點。
2、知道電子運動的能量狀態具有量子化的特征（能量不連續），電子可以處于不同的能級，在一定條件下會發生激發與躍遷。
3、知道電子的運動狀態（空間分布及能量）可通過原子軌道和電子云模型來描述。
【教學重難點】
教學重點：能層與能級 基態與激發態
教學難點：能層與能級
【教學過程】
[創設情境]原子是如何產生的
[講解]我們所在的宇宙誕生于一次大爆炸。宇宙大爆炸后兩小時，誕生了大量的H、少量的He及極少量的Li，然后經過長或短的發展過程，以上元素發生原子核的熔合反應，分期分批的合成了其它元素。“原子”一詞源自古希臘語“ATOM”，是不可再分的意思。古希臘哲學家假想原子是世間萬物最小的粒子。19世紀初，英國人道爾頓創立了近代原子學說，假設原子是化學元素的最小粒子，每一種元素有一種原子。丹麥科學家玻爾提出了構造原理，即從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入原子核外“殼層”的順序，由此開啟了用原子結構解釋元素周期律的篇章。5年后，玻爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”，厘清了核外電子的可能狀態，復雜的原子光譜得以詮釋。
[思考交流] 1、結合所學，請以鈉原子為例，談談你對原子結構的認識。
2、你認為核外電子有什么運動特點和排布規律？
[舊知回顧]
玻爾模型：
電子只能在原子核外具有特定能量的“殼層”中運動。
原子是由原子核和核外電子組成
核外電子是分層排布的;
離核越遠的電子,能量越高。
[新課講授]
[學生活動]請填寫下表，并將各能層按能量由低到高排序。
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號
最多可容納電子數
一、能層
[獲取概念]概念：多電子原子核外電子的能量是不同的，核外電子按能量不同分成能層。
[設疑]那么原子核外電子在分層能層遵循什么規律呢？
[講解]
1、排布規則：電子的能層由內向外排序，其序號、符號以及能容納的最多電子數:第n層最多可容納的電子數為2n2。最外層電子數不超過8(K層為最外層時,電子數不超過2)次外層電子數不超過18
倒數第三層電子數不超過32
2、能量規律：原子核外電子總是可能先排布在能量較低的電子層上，然后由內向外依次排布在能量逐漸升高的電子層。即：能層的高低順序為E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
[設疑]能級又是什么呢？
[講解]多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，所以，同一能層的電子，又被分成不同的能級，就好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。
[講解]
能層與能級的關系
（1）任一能層的能級總是從s能級開始，能級數等于該能層序數，即第一能層只有1個能級（1s），第二能層有2個能級（2s和2p），第三能層有3個能級（3s、3p和3d），依次類推。
（2）能級的字母代號總是s、p、d、f....排序的，字母前的數字是它們所處的能層序數，它們可容納的最多電子數依次為自然數中的奇數序列1，3，5，7....的2倍。
(3)能級符號前面用數字表示能層序數，英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數相同。例如，1s、2s、3s、4s......能級最多都只能容納2個電子。
（4）能層或能級的能量特點如下：
單電子原子中：
E(ns) ＝ E(np) ＝ E(nd) ＝ E(nf)
多電子原子中：
E(ns) ＜ E(np) ＜ E(nd) ＜ E(nf)
[思考交流]
請填寫下表，歸納各能級最多可容納的電子數。
能層 K L M N
最多電子數 2 8 18 32
能級
最多電子數
[思考]
1. 以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數是否相同
2.第五能層最多可容納多少個電子？他們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電子？
[過渡]觀看視頻
2.基態與激發態
[板書](1)基態與激發態
[總結]①電子的躍遷是物理變化（未發生電子轉移），而原子得失電子時發生的是化學變化。
②一般在能量相近的能級間發生電子躍遷。如1s22s22p2表示基態碳原子，1s22s12p3為激發態碳原子（電子數不變）。
③激發態原子不穩定，易釋放能量變為基態原子。
④激發態原子釋放能量變為基態原子時，其能量可轉化為可見光。光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。
[過渡]
生活中，我們看到的許多可見光，都與原子核外電子躍遷釋放能量有關。
光譜一詞最早是由偉大的物理學家牛頓提出的。不同元素的原子發生躍遷時會吸收或釋放出不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜和發射光譜，這些光譜統稱為原子光譜。在現代化學中利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。在歷史上，有許多種元素都是通過光譜分析來發現的，如在1859年德國科學家本生和基爾霍夫發明了光譜儀，攝取了當時已知元素的光譜圖。1861年德國科學家基爾霍夫利用光譜分析的方法發現了銣元素。再如稀有氣體氦的原意是“太陽元素”，是1868年分析太陽光譜時發現的，最初人們以為它只存在于太陽，后來才在地球上發現。
[講解]原子光譜的產生
[獲取概念]不同元素的原子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發射光譜，總稱原子光譜。
[展示]原子光譜的分類
發射光譜特征:暗背景,亮線, 線狀不連續
吸收光譜特征:亮背景，暗線，線狀不連續
[講解]在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。光譜分析的依據是每一種元素都有自己的特征譜線。
[展示]原子光譜的應用
發現新元素
檢驗元素
生產生活
[思考]試分析霓虹燈發光的原理。
[解析]處于最低能量狀態的原子叫做基態原子。基態原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變為激發態原子。例如，電子可以從ls躍遷到2s、3s....相反，電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，將釋放能量。光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。在日常生活中，我們看到的許多可見光，如焰火、霓虹燈光、激光、螢光、LED燈都與原子核外電子躍遷釋放能量有關。
[課堂練習]
[課堂小結]本節課掌握能層與能級的概念，基態與激發態，從微觀理解原子結構。

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