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第一章 原子結構與性質
第一節 原子結構
第1課時 能層與能級 原子光譜
原子核
核外電子
原子
知識回顧
質子(Z)
中子(N)
X
A
Z
質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)
決定元素的種類
決定原子的種類
最外層電子數決定元素的化學性質
盧瑟福：通過α粒子散射實驗，提出行星原子模型。
(原子中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子全部質量，電子在它周圍沿著不同的軌道運轉，就像行星圍繞太陽運轉一樣。)
行星模型
道爾頓：提出原子概念，并認為原子結構是堅實、不可再分的實心球。
實心球模型
湯姆孫：發現電子，并認為原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子中和了正電荷。
葡萄干蛋糕模型
回顧原子結構演變歷史
量子軌道模型
電子云模型
波爾：引入量子化條件，認為電子只能在原子核外具有特定能量的“殼層”中運動。
薛定諤：根據不確定原理提出薛定諤方程，算出核外電子排布的部分規律，提出了電子云。
核外電子分層排布的，離核越遠的電子，能量越高。
知識回顧
波爾原子模型
電子只能在原子核外具有特定能量的“殼層”中運動。
電子層
能層
任務一：認識能層
能層：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。
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號
最多可容納電子數
K L M N O P Q
第 n 層最多可容納的電子數為 2n2
2 8 18 32 50 72 98
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
能層的高低順序為：
離原子核越近，能量越低。
多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同。
同一能層的電子，還被分成不同能級。
能層是樓層，能級是樓梯的階梯。
K
L
M
N
科學家據此進一步完善玻爾模型。將所謂的“殼層”由“能層” 落實為“能層”中的“能級”。
任務二：認識能級
能層 K L M N
根據多電子原子的同一能層電子的能量不同，將它們分為不同能級。
1、任一能層的能級數等于能層序數。
2、能級總是從s開始，按照能級符號s、p、d、f、g···排序。
3、能級符號前面用數字表示能層序數。
能級
s s p s p d s p d f
1
2 2
3 3 3
4 4 4 4
多電子原子中，第n能層的能級的能量順序為：
E(ns) ＜ E(np) ＜ E(nd) ＜ E(nf) ＜ ···
任務二：認識能級
能層 K L M N
最多電子數
能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
最多電子數
根據多電子原子的同一能層電子的能量不同，將它們分為不同能級。
2 8 18 32
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
4、s、p、d、f ···能級可容納的最多電子數依次為自然數奇數序列1，3，5，7···的2倍。
交
與
考
思
流
(2)第五能層最多可容納多少個電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電子？
第五能層最多容納50個電子，分別容納在五個能級中：
5s 5p 5d 5f 5g
2 6 10 14 18
1、(1)3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數是否相同？
相同
2、(1)以s能級為例，不同能層的s能級間能量有何關系？
交
與
考
思
流
(2)同一能層不同能級間能量有何關系？
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……
E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……
1、判斷正誤
(1)2d表示L層上的d能級(　　)
(2)同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小(　　)
(3)4s、4p、4d、4f能量的高低順序為E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f) (　　)
×
×
√
2、下列能級符號錯誤的是(　　)A. 5p　　 B. 3f　　　C. 2s　 　 D. 4d
B
3、下列有關認識中正確的是（ ）
A. 各能層的能級都是從 s 能級開始至 f 能級結束
B. 各能層含有的能級數為 n－1
C. 各能層含有的電子數為 2n2
D. 在同一能層不同能級上的電子，其能量肯定不同
D
問題：研究核外電子排布的實驗依據是什么？
光譜：按照一定能量次序排列的光帶
可見光光譜：可以被人眼觀察到的光帶
紫外光光譜
紅外光光譜
研究發現，每種元素的原子也會有特定的光譜現象。
氫原子光譜
對氫氣放電管通電，氫氣會解離成氣態氫原子，繼續通電，氫原子會發出紫色的光。當產生的光透過棱鏡，就會得到一條由4條顏色不同的譜線組成的光譜。
不同的原子軌道具有不同的能量，軌道能量的變化是不連續的，即量子化的。
E0
E1
E2
E3
En
基態能級
激發態能級
吸收能量
電子躍遷
釋放能量
電子躍遷
處于最低能量狀態的原子叫做基態原子。基態原子吸收能量后，它的電子會躍遷到較高能級變為激發態原子。
電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時，將釋放能量。
光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式。光的波長可用兩個軌道的能量差計算。
電子的躍遷是物理變化！
任務三：認識原子光譜
不同原子的電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原子的發射光譜或吸收光譜，總稱原子光譜。
一種元素有一種原子光譜，一種原子光譜對應著一種元素，所以，可以用光譜分析法鑒定元素。
鋰、氦、汞的吸收光譜
鋰、氦、汞的發射光譜
暗背景+亮線+線狀不連續
亮背景+暗線+線狀不連續
同種元素發射光譜中的彩色亮線和吸收光譜中的暗線處于相同位置。
電子躍遷的形式
(1)電子吸收能量→從低能級躍遷至較高能級→吸收光譜。
(2)電子從高能級躍遷到低能級→釋放能量→發射光譜。
原子光譜的應用1：發現新元素
He 氦
原子光譜的應用2：檢驗元素
焰色試驗
基態原子吸收能量，電子從基態躍遷到激發態后，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，將能量以光的形式釋放出來。
焰色試驗屬于發射光譜。
原子光譜的應用3：焰火、激光、熒光、LED燈光
充有氖氣的霓虹燈能發出紅光：通電后在電場作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級，且處在能量較高的能級上的電子會很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級上，該光的波長恰好處于可見光區域中的紅色波段。
1、下列敘述正確的是(　　)A.能量高的電子在離核近的區域運動，能量低的電子在離核遠的區域運動B.處于最低能量的原子叫激發態原子C.電子僅在激發態躍遷到基態時才會產生原子光譜D.利用光譜上的特征譜線，可以鑒定元素，也可以發現元素
D
2、電子由3d能級躍遷至4p能級時，可通過光譜儀得到( )
A.電子的運動軌跡圖像 B.原子的吸收光譜
C.電子體積大小的圖像 D.原子的發射光譜
B

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