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分子結構
原子結構
晶體結構
結構
性質
決定
第一章 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
1803年，道爾頓實心球模型
原子是構成物質的最小粒子，是不可再分的實心球
1903年，湯姆遜葡萄干面包模型
原子平均分布著正電荷粒子，鑲嵌電子，形成電中性原子
1911年，盧瑟福原子行星模型
原子中心有帶正電的核（質量幾乎等于原子質量，電子在它周圍沿著不同軌道運轉，就像行星繞著太陽運轉一樣）
1913年，波爾原子軌道模型
對盧瑟福模型改進，稱原子在電子核外空間的一定軌道上繞核做高速運動
1926~1935年，電子云模型
現代物質結構學說，電子在原子核外很小的空間內做高速運動，其運動規律與一般物體不同，沒有確定的軌道
原子(ATOM)結構模型的演變
不同時期的原子結構模型
時間或年代 1803年 1903年 1911年 1913年 20世紀20年代中期
原子結構模型
模型 名稱
相關科學家
道爾頓
葡萄干布丁模型
湯姆孫
核式模型
盧瑟福
電子分層排布模型
玻爾
量子力學模型
實心球
原子模型
薛定諤
請以鈉原子為例，談談你對原子結構的認識。
鈉的原子結構示意圖
想一想
問題1: 研究核外電子排布的實驗依據是什么？
研究原子結構的方法——原子光譜
一些生活中的光現象
霓虹燈
激光
光譜與可見光光譜
光譜：
按照一定能量次序排列的光帶。
可見光光譜：
可以被人眼觀察的光帶。
研究原子結構的方法——原子光譜
氫原子光譜
研究原子結構的方法——原子光譜
原子光譜的產生
基態
K
L
M
N
基態氫原子：
處于能量最低狀態的氫原子。
研究原子結構的方法——原子光譜
研究原子結構的方法——原子光譜
激發態
K
L
M
N
能量
基態原子吸收能量，其中的電子會發生躍遷，由于電子躍遷，原子處于比基態能量高的狀態，形成激發態原子。
原子光譜的產生
不同原子的電子發生躍遷時可以吸收不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子吸收光譜。
鋰、氦、汞的吸收光譜
研究原子結構的方法——原子光譜
原子光譜的產生
研究原子結構的方法——原子光譜
能量
K
L
M
N
當電子從較高能量的狀態躍遷至較低能量的狀態，乃至基態時，會釋放能量。
原子光譜的產生
光
K
L
M
N
光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。
研究原子結構的方法——原子光譜
原子光譜的產生
原子光譜的產生
不同原子的電子發生躍遷放出能量時可以發射不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子的發射光譜。
鋰、氦、汞的發射光譜
研究原子結構的方法——原子光譜
各種原子的吸收光譜或發射光譜，總稱為原子光譜。
鋰、氦、汞的吸收光譜
鋰、氦、汞的發射光譜
研究原子結構的方法——原子光譜
發射光譜：
吸收光譜：
電子吸收能量躍遷時產生(原子由基態到激發態)
電子釋放能量躍遷時產生(原子由激發態到基態)
特征:暗背景,亮線, 線狀不連續，
特征:亮背景，暗線，線狀不連續
發射光譜與吸收光譜對比（氫原子光譜）：
位置和能量是連續的
研究原子結構的方法——原子光譜
如何理解原子光譜中的線狀是不連續的這一特點？
位置和能量是連續的
E
研究原子結構的方法——原子光譜
如何理解原子光譜中的線狀是不連續的這一特點？
位置和能量是不連續的
E
研究原子結構的方法——原子光譜
如何理解原子光譜中的線狀是不連續的這一特點？
位置和能量是不連續的
E1
E2
E3
E4
研究原子結構的方法——原子光譜
如何理解原子光譜中的線狀是不連續的這一特點？
能量的量子化
原子光譜的應用（1）——發現新元素
He 氦
研究原子結構的方法——原子光譜
原子光譜的應用（2）——檢驗元素
不同元素的焰色試驗
研究原子結構的方法——原子光譜
下面是Li、H的發射光譜和吸收光譜，思考下列問題：
（2）為什么不同元素原子具有不同的特征光譜？
（1）同一元素發射光譜
和吸收光譜有什么差異？
“互補”
同種元素發射光譜和吸收光譜背景和譜線明暗相反，譜線位置相同。
1、能層
（1）概念：
多電子原子的核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。
電子層
能層
能層越高，電子的能量越高
----“電子層”
原子核外電子排布規律與運動特點
（2）表示方法及各能層最多容納的電子數
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號 K　 L　 M　 N　 O P Q
最多電子數 2=2×12 8=2×22　 18=2×32 32=2×42　 50=2×52 72=2×62 98=2×72
能層越高,電子的能量越高。
能量的高低順序為E(K)①能量規律：
②數量規律：
每層容納的電子數不超過2n2（n為能層序數）
1、能層
----“電子層”
原子核外電子排布規律與運動特點
多電子原子中，同一能層的電子，能量可以不同，還可以把它們分成能級
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”。
原子核外電子排布規律與運動特點
在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成不同的能級。
（1）概念：
分別用相應能層的序數和字母 等表示，如n能層的能級按能量由低到高的排列順序為ns、 、 、nf等。
s、p、d、f
np
nd
（2）能級的表示方法
2、能級
原子核外電子排布規律與運動特點
electron hotel
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號 K L M N O P Q
能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ······ 最多容納的電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ······ 2 8 18 32 2n2 【思考】通過觀察上表，你發現了什么？
3.能層能量、能級能量與最多容納的電子數的關系
原子核外電子排布規律與運動特點
①任一能層的能級總是從s能級開始，開始依次ns、np、nd、nf…
②不同能級中的s、p…級，最多容納的電子數是相同的
③能層的能級數目等于該能層序數。
④s、p、d、f…各能級最多可容納的電子數依次為1、3、5、7…的二倍！
⑤相同能層相同能級中電子能量基本相同
⑥同一能層各能級的能量順序E(ns)能層 一 二 三 四 五 六 七
符號 K L M N O P Q
能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ······ 最多容納的電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 ······ 2 8 18 32 2n2 （依據是光譜學數據）
① 每一能層最多可容納的電子數為______（ 為能層序數）。
② 在每一個能層中，能級符號的順序是_______________ ( 為能層序數)。
③ 任一能層的能級總是從 能級開始，而且能級數等于該___________，即第一能層只有1個能級____，第二能層有2個能級_________，第三能層有3個能級____________，依次類推。
能層序數
④ 以 、 、 、 排序的各能級可容納的最多電子數依次為______________的2倍。
⑤ 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， 、 、 、 能級最多都只能容納____個電子。
2
規律及注意事項:
2n2
ns、np、nd、nf
2s、2p
3s、3p和3d
1s
1、3、5、7
⑥在相同能層各能級能量由低到高的順序是___________________________ ___。不同能層中同一能級，能層數越大，能量越高。例如：__________________
E(ns)E(1s)課本P7：思考與討論
1.一個能層的能級與能層序數（n）間存在什么關系？一個能層最多可容納的電子數與能層序數（n）間存在什么關系
2.以s、p、d、f、為符號的能級分別最多可容納多少電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數是否相同？
3.第五能層最多可容納多少電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電子？（注：高于f 的能級不用符號表示。）
第五能層最多可容納50個電子，它們分別容納在5個能級中，5s能級最多容納2個電子，5p能級最多容納6個電子，5d能級最多容納10個電子，5f能級最多容納14個電子，還有一個能級最多容納18個電子。
一、 能層與能級
能層 K L M N O 能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p ...
最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6
2 8 18 32 50 二、基態與激發態 原子光譜
基態原子
激發態原子
吸收能量
釋放能量
發射光譜
吸收光譜
能量較高
能量最低
課堂小結
課堂練習： 以下現象與核外電子的躍遷有關的是
①霓虹燈發出有色光　②棱鏡分光　③激光器產生激光　④石油蒸餾　⑤凸透鏡聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈現五彩繽紛的禮花　
⑦日光燈通電發光　⑧冷卻結晶 （ ）
A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧
C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦
A
(1)原子核外電子按能量不同分為不同的能層，同一能層又按能量不同分為不同的能級。（ ）
(2)同一能層的電子能量一定相同。( )
×
(3)同一原子中，同一能層同一能級的電子能量一定相同。( )
(4)第 能層最多能容納的電子數為 ，所以鈉原子的第三能層填有18個電子（ ）
課堂練習:判斷正誤
√
×
√
課堂練習:下列說法正確的是 ( )
A．原子核外的每個能層最多可容納的電子數為n2
B．任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數等于該能層序數C．同是s能級，在不同的能層中最多容納的電子數是不相同的
D．不同能層中含有的能級數相同
B
用1~18號的元素符號填空。
（1） 基態原子 能級未充滿電子的元素是____。
（2） 基態原子第二能層只有3個電子的元素是____。
（3） 基態原子有且只有三個能級填充電子的元素是
________________________。
（4） 基態原子第三能層電子數最多的元素是_____。
B、C、N、O、F、Ne
H
B
Ar

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