資源簡介

(共40張PPT)
第一章 原子結構與性質
第一節 原子結構
人教版高中化學選擇性必修2
第1課時 能層與能級 基態與激發態 原子光譜
引 言
化學研究的是構成宏觀物體的物質。
一、研究物質的組成與結構
二、研究物質的性質與變化
決定
決定
“原性論”
思考
物質的組成與結構如何決定物質的性質與變化呢？
物質的元素組成決定了物質的性質
為什么不同元素有不同性質？
為什么有的元素性質相似？
原子結構不同或相似
原子結構如何決定元素性質？
第一章 內容
引 言
課標要求
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。
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。
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。
一、開天辟地—原子的誕生
宇宙大爆炸
1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子”中，后來發生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。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。
宇宙大爆炸
2h后
誕生
大量的氫
大量的氦
極少量的鋰
原子核的熔合反應
合成
其他元素
1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論
1、原子的誕生
我們今天熟悉的各種元素（原子），都是從那時起經歷了漫長復雜的物理化學變化，分批分期合成而來的
氫元素是宇宙中最豐富的元素，占88.6%（氦約為氫的1／8），另外還有90多種元素，它們的原子總數加起來不足1%。宇宙年齡距近約140億年，地球年齡已有46億年。地球上的元素絕大多數是金屬，非金屬僅22種。
人類在認識自然的過程中，經歷了無數的艱辛，正是因為有了無數的探索者，才使人類對事物的認識一步步地走向深入，也越來越接近事物的本質。
隨著現代科學技術的發展，我們現在所學習的科學理論，還會隨著人類對客觀事物的認識而不斷地深入和發展。
2、人類認識原子的過程
“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微粒。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中的最小粒子，每一種元素有一種原子。20世紀初，人們終于認識到原子不是最小的粒子，而且有復雜的結構。對原子結構的認識為元素周期律找到了理論根據。原子的基本性質，如原子半徑、電離能和電負性等都與原子結構密切相關，因而也呈現周期性。
原子的來源
“葡萄干布丁”模型（湯姆生1904）
電子分布在均勻的正電荷連續體內
原子結構模型的演變
原子結構模型的演變
實心球模型（道爾頓1803）
原子是不可再分的
1
2
行星模型（盧瑟福1911）
原子由原子核核外電子組成
3
圓形軌道模型（波爾1913）
核外電子在特定軌道上高速運動
4
電子云模型（薛定諤1926）
電子只能用概率大小來描述在某處出現的可能性
5
原子結構探索歷程
1869年
俄國化學家門捷列夫
發現了元素周期表
1920年
玻爾
構造原理：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。
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
德國科學家馬德隆
發表了以原子光譜事實為依據的完整的構造理論
1936年
玻爾原子模型（1913年）
玻爾借助誕生不久的量子理論改進了盧瑟福的模型。
玻爾原子模型（又稱分層模型）：當原子只有一個電子時，電子沿特定球形軌道運轉；當原子有多個電子時，它們將分布在多個球殼中繞核運動。
不同的電子運轉軌道是具有一定級差的穩定軌道。
丹麥物理學家玻爾
（N.Bohr,1885～1962)
⑤玻爾原子模型
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。
舊知回顧
2、你認為核外電子有什么運動特點和排布規律？
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。
鈉的原子結構示意圖
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。
舊知回顧
電子層
能層
能層越高，電子的能量越高
原子
基態原子
激發態原子
吸收能量
釋放能量
處于最低能量
處于較高能量
任務 基態與激發態
特別提醒
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。
光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。
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）。
激發態原子不穩定，易釋放能量變為能量較低或基態原子。
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，如：焰火、激光、霓虹燈……
任務三 基態與激發態
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
激發態
K
L
M
N
能量
能量
K
L
M
N
光
K
L
M
N
不穩定
吸收能量
電子躍遷
釋放能量
(1)定義：
不同元素的原子，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元素原子的發射光譜或吸收光譜，總稱原子光譜。
發射光譜
吸收光譜
任務 原子光譜
特征:暗背景,亮線, 線狀不連續
特征:亮背景，暗線，線狀不連續
2、原子光譜的應用
He 氦
任務四 原子光譜
（1）發現新元素
（2）檢驗元素
不同元素的焰色試驗
任務四 原子光譜
煙火
任務四 原子光譜
（3）生產生活
霓虹燈
分析霓虹燈發光的原理：
充有氖氣的霓虹燈能發出紅光，產生這一現象的原因是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。
下圖是鋰、氦、汞的吸收光譜和發射光譜。其中圖_______是原子由基態轉化為激發態時的吸收光譜，圖_______是原子由激發態轉化為基態時的發射光譜。不同元素的原子光譜上的特征譜線不同，請在下圖中用線段將同種元素的吸收光譜和發射光譜連接。
①③⑤
②④⑥
課堂練習
任務一 認識能層
(1)含義：
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。
(2)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。
(3) 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
任務一 認識能層
(3)能量規律：原子核外電子總是可能先排布在能量 的電子層上，然后由內向外依次排布在能量逐漸 的電子層。即：能層的高低順序為
較低
升高
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同。
還可以把一個能層分為不同能級。
任務二 認識能級
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”。
1、能層與能級的關系
(1)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，即第一能層只有1個能級(1s)，第二能層有2個能級(2s和2p)，依次類推。
任務二 認識能級
(2)以s、p、d、f、g.....排序的各能級可容納的最多電子數依次為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。
任務二 認識能級
1、能層與能級的關系
（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)
任務二 認識能級
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
1s
2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
任務二 認識能級
4、第五能層最多可以容納多少個電子？分別容納在哪些能級中？各能級最多容納多少個電子？
思考交流
3、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
2.6.10.14
相同
50
s-2，p-6，d-10，f-14
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 課堂小結
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

展開更多......

收起↑