資源簡介

(共30張PPT)
第一節 原子結構
第一章 原子結構和性質
第一課時
能層與能級、基態與激發態、原子光譜
學習目標
1、通過認識原子結構和電子排布理解能層和能級的關系，知道電子運動的能量狀態具有量子化的特征。
2、通過核外電子能量不同分析、理解基態與激發態的含義，能從電子躍遷角度初步解釋原子光譜的形成，進一步強化“結構決定性質”的觀念。
【原子的誕生】
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融合反應，分期分批的合成了其它元素。至今，所有恒星包括太陽，仍在合成元素，而且，這些元素都是已知的。
宇宙年齡距近約 140 億年，
地球年齡已有 46 億年。
“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。
原子來源
科學史話
1803年
道爾頓
1904年
1911年
1913年
1926～1935年
湯姆孫
盧瑟福
波爾
薛定諤
提出原子
確認電子
實心球模型
葡萄干面包模型
行星式模型
分層模型
現代電子云模型
提出電子分層運動
提出電子沒有確定軌道
確認原子核
發現質子
預測中子
人類認識原子的歷史是漫長的，也是無止境的。
1913年
電子分層排布模型
丹麥科學家
玻爾
研究了氫原子的光譜后，根據量子力學的觀點，大膽突破傳統思想的束縛，提出了新的原子結構模型
(1)原子核外電子在一系列穩定的軌道上運動，這些軌道稱為原子軌道。
核外電子在原子軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。
(2)不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是不連續的。
(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發生躍遷。
獲得了1922年的諾貝爾物理學獎
資料在線
原子核外電子是分層排布的。
原子結構示意圖
Na
Na有3層電子層
K
L
M
能層: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。
能層
一
二
三
四
五
六
七
符號
K
L
M
N
O
P
Q
最多電子數
2
8
18

32
50
72
98
2×12
2×22
2×32
2×42
2×52
2×62
2×72
2n2
一、 能層與能級
表示方法及各能層最多容納的電子數
1、數量規律： 第n層最多可容納的電子數為2n2
2、能量規律：
將能量高低排序為： E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
能層越高，電子的能量越高

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。

【例】：K層中只有1s能級，L層中有2s和2p能級
能級（level）

一、 能層與能級
（1）概念：
（3）各能級最多容納的電子數：
任一能層的能級總是從s能級開始，能級符號的順序是ns、np、nd、nf......
(n為能層序數)。能級數=能層序數。
(2)表示方法：分別用相應能層的序數和字母s、p、d、f 等表示。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}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
…
s、p、d、f…排序的各能級可容納的最多電子數依次為 ；
英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數 ;
相同
1、3、5、7…的2倍
同一能層，各能級的能量順序： ;
ns能級（level）
(1)一個能層的能級數與能層序數（ n ）間存在什么關系？一個能層最多可容有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個電子？3d、4d、5d能納的最多電子數是否相同？
(3)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？各能級多少個電子？
思考與討論
相等
2n2
2 6 10 14
相等，都為10個
5個
50個
5s 、 5p 、 5d 、 5f、 5g

2 6 10 14 18
一、能層與能級
②各能級(s、p、d、f ……)上所能容納的電子數依次為1、3、 ???? 、7…… 的2倍。
( )
?
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。（ ）
√
③能層離核越近能量越低。（ )
④同一能層的電子能量一定相同。( )
×
⑤同一原子中，同一能層同一能級的電子能量一定相同。( )
⑥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1、判斷正誤
√
√
×
√
課堂練習2、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
課堂練習3、下列能級符號書寫錯誤的是( @45@ )。
A. ???????? B. ???????? C. ???????? D. ????????
?
B
在日常生活中，我們看到的許多可見光，如焰火……
——它們都與原子核外電子躍遷釋放能量有關。
霓虹燈光為什么能發出五顏六色的光？（從原子中核外電子能量變化的角度去認識光產生的原因。）
思考與討論
熒光
LED燈光
激光
霓虹燈光
焰火
基態原子
基態與激發態　原子光譜
基態原子 能量，它的電子會躍遷到 能級，變成激發態原子
K
L
M
基態氫原子
處于 狀態的原子
最低能量
K
L
M
能量
吸收
較高
激發態原子
激發態氫原子
基態原子與激發態原子
基態與激發態　原子光譜
基態、激發態相互間轉化的能量變化
吸收
能量
釋放
能量
光
(主要形式)
基態原子
激發態原子
基態原子與激發態原子
焰火
霓虹燈光
激光
熒光
LED燈光
生活中：與電子躍遷有關的現象
霓虹燈能夠發出五顏六色的光：
霓虹燈燈管中裝載的氣體不同，在高壓電的激發下發出的光的顏色不同。例如：在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，就看到紅色光。類似的，通電后的氬氣發出藍光等。
焰色試驗中，一些金屬元素呈現不同焰色的原因：
焰色試驗是電子躍遷的結果，焰色反應發生的過程：
不同元素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元素原子的吸收光譜或發射光譜，總稱為原子光譜。
3.原子光譜

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
形成吸收光譜
形成發射光譜
電子躍遷
（1）概念：
鋰、氦、汞的發射光譜
鋰、氦、汞的吸收光譜
特征:暗背景,
亮線,
線狀不連續
特征:亮背景,
暗線,
線狀不連續
吸收光譜
發射光譜
（2）發射光譜與吸收光譜對比：
（3）原子光譜的應用
①鑒定元素——每一種元素都有自己的特征譜線
光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線鑒定元素。
②發現新元素
He 氦
用光譜儀測定氫氣放電管發射的氫的發射光譜
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
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
1．（2023秋·高二課前預習）若以E表示某能級的能量，下列能量大小順序中正確的是
A．E(3s)>E(2s)>E(1s)
B．E(3s)>E(3p)>E(3d)
C．E(4f)>E(4s)>E(4d)
D．E(5s)>E(4s)>E(5f)
【答案】A
【解析】B項，應為E(3d)>E(3p)>E(3s)；C項，應為E(4f)>E(4d)>E(4s)；D項，應為E(5f)>E(5s)>E(4s)。
2．（2023秋·高二課前預習）以下能級符號正確的是
①6s　②2d　③3f　④7p
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【答案】D
【解析】能級數與電子層數n相同，當n=2時，只有2s、2p能級，不能出現d能級，而當n=3時也不會出現3f能級。
3．（2023秋·江西吉安·高三吉安三中校考開學考試）下列說法正確的是
A．同一個電子層中，s能級的能量總是大于p能級的能量
B．2s原子軌道半徑比1s大，說明2s的電子云中的電子比1s的多
C．第二電子層上的電子，不論在哪一個原子軌道上，其能量都相等
D．N電子層的原子軌道類型數和原子軌道數分別為4和16
【答案】D
【詳解】A．同一電子層中，s能級的能量小于p能級的能量，故A錯誤；
B．2s原子軌道半徑比1s大，說明2s電子在離核更遠的區域出現的概率比1s電子的大，故B錯誤；
C．當電子在同一電子層的不同能級上時，其能量不相同，故C錯誤；
D．對于N電子層，n＝4，其軌道類型數為4，軌道數為1+3+5+7=16，故D正確。
綜上所述，答案為D。
4．（2023秋·浙江麗水·高二統考期末）下列能層或能級符號不正確的是
A．M B．4s C．3p D．2d
【答案】D
【詳解】A．第三能層用M表示，A不符合；
B．第四能層有s、p、d、f能級，B不符合；
C．第三能層有s、p、d能級，C不符合；
D．第二能層沒有d能級，D 符合；
故選D。
5．（2023春·高二課時練習）下列關于能層和能級的說法正確的是
A．原子核外每能層最多可容納的電子數為n2
B．能層序數較大的能級，能量不一定較高
C．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小
D．同一原子中，2p、3p、4p能容納的電子數逐漸增多
【答案】B
【詳解】A．原子核外每能層最多可容納的電子數為2n2，故A錯誤；
B．能層序數越大的能級能量不一定越高，如4s的能量低于3d，故B正確；
C．不同能層的s軌道，能層序數越大的其能量越高，即1s<2s<3s，故C錯誤；
D．p能級上有3個原子軌道，軌道數相同，故D錯誤。
故選B。
THANKS
謝謝聆聽

展開更多......

收起↑