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第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
課時一 能層與能級 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子光譜
學(xué)習(xí)目標
1.知道電子運動的能量狀態(tài)具有量子化的特征，能從電子躍遷角度初步解釋原子光譜的形成。
2.通過核外電子能量的分析，理解基態(tài)與激發(fā)態(tài)的含義與關(guān)系。
3.通過光譜實驗事實，認識原子結(jié)構(gòu)與核外電子排布，理解能層、能級及兩者間關(guān)系。
01
原子理論發(fā)展史
電子云模型
波爾原子結(jié)構(gòu)理論
01
原子理論發(fā)展史
公元前
1803
1904
1911
1913
湯姆孫
玻爾
道爾頓
盧瑟福
原子誕生
宇宙
Democritus
1936
馬德隆
科學(xué)理論不斷發(fā)展 科學(xué)家對科學(xué)本質(zhì)不懈追求
科學(xué)家在科學(xué)創(chuàng)造中的豐功偉績
能層與能級
02
能層與能級
【思考 討論】
回憶原子相關(guān)知識
Na
+11
2 8 1
原子：化學(xué)變化中最小的粒子
化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)：原子的重新組合
原子結(jié)構(gòu)：
原子
原子核
核外電子(-)
質(zhì)子(+)
中子(不帶電）
核電荷數(shù)(Z)= 核內(nèi)質(zhì)子數(shù)= 核外電子數(shù)
質(zhì)量數(shù)(A) = 質(zhì)子數(shù)(Z) + 中子數(shù)(N)
02
能層與能級
原子核外電子有什么排布規(guī)律？
（1）各電子層最多能容納2n2個電子。
（2）最外層電子數(shù)目不超過8個（K層為最外層時不超過2個）；
次外層電子數(shù)最多不超過18個；
倒數(shù)第三層不超過32個。
（3）核外電子總是盡量先排滿能量最低、離核最近的電子層，
然后才由里往外，依次排在能量較高電子層。
而失電子總是先失最外層電子。
02
能層與能級
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。
能層：
就是電子層。
1）能層
核外電子總是盡量先排滿能量最低、離核最近的電子層。
然后才由里往外，依次排在能量較高電子層。
失電子總是先失最外層電子。
02
能層與能級
請?zhí)顚懴卤恚⒏髂軐影茨芰坑傻偷礁吲判颉?br/>能層 一 二 三 四 五 六 七
符號
最多可容納電子數(shù)
K
L
M
N
O
P
Q
2
8
18
32
50
72
98
1、第n層最多可容納的電子數(shù)為2n2
2、將能量按從低到高排序為：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
即離原子核越近，能量越低。
能層越高，電子層的能量越高
02
能層與能級
（1）各能層最多能容納2n2個電子。
（2）最外層電子數(shù)目不超過8個（K層為最外層時不超過2個）；
次外層電子數(shù)最多不超過18個；
倒數(shù)第三層不超過32個。
（3）核外電子總是盡量先排滿能量最低、離核最近的能層，
然后才由里往外，依次排在能量較高能層。
而失電子總是先失最外層電子。
核外電子在能層中的排布規(guī)律
02
能層與能級
能層中填充電子表示方法——原子結(jié)構(gòu)示意圖
02
能層與能級
2）能級
多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同。
能級符號按照s、p、d、f、g……排序
1.任一能層的能級總是從s開始。
2.能級符號前面用數(shù)字表示能層序數(shù)。
【例】：K層中只有1s能級，L層中有2s和2p能級
能級數(shù)=能層序數(shù)
02
能層與能級
【思考 討論】
能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)：
能層 K L M N 最多電子數(shù) 2 8 18 32 能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
最多電子數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
E(ns) E(np) E(nd) E(nf)
E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
<
<
<
02
能層與能級
1.一個能層的能級數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？一個能層最多可容納的電子數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？
能層的能級數(shù)等于該能層序數(shù)。
一個能層最多可容納的電子數(shù)為2n2個。
【思考 討論】
02
能層與能級
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能級所能容納的最多電子數(shù)是否相同？
以s、p、d、f為符號的各能級可容納的最多電子數(shù)依次 為1、3、5、7的二倍。
3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)相同。
【思考 討論】
02
能層與能級
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？
各能級最多容納多少個電子？
第五能層最多可容納50個電子；
5個能級；
各能級最多容納電子數(shù)分別為2,6,10,14,18個。
【思考 討論】
02
能層與能級
①任一能層的能級總是從 能級開始，能級的字母代號總是按s、p、d、
f......排序的，字母前的序數(shù)是它們所處的能層序數(shù)。
②能級數(shù)等于該能層序數(shù)n。
③每個能級最多可容納的電子數(shù)依次為自然數(shù)中的奇數(shù)列 、 、 、 ...
的2倍。
④不同能層中符號相同的能級最多容納的電子數(shù)相同。
⑤多電子原子中，同一能層不同能級的能量順序 :
E(ns) E(np) E(nd) E(nf)
s
1
3
5
7
<
<
<
不同能層相同能級的能量順序 E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)
小結(jié)
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
一些生活中的光現(xiàn)象
霓虹燈
激光
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
1）原子光譜的產(chǎn)生
處于能量最低狀態(tài)的氫原子。
激發(fā)態(tài)
K
L
M
N
能量
基態(tài)
基態(tài)原子吸收能量，電子會發(fā)生躍遷，由于電子躍遷，原子處于比基態(tài)能量高的狀態(tài)，形成激發(fā)態(tài)原子。
當電子從較高能量的狀態(tài)躍遷至較低能量的狀態(tài)，乃至基態(tài)時，會釋放能量。
基態(tài)氫原子：
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
光
K
L
M
N
光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。
1）原子光譜的產(chǎn)生
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
原子光譜：
不同元素的原子，其電子發(fā)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(fā)射光譜，總稱原子光譜。
鋰、氦、汞的發(fā)射光譜
Li
He
Hg
通常原子處于基態(tài)，但在受到熱能、電能的激發(fā)時，原子吸收能量會躍遷到能級較高的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定，很快再躍遷回到較低能級乃至基態(tài)，同時釋放出特定頻率的光。
hν = E2-E1
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
鋰、氦、汞的吸收光譜
通常原子處于基態(tài)，當用光線照射某種原子時，原子會吸收特定頻率的光，從基態(tài)躍遷到某一能量較高的激發(fā)態(tài)。這兩個能級間的能級差（E2-E1）恰好等于該光的能量hν 。不同原子的能級差不同，所吸收的光的頻率也不同。
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
夫瑯禾費線
太陽光譜是原子的吸收光譜，為什么是離散的譜線而不是連續(xù)的的呢？
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
假設(shè)原子中的電子只能沿著特定軌道繞核旋轉(zhuǎn)，在此軌道上電子不釋放也不吸收能量，這種狀態(tài)叫定態(tài)。原子的各定態(tài)能量都是特定數(shù)值，即是量子化的，不連續(xù)。而原子光譜的譜線是不同定態(tài)的電子發(fā)生躍遷產(chǎn)生的。
玻爾理論
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
2）原子光譜的應(yīng)用
激發(fā)態(tài)
基態(tài)
灼
燒
利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。
應(yīng)用：焰色試驗。
利用元素的發(fā)射光譜
釋放能量（光）
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
2）原子光譜的應(yīng)用
He 氦
發(fā)現(xiàn)新元素
03
基態(tài)&激發(fā)態(tài) 原子光譜
研究原子結(jié)構(gòu)的方法——原子光譜
生活中的光現(xiàn)象
煙花
激光
LED燈
課堂練習(xí)
04
課堂練習(xí)
1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)能層就是電子層，包含不同的能級(　　)
(2)能層越高，離原子核越遠(　　)
(3)ns、np、nd最多容納的電子數(shù)均為2(　　)
(4)每一能層均包含s、p、d、f能級(　　)
√
√
×
×
04
課堂練習(xí)
2.下列能層中，不包含 p 能級的是(　　)
A．K能層 B．L能層
C．M能層 D．N能層
A
3.下列能級符號表示正確的是( )
A. 6s B.2d C. 3f D.1p
A
04
課堂練習(xí)
4．下列有關(guān)電子層的說法不正確的是(　　)
A．在量子力學(xué)理論中，用量子數(shù)n來描述電子離核的遠近，稱為能層（電子層）
B．n的取值為正整數(shù)1、2、3、4、5、6等，對應(yīng)的符號分別為K、L、M、N、O、P等
C．n越大表示該電子層上的電子離核的平均距離越遠、能量越高
D．當n相同時，電子所具有的能量也一定相同
D
04
課堂練習(xí)
5. 已知n為能層序數(shù),下列有關(guān)認識正確的是(　　)
A.各能層含有的電子數(shù)為2n2
B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束
C.各能層含有的能級數(shù)為n-1
D.各能級最多容納的電子數(shù)按s、p、d、f......的順序依次為自然數(shù)1、3、5、7......的2倍
D
04
課堂練習(xí)
6.在同一個原子中，M能層上的電子與Q能層上的電子的能量
A.前者大于后者
B.后者大于前者
C.前者等于后者
D.無法確定
√
04
課堂練習(xí)
7.下列說法中有錯誤的是
A.某原子K層上只有一個電子
B.某離子M層和L層上的電子數(shù)均為K層的4倍
C.某原子M層上的電子數(shù)為L層電子數(shù)的4倍
D.存在核電荷數(shù)與最外層電子數(shù)相等的離子
√
04
課堂練習(xí)
8.下列各能層不包含d能級的是A. O能層 B. P能層
C. M能層 D. K能層
√
9.下列能級符號表示正確且最多容納的電子數(shù)按照從少到多的順序排列的是
A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s
C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f
√
04
課堂練習(xí)
10.以下現(xiàn)象與核外電子的躍遷有關(guān)的是
①霓虹燈發(fā)出有色光　②棱鏡分光　③激光器產(chǎn)生激光　
④凸透鏡聚光　 ⑤燃放的焰火，在夜空中呈現(xiàn)五彩繽紛的禮花　⑥日光燈通電發(fā)光　
A.①③⑤⑥ B.②④⑤
C.①③④⑥ D.①②③⑤⑥
√
04
課堂練習(xí)
11.(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外層電子數(shù)為m，次外層電子數(shù)為n；B元素原子的M層(有電子)電子數(shù)為m－n－1，L層電子數(shù)為m＋n＋2，則A為____(填元素符號，下同)，B為_____。
C
Na
(2)已知X元素原子的L層比Y元素原子的L層少3個電子，Y元素原子的核外電子總數(shù)比X元素原子的多5，則X、Y分別為____、_____。
N
Mg
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