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第一節　原子結構
第1課時　能層與能級　基態與激發態
第一章　原子結構與性質
利用STM觀察原子
[學習目標]
1.通過認識原子結構與核外電子排布理解能層與能級的關系(重、難點)。
2.通過核外電子能量不同分析和理解基態與激發態的含義與關系。
3.能辨識光譜與電子躍遷之間的關系。
科學史話
原子結構的探索
1869年門捷列夫發現元素周期律；
1920年玻爾在氫原子模型基礎上提出構造原理，
開啟了用原子結構解釋元素周期律的篇章；
5年后玻爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”，
厘清了核外電子的可能狀態，原子光譜得以詮釋；
1936年，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原理。
一、能層與能級
1．能層
(1)劃分依據：根據能量由低到高順序
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號
最多電子數
每層最多容納2n2
能層越高，電子的能量越高
(2)能層間的能量關系
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
K L M N O P Q
2 8 18 32 50 72 98
2．能級
(1)含義：多電子原子同一能層電子的能量不同，將它們分為不同能級。
若能層是樓層，能級是樓梯階梯
不同能層分別有多少個能級，與能層序數關系？
一、能層與能級
(2)表示方法
①能級從s開始，依次s、p、d、f…… ；
②每一能級的表示：
能層數＋能級
如n能層的能級按能量由低到高的順序為E(ns)(3)能級數＝該能層序數；
(4)s、p、d、f……能容納的最多電子數依次為1,3,5,7……的2倍。
一、能層與能級
2．能級
K L M N O
1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p……
3．能層、能級與容納的最多電子數
歸納總結
一、能層與能級
能層(n) 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 5s … … … …
容納的最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … …
2 8 18 32 … … … 2n2
思考交流
1.正誤判斷
(1)2d表示L層上的d能級
(2)各能級最多可容納的電子數按s、p、d、f……的順序依次為自然數中的奇數序列1、3、5、7……的2倍
(3)4s、4p、4d、4f能級的能量的高低順序為E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
(4)各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束
(5)各能層含有的電子數為2n2
√
×
√
×
×
一、能層與能級
思考交流
2.下列能級符號不正確的是
A.3s　　　　B.3p　　　　C.3d　　　　D.3f
√
一、能層與能級
3.N能層所含能級數、最多容納電子數分別為
A.3、18　　　　　　　　 B.4、24
C.5、32　　　 　　　　　D.4、32
√
4.比較各能層或能級中電子能量大?。?br/>(1)E(2s)______E(4s)；
(2)E(3p)______E(3d)；
(3)E(5d)______E(4d)；
(4)E(3s)______E(2p)；
(5)E(K)______E(L)______E(M)。
＜
＜
＞
＞
＜
＜
思考交流
一、能層與能級
二、基態與激發態　原子光譜
1．基態原子與激發態原子
(1)基態原子：處于最低能量狀態的原子。
(2)激發態原子：
基態原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變為激發態原子。
(3)基態、激發態相互之間轉化的能量變化
基態原子
激發態原子
吸收能量
釋放能量
光(輻射)
2．原子光譜
(1)含義：不同元素原子的電子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可用光譜
儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發射光譜，總稱原子光譜。
(2)成因及分類
用光譜儀測定氫氣放電管發射的氫的發射光譜
二、基態與激發態　原子光譜
鋰、氦、汞的吸收光譜
鋰、氦、汞的發射光譜
特征:暗背景, 亮線, 線狀不連續
特征:亮背景,暗線，線狀不連續
二、基態與激發態　原子光譜
2．原子光譜
3．原子光譜的應用
利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。
(1)發現新元素
如銫和銣光譜圖中有特征的藍光和紅光；又如科學家通過太陽光譜發現了氦。
法國天文學家楊森觀察日全食時發現He元素，接近鈉黃光的D1(589.6 nm)和D2(589.0 nm)線。
二、基態與激發態　原子光譜
(2)檢驗元素
焰色試驗中產生的焰色是電子躍遷的結果，焰色的產生與消失是物理變化，
該過程中可能伴隨化學變化。
(3)生產生活中
焰火，霓虹燈光，激光等。
二、基態與激發態　原子光譜
3．原子光譜的應用
思考交流
1.正誤判斷
(1)光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式之一
(2)霓虹燈光、激光都與原子核外電子躍遷吸收能量有關
(3)產生激光的前提是原子要處于激發態
(4)電子躍遷時只吸收能量
√
×
√
×
二、基態與激發態　原子光譜
思考交流
2.下列說法正確的是
A.自然界中的所有原子都處于基態
B.同一原子處于激發態時的能量一定高于基態時的能量
C.無論原子種類是否相同，基態原子的能量總是低于激發態原子的能量
D.激發態原子的能量較高，極易失去電子，表現出較強的還原性
√
二、基態與激發態　原子光譜
自我測試
1.下列關于能層與能級的說法正確的是
A.同一原子中，符號相同的能級上的電子能量不一定相同
B.每個能層含有的能級數不一定等于該能層序數
C.同是s能級，在不同的能層中所能容納的最多電子數是不相同的
D.多電子原子中，每個能層上電子的能量一定不同
√
2.(2023·成都外國語學校高二期中)下列能級符號正確的是
A.4s　　　　B.3f　　　　C.2d　　　　D.1p
√
自我測試

A.節日燃放的焰火 B.舞臺表演時的燈光 C.城市的霓虹燈光 D.平面鏡成像
3.下列現象中與電子躍遷無關的是
√
自我測試
4.碘是人體中的重要元素，人體缺碘易患甲狀腺腫大，請回答下列問題：
(1)碘在元素周期表中的位置是__________________。
(2)碘原子有___個能層，分別為__________________(用相應的符號表示)，有____個能級，分別為__________________________________________。
(3)碘原子的結構示意圖為__________，最外電子層有____個電子，這些電子有___個能級，各個能級所容納的電子數分別為_______。
第五周期第ⅦA族
5
K、L、M、N、O
11
1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、5s、5p
7
2、5
2
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