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(共67張PPT)
引 言
------世上萬物，神奇莫測
化學研究的是構成宏觀物體的物質。
研究物質的組成與結構
研究物質的性質與變化
古希臘的“原性論”的哲學
土、水、氣、火
→
原性論認為物質的性質與變化決定了物質的組成與結構
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 原子結構與性質
分子的組成決定了物質的性質
有的分子的組成相同卻有不同的性質
O2和O3
CO易燃，
CO2卻能滅火
分子式為C2H6O的物質
分子的結構也是決定物質性質的重要因素
可能有兩種不同的結構
分子組成完全不同，卻由于有類似的結構而有某些近似的性質
第一種磺胺藥-對氨基苯磺酰胺用于醫學
磺胺藥在結構上類似于細菌必須的營養物---對氨基苯甲酸
合成了許多不同結構磺胺藥
第二章分子結構與性質
21世紀化學的重要課題：模擬生物體中酶的結構創造具有酶的性質的物質
晶體結構是決定物質性質的一個重要因素
金剛石與石墨
貝殼的無機成分主要是CaCO3
內層叫霰石
外殼叫方解石
晶體結構不同,性質不同
第三章 晶體結構與性質
分子結構
原子結構
晶體結構
結構
性質
決定
原子結構
第一章·第一節
第一課時
能層與能級
基態與激發態、原子光譜構造原理與電子排布式
一、關于原子（“ατομ” atom）
話題1：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。
其他元素
原子核的熔合反應
大量氫
少量氦
極少量鋰
約2h后
宇宙
大爆炸
誕生于
氫是宇宙中最豐富的元素，是所有元素之母。
一、關于原子（“ατομ” atom）
話題1：原子的誕生——宇宙大爆炸
地球上的元素絕大多數是金屬，非金屬僅17種，稀有氣體元素7種。
(占88.6%)
(占11.1%)
話題2 原子結構模型的演變
1.公元前5世紀，希臘哲學家德謨克利特等人認為 ：
萬物是由大量的不可分割的微粒構成的，即原子。
2.道爾頓原子模型(1803年）
原子是堅實的、不可再分的實心球。
（化學原子論）
一、關于原子（“ατομ” atom）
3.湯姆生原子模型(1904年)
原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。
湯姆生發現了電子
（“葡萄干布丁”模型）
（西瓜模型）
話題2 原子結構模型的演變
一、關于原子（“ατομ” atom）
4.盧瑟福原子模型（1911年）
原子中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子的全部質量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉，就象行星環繞太陽運轉一樣。
盧瑟福α粒子散射實驗
α粒子：帶正電荷高能粒子
(4He原子核)
(“行星系式”原子模型)
(核式模型)
話題2 原子結構模型的演變
一、關于原子（“ατομ” atom）
4.玻爾原子模型(1913年）
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。
(電子分層排布模型)
話題2 原子結構模型的演變
一、關于原子（“ατομ” atom）
5.電子云模型
（1927~1935年）
話題2 原子結構模型的演變
一、關于原子（“ατομ” atom）
5.電子云模型
（1927~1935年）
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]
氫原子電子云圖
(量子力學模型)
話題2 原子結構模型的演變
一、關于原子（“ατομ” atom）
“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
量子力學的發展
1927年 第五屆索爾維會議
19世紀末，經典力學和經典電動力學在描述微觀系統時的不足越來越明顯。量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學家共同創立的。
對于原子，科學家最感興趣的是——
原子核外的電子是如何運動的？
原子核外的電子是如何排布的？
PART 01
能層與能級
原子
原子核
核外電子(-)
質子(+)
中子(不帶電）
核電荷數(Z)= 核內質子數= 核外電子數
質量數(A) = 質子數(Z) + 中子數(N)
【思考 討論】
回憶原子相關知識
第三周期第IA族
1920年，丹麥科學家玻爾提出“構造原理”，他認為電子在核外是分層排布的，隨核電荷數遞增，新增電子填入原子核外“殼層”中，由此開啟了用原子結構解釋元素周期表
鈉的原子結構示意圖
最外層電子數目不超過8個（K層為最外層時不超過2個）
次外層電子數最多不超過18個；
倒數第三層不超過32個。
問題：核外電子有什么排布規律？
Na原子第二層上的8個電子的能量是否一樣？
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。
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。
能層
核外電子按 不同分成能層，用符號表示如下：
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號
最多可容納電子數
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
能量
定義：多電子原子中，同一能層的電子 能量 也可能不同。
將他們分為不同能級。
能級（又叫“電子亞層）
類比：
能層
小學
初中
高中
能級
一年級
二年級
三年級
四年級
五年級
六年級
初一
初二
初三
高一
高二
高三
能級
能級
表示方法：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、g…
np、nd
1.任一能層的能級總是從s開始。
2.能級符號前面用數字表示能層序數。
①能層序數 該能層所包含的能級數，如第三能層有 個能級。② s、p、d、f 各能級可容納的電子數分別為 、 、 、 的2倍。③原子核外電子的每一能層最多可容納的電子數與能層的序數(n)間存在的關系是 。
等于
3
1 3 5 7
2n2
以s、p、d、f……排序的各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7……的二倍
釋疑
能級： s、p、d、f……
，又叫電子亞層
電子在各能級(亞層)上運動是有不同的軌道(即不同的運動狀態)，
我們稱之為原子軌道
原子軌道 s p d f
軌道數
電子數
每個原子軌道最多容納一對自旋相反的電子
1
3
5
7
2
6
10
14
玻爾原子模型
這是為什么呢？
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？（注：本書只要求到f能級）
第五能層最多可以容納的電子數： 2×52 ＝ 50
分別容納在5s、5p、5d、5f、5g五個能級中。
各能級最多容納的電子數為：
5s能級 2×1=2
5p能級 2×3=6
5d能級 2×5=10
5f能級 2×7=14
5g能級 2×9=18
總計50個電子，與前面能層的計算結果相同。
【思考】
注：
①不同能層之間，符號相同的能級的能量隨著能層數的遞增而增大。②在相同能層各能級能量由低到高的順序是ns【即學即練1】
1．在N能層中，能級數目為 A．1 B．4 C．9 D．18
2．下列關于能層、能級和原子軌道的說法正確的是A．各能層含有的能級數等于能層序數減1B．各能級的原子軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7C．各能層所含有的電子數一定是該能層序數平方的2倍D．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束
√
√
焰火
霓虹燈光
激光
激光
與電子躍遷有關的現象
身邊的化學
PART 02
基態與激發態
原子光譜
基態原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高軌道，變成激發態原子
K
L
M
處于最低能量狀態的原子
K
L
M
能量
基態原子
激發態原子
資料在線
K
L
M
K
L
M
穩定
不穩定
吸收能量
電子躍遷
能量
資料在線
基態原子
激發態原子
處于最低能量狀態的原子
基態原子的電子 吸收 能量后電子會 躍遷 到較高的電子層，變為激發態原子
穩定
不穩定
基態、激發態相互間轉化的能量變化
吸收光子
光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一
吸收光譜
放出光子
發射光譜
不同元素的原子的核外電子發生躍遷時會吸收或釋放不同頻率的光，可以用光譜儀攝取各種元素的原子的吸收光譜或發射光譜，總稱為原子光譜。在現代化學中，常利用原子光譜上的 來鑒定元素，稱為光譜分析。
光譜分析儀
鋰、氦、汞的發射光譜
鋰、氦、汞的吸收光譜
特征：暗背景，彩色亮線，線狀不連續
特征：亮背景，暗線，線狀不連續
特征譜線
發現新元素
1868年
1861年
1860年
檢測元素
檢測含量
光譜分析儀
注：
①電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，將釋放能量；反之，將吸收能量。光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。②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。③一般在能量相近的能級間發生電子躍遷。
【即學即練2】
1．對充有氖氣的霓虹燈管通電燈管發出紅色光。產生這一現象的主要原因是A．氖原子獲得電子后轉變成發出紅光的物質
B．在電流的作用下，氖原子與構成燈管的物質發生反應
C．電子由激發態向基態躍遷時以光的形式釋放能量
D．電子由基態向激發態躍遷時吸收除紅光以外的光線
√
2．下列有關原子光譜的說法中，不正確的是
A．霓虹燈能發出五顏六色的光，發光機理與氫原子光譜形成機理基本相同
B．銫和釹光譜圖中有特征的藍光和紅光（請看課本第8頁）C．夜空中五彩繽紛的煙花與原子核外電子的躍遷有關
D．利用光譜儀只能測得原子的發射光譜
√
PART 03
構造原理
電子排布式
以 光譜學事實 為基礎，從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理。
絕大多數原子核外電子的填充順序符合構造原理中的能級順序。
能層
每一行對應一個________。
能級
每個小圈表示一個________。
連線方向：表示_____________________。
電子填入能級的順序
——核外電子的填充規律
4f
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
6d
5d
4d
3d
5f
構造原理規律：
1s---2s---2p---3s---3p--4s--3d—4p--5s--4d---5p---6s
這是為啥？
從第三能層開始，不同能層的能級出現“能級交錯”現象。
能級交錯：
隨核電荷數的遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的。
電子填充是按3p→4s→3d的順序
而不是按3p→3d→4s的順序
能層序數大，但能級的能量不一定高。部分能級有交錯現象。
[思考]
為什么K原子的原子結構示意圖不是 ,而是
K原子在排滿第二層后，先排布3s、3p能級，3d能級能量高于4s能級，故最后一個電子排入4s能級而不是3d能級,所以它的原子結構示意圖是 。
電子排布式
概念：將________上所排布的電子數標注在該能級符號________，并按照能層從左到右的順序排列的式子。
表示方法：電子排布式中 的數字表示該能級的電子數。如：鋁原子電子排布式中各符號、數字的意義為
能級
右上角
能級符號右上角
電子填滿了一個能級，
開始填入下一個能級。
電子排布式書寫（拓三（1））
“三步法”書寫電子排布式構造原理是書寫基態原子電子排布式的依據。第一步：按照構造原理寫出電子填入能級的順序
1s→2s→ 2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……
第二步：根據各能級容納的電子數填充電子。
第三步：去掉空能級，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。
【即學即練3】
寫出下列原子或離子的電子排布式：
①8O： ；
②19K： ，可簡寫為 ；③17Cl： ，可簡寫為 ；
④16S2－： 。
1s22s22p4
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
[Ar]4s1
[Ne]3s23p5
簡單離子如何書寫？
先寫原子的電子排布式→再考慮得失電子的情況。
O2-：先寫O原子的電子排布式為1s22s22p4
再_________，所以O2-的電子排布式為_________。
1s22s22p6
得2個電子
【再練幾個！】
寫出 氮原子、氖原子、鈉原子、氯離子、鈉離子、硅原子、鈷原子的電子排布式。
1s22s22p3
1s22s22p63s23p6
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
充入電子時按構造原理，而書寫時按能層次序！
Fe：
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
能級交錯
有些過渡金屬元素基態原子電子排布不符合構造原理，如Cr 和Cu的最后兩個能級的電子排布分別為3d54s1和3d104s1，可見構造原理是被理想化了的。
電子填充順序(構造原理):1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……
書寫順序:1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s……
【再練幾個！】（最好抄下來）
寫出 氮原子、氖原子、鈉原子、氯離子、鈉離子、硅原子、鈷原子的電子排布式。
1s22s22p3
1s22s22p63s23p6
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p6
1s22s22p63s23p2
1s22s22p63s23p63d74s2
最好都抄下來
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
溴原子的電子排布式
好長，好煩，不想寫，這2分我不要了！
要是沒有簡便方法我就
不！學??！啦?。。?br/>有簡單的
簡化電子排布式（拓三（2））
如Na的電子排布式可簡化為[Ne]3s1，其中[Ne]表示：
Na的內層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同
【練一練】寫出下列基態原子的簡化電子排布式
①14Si：______________； ②20Ca：_________________；
③21Sc：_____________； ④26Fe：_______________。
[Ne]3s23p2
[Ar]4s2
[Ar]3d14s2
[Ar]3d64s2
稀有氣體的原子序數非常重要！
以稀有氣體的元素符號加方括號的部分稱為“原子實”
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d104s24p5
溴原子的電子排布式
可簡寫為 [Ar]3d104s24p5
結構化學真有意思！真簡單！
這2分我拿定了！
我還要學?。?！
同一族元素的價電子排布不一定相同，
如第Ⅷ族中部分元素的價電子排布也不相同。
要求熟練書寫1～36號元素原子的電子排布式
1-36號元素基態原子的電子排布式
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布式
K L M N O
1 氫 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 鋰 Li 1s2 2s1
4 鈹 Be 1s2 2s2
5 硼 B 1s2 2s22p1
6 碳 C 1s2 2s22p2
7 氮 N 1s2 2s22p3
8 氧 O 1s2 2s22p4
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布式
K L M N O
9 氟 F 1s2 2s22p5
10 氖 Ne 1s2 2s22p6
11 鈉 Na 1s2 2s22p6 3s1
12 鎂 Mg 1s2 2s22p6 3s2
13 鋁 Al 1s2 2s22p6 3s23p1
14 硅 Si 1s2 2s22p6 3s23p2
15 磷 P 1s2 2s22p6 3s23p3
16 硫 S 1s2 2s22p6 3s23p4
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布式
K L M N O
17 氯 Cl
18 氬 Ar
19 鉀 K
20 鈣 Ca
21 鈧 Sc
22 鈦 Ti
4s1
4s2
4s2
3d1
1s2 2s22p6 3s23p5
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
1s2 2s22p6 3s23p6
3d2 4s2
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布式
K L M N O
23 釩 V
24 鉻 Cr
25 錳 Mn
26 鐵 Fe
27 鈷 Co
28 鎳 Ni
29 銅 Cu
30 鋅 Zn
1s2 2s22p6 3s23p6
3d3 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d4 4s2
×
3d5 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d5 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d6 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d7 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d8 4s2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d9 4s2
×
3d10 4s1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
不符合構造原理
構造原理是被理想化的
原子序數 元素名稱 元素符號 電子排布式
K L M N O
31 鎵 Ga
32 鍺 Ge
33 砷 As
34 硒 Se
35 溴 Br
36 氬 Ar
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p1
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p2
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p3
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p4
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p5
1s2 2s22p6 3s23p6
3d10 4s2
4p6
通常,元素周期表只給出價層電子排布。
為突出化合價與電子排布的關系，在化學反應中可能發生電子變動的能級稱為價電子層。
如Na的簡化電子排布式 [Ne]3s1，價層電子排布為______。
3s1
價電子的位置：
1）主族、零族元素：最外層電子。
Cl的價層電子排布式：3s23p5
2）副族和第VIII族元素：
價電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子
Cr的價層電子排布式為3d54s1
價層電子排布式
加油干?。?！
庫老師課堂

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