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第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)
第1課時(shí) 能層與能級、
基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜
構(gòu)造原理與電子排布式
第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、知道電子運(yùn)動(dòng)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、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原子核外電子的分層排布，知道原子核外電子的能級分布及其能量關(guān)系。
3、了解原子核外電子的構(gòu)造原理，能寫出1~36號(hào)元素基態(tài)原子的電子排布式，增強(qiáng)證據(jù)推理意識(shí)。
原子論
道爾頓 1803
湯姆遜
質(zhì)子-電子模型 1897
盧瑟福
有核模型 1911
ATOM
溫故知新
“實(shí)心球”
“葡萄干面包”
“行星繞日”
“分層運(yùn)動(dòng)”
溫故知新
溫故知新
原子內(nèi)部
電子
原子核
軌道
按距核遠(yuǎn)近劃分殼層 —— 能層(電子層)
n = 1 2 3 4 5 6 7
n越大，離核距離越遠(yuǎn)
K L M N O P Q
符號(hào)
電子能量越高
不同能層的能量的變化不連續(xù)，是量子化的
能層與能級
能層與能級
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號(hào) K L M N O P Q
最多電子數(shù) 2 8 18 32 50 72 98
能層 K L M N Q 能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多電子數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
核外電子按能量不同分成能層
同一能層的電子，還被分成不同能級
3.不同能層相同能級—能量高低由n決定，如:E1sE2pE3d2.多電子原子中，同一能層各能級—按s、p、d、f 順序遞增，如: Ens能層與能級
1.能層越高，電子的能量越高，能量的高低順序?yàn)镋(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
能層與能級
（1）一個(gè)能層的能級數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系？一個(gè)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？
（2）以s、p、d、f為符號(hào)的能級分別最多可容納多少個(gè)電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)是否相同？
（3）第五能層最多可容納多少個(gè)電子？他們分別容納在幾個(gè)能級中？各能級最多容納多少個(gè)電子？（只要求到f能級）
思考與討論
能層的能級數(shù)與能層序數(shù)(n)間存在的關(guān)系
能層與能級
能層n(電子層) 1 2 3 4 5 6 7
符號(hào) K L M N O P Q
包含能級 (電子亞層)
能級表示方法
s
s、p
s、p、d
s、p、
d、f
s、p、
d、f …
s、p、
d、f …
s、p、
d、f …
1s
2s、2p
3s、3p、
3d
4s、4p、4d、4f
…
…
…
能級數(shù)等于該能層序數(shù)
能層與能級
包含能級 (電子亞層) s p d f
軌道數(shù)
能容納電子數(shù)
7
1
3
5
7 2
1 2
3 2
5 2
n = 1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數(shù)相同
第五能層最多可容納電子的排布
能層與能級
包含能級(電子亞層) 軌道數(shù) 能級容納的電子數(shù)
1s2
5s25p65d105f145g18
2s22p6
3s23p63d10
4s24p64d104f14
s
p
d
f
g
1
3
5
7
9
9 2
1 2
3 2
5 2
7 2
n = 1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
50
2n2
(1)能量規(guī)律
①多電子原子的核外電子按能量不同劃分為不同能層。
②在同一能層中根據(jù)能量的不同劃分為不同能級。
(2)數(shù)量規(guī)律
①每一個(gè)能層(電子層)中最多容納電子數(shù)為2n2。
②每一個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子，所以每個(gè)能層所含的軌道總數(shù)為n2。
能層與能級
規(guī)律方法　
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
節(jié)日里燃放的焰火
激光的產(chǎn)生
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
1、能量最低原理
原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。
2、基態(tài)原子
處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子。
能量的量子化
位置和能量是連續(xù)的
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
位置和能量是連續(xù)的
E
位置和能量是不連續(xù)的
E1
E2
E3
E4
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
能量的量子化
激發(fā)態(tài)
K
L
M
N
能量
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
能量
K
L
M
N
當(dāng)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(shí)，會(huì)釋放能量
光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
激發(fā)態(tài)能級
基態(tài)能級
E0
E1
E2
E3
En
吸收光譜
發(fā)射光譜
原子光譜形成示意圖
(電子躍遷到較高能級)
原子
處于最低能量
基態(tài)原子
能量
處于較高能量
激發(fā)態(tài)原子
能量
吸收
釋放
基態(tài)與激發(fā)態(tài)
不同原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)可以吸收不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子吸收光譜。
鋰、氦、汞的吸收光譜
原子光譜與光譜分析
不同原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)可以發(fā)射不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子的發(fā)射光譜。
鋰、氦、汞的發(fā)射光譜
原子光譜與光譜分析
Li 、He 、Hg 的發(fā)射光譜和吸收光譜
各種原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。
原子光譜與光譜分析
原子光譜的應(yīng)用 —— 發(fā)現(xiàn)新元素
He 氦
原子光譜與光譜分析
原子光譜的應(yīng)用 —— 檢驗(yàn)元素
不同元素的焰色試驗(yàn)
原子光譜與光譜分析
(1)光譜形成原因
不同元素的原子發(fā)生_____時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。
(2)光譜分類
根據(jù)光是被吸收或釋放，可將光譜分為_________和_________，總稱__________。
(3)光譜分析
在現(xiàn)代化學(xué)中，利用________上的特征譜線來鑒定元素的分析方法。
躍遷
吸收光譜
發(fā)射光譜
原子光譜
原子光譜
原子光譜與光譜分析
構(gòu)造原理：以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)的遞增，新增電子填入基態(tài)原子的能級順序。
構(gòu)造原理示意圖
構(gòu)造原理規(guī)律： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p；5s 4d 5p；6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d
構(gòu)造原理規(guī)律： ns (n-2)f (n-1)d np
能級交錯(cuò)： 3p 4s 3d
H以外的多電子原子核外電子的排布如何進(jìn)行？
Q
P
O
N
M
L
K
構(gòu)造原理與電子排布式
1s1 →1s2 → 1s22s1 → 1s22s2 → 1s22s22p1 → 1s22s22p2
氫 氦 鋰 鈹 硼 碳
電子排布式的書寫
電子排布式：用數(shù)字在能級符號(hào)右上角標(biāo)明該能級上排布的電子數(shù)的式子。
能級
能層
能級上的電子數(shù)
1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p64s23d1
填充順序：以構(gòu)造原理為指導(dǎo)
書寫順序：能層序數(shù)從低到高
21號(hào)鈧（Sc）的基態(tài)原子電子排布式：
20號(hào)鈣（Ca）的基態(tài)原子電子排布式：
1s22s22p63s23p64s2
構(gòu)造原理與電子排布式
能層低的能級寫在左邊
能級交錯(cuò):
隨著核電荷數(shù)的遞增，電子并不總是填滿一個(gè)能層后再開始填入下一個(gè)能層的。電子是按3p→4s→3d的順序而不是按3p→3d →4s的順序填充的。
構(gòu)造原理與電子排布式
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
K L M N
電子排布式
KLMN
原子結(jié)構(gòu)示意圖
構(gòu)造理論是一個(gè)思維模型，是個(gè)假想過程。
有些過渡金屬的基態(tài)原子的電子排布不符合構(gòu)造理論。
或 [Ar]3d54s1
半充滿
全充滿
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1
或 [Ar]3d104s1
方括號(hào)：內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)的形式表示
構(gòu)造原理與電子排布式
電子排布式
He：1s2
Ne：1s22s22p6
Ar：1s22s22p63s23p6
Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6
Xe：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
Rn：1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6
Og：1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p6
稀有氣體基態(tài)原子的最外層電子排布
構(gòu)造原理與電子排布式
最外層電子排布通式：ns2np6
電子排布式規(guī)律總結(jié)
構(gòu)造原理與電子排布式
按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。可以把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分，以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)來表示
出現(xiàn)能級交錯(cuò)的電子排布式，應(yīng)先按能量從低到高排列，然后將同一能層的電子移到一起
當(dāng)p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時(shí)，能量相對較低，原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定
基態(tài)原子
能量
激發(fā)態(tài)原子
能量
吸收
釋放
符號(hào)
1
K L
M
N P
包含能級
(電子亞層)
s
s、p
s、p、d、f …
s、p、d、f …
s、p、d、f …
4
5
吸收光譜
發(fā)射光譜
構(gòu)造原理：以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)的遞增，新增電子填入基態(tài)原子的能級順序。
課堂小結(jié)
謝 謝

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