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(共28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.了解原子的認知歷史和科學史觀。
2.理解能層與能級的概念及其區別，能從能層能級的角度了解原子結構特點。
3.了解原子的基態和激發態。了解原子光譜，能說明原子光譜在研究物質結構中的作用。
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。
【引入新課】
丹麥物理學家玻爾
（N.Bohr,1885~1962)
玻爾模型
構造原理：即從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入原子核外“殼層”的順序，電子只能在原子核外具有特定能量的“殼層”中運動。由此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，復雜的原子光譜得以詮釋。
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。
【知識回顧】
原子：是化學變化中最小的粒子
化學反應的實質：是原子的重新組合。
原子組成：
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）
離子所帶電荷數=質子數–核外電子數
1.回憶原子相關知識
3.核外電子運動特點和排布規律是什么？
核外電子是_______排布的；
離核較近的電子，能量_______；
離核較遠的電子，能量_______。
分層
較低
較高
【知識回顧】
2.請畫出1~18號元素的原子原子結構示意圖。
(1)原子核外電子總是盡先由里向外(能量由低到高)排列。
(2)第n層最多能最多容納2n2個電子。
(4)次外層最多能容納18個電子，倒數第三層最多容納32個電子。
(3)最外層最多容納8個電子(K層為最外層時最多容納2個)。
核外電子排布規律
一、能層與能級
1.能層
（1）概念：
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。
電子層
能層
能層越高，電子的能量越高
（2）表示方法及各能層最多容納的電子數
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
能層越高,電子的能量越高。
能量的高低順序為E(K)①能量規律
②數量規律
每層容納的電子數不超過2n2（n為能層序數）
=2×12
=2×22　
=2×32
=2×42
=2×52
=2×62
=2×72
2.能級
在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成不同的能級。
（1）概念：
（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，如n能層的能級按能量由低到高的順序為E(ns)能層 K L M N O 能級 …
最多容納電子 …
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
2
2
6
2
6
10
2
6
14
10
2
6
2
8
18
32
2n2
s能級最多容納的電子數為2
p能級最多容納的電子數為6
d能級最多容納的電子數為10
f能級最多容納的電子數為14
即：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
（3）能層、能級與容納的最多電子數
① 每一能層最多可容納的電子數為______（ 為能層序數）。
② 在每一個能層中，能級符號的順序是_______________ ( 為能層序數)。
③ 任一能層的能級總是從 能級開始，而且能級數等于該___________，即第一能層只有1個能級____，第二能層有2個能級_________，第三能層有3個能級____________，依次類推。
能層序數
④ 以 、 、 、 排序的各能級可容納的最多電子數依次為______________的2倍。
⑤ 英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數相同。例如， 、 、 、 能級最多都只能容納____個電子。
2
小結：規律及注意事項
2n2
ns、np、nd、nf
2s、2p
3s、3p和3d
1s
1、3、5、7
⑥在相同能層各能級能量由低到高的順序是_____________________________。不同能層中同一能級，能層數越大，能量越高。例如：______________________________
E(ns)E(1s)能層中的能級數=能層序數
能層最多容納電子數=2n2
2、6、10、14
相同
能 級 5s 5p 5d 5f 5 總數
最多電子數
50
2 6 10 14 18 50
課本P7：思考與討論
1.一個能層的能級與能層序數（n）間存在什么關系？一個能層最多可容納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電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數是否相同？
3.第五能層最多可容納多少電子？它們分別容納在幾個能級中？各能級最多容納多少個電子？（注：高于f的能級不用符號表示。）
②各能級(s、p、d、f ……)上所能容納的電子數依次為1、3、 5 、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
二、基態與激發態 原子光譜
2.激發態：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
1.基態：處于 狀態的原子。
最低能量
K
L
M
激發態氫原子
吸收
較高
穩定
不穩定
吸收能量
電子躍遷
能量
K
L
M
激發態氫原子
K
L
M
基態氫原子
不穩定
穩定
釋放能量
電子躍遷
光能
二、基態與激發態
光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。
一些生活中的光現象
霓虹燈
激光
霓虹燈管中裝載的氣體不同，在高壓的激發下發出的光的顏色就不同。
基態Ne原子
激發態Ne原子
在電場的作用下
電子躍遷到較高能級
很快又會以光的形式釋放能量
躍遷到較低能級
光的波長恰好位于可見光區域中的紅色波段，所以看見紅色光。
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，總稱原子光譜。
稀有氣體的不同顏色
請同學們解釋鉀與鈉產生焰色及焰色不同的原因。
【思考與討論】
當堿金屬及化合物在火焰上灼燒時，原子中的電子吸收了能量，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，但是處于能量較高的的軌道上的電子是不穩定的，很快躍遷回能量較低的軌道，這時就將多余的能量以光的形式釋放，而釋放的光的波長在可見光范圍內，因而能使火焰呈現顏色。
鉀和鈉的原子結構不同，電子躍遷時能量的變化不同，則放出的光的波長不同，所以產生焰色也就不同。
3.原子光譜
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。
（1）概念：
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
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
發射光譜
吸收光譜
Li
He
Hg
同種元素發射光譜中的彩色亮線與吸收光譜中的暗線處于相同位置。
某些波長的光被釋放
來源于光源
某些波長的光被吸收
（2）發射光譜與吸收光譜對比
現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。
（3）光譜分析
氫原子光譜測定示意圖和氫原子的光譜圖
科學史話
1814年，德國物理學家夫瑯禾費發明了分光鏡并用來觀察太陽光，發現在太陽光譜中有570多條黑線（現知幾千條），后人稱之為夫瑯禾費線。
1859年,德國科學家本生 和基爾霍夫發明了光譜儀，證實了夫瑯禾費線實質上是原子的吸收光譜，并一一找到對應的元素。例如，被夫瑯禾費標記為 D 的雙線源自鈉（如圖)，后人稱為鈉雙線
科學史話
離散的譜線
項目一
科學史話
離散的譜線
原子光譜為什么是離散的譜線而不是連續的呢？
科學史話
1913年，玻爾創造性地假設，被束縛在原子核外的電子的能量是量子化的，只能取一定數值，稱為定態，而原子光譜的譜線是不同定態的電子發生躍遷產生的，因而是離散的而不是連續的譜線。
1925年，德國科學家洪特解釋了復雜光譜，得出了過渡元素（包括鉻和銅等）的光譜學基態原子的電子排布，為構造原理的確立奠定了基礎
課堂練習4、下列說法不正確的是( @28@ )。
A.焰色試驗是化學變化
B.在現代化學中，常利用光譜分析法來鑒定元素
C.同一原子處于激發態時的能量一定大于其處于基態時的能量
D.焰色試驗中觀察到的焰色是金屬原子的電子從激發態躍遷到基態時產生的光的顏色
A
課堂練習5、電子由3d能級躍遷至4p能級時，可通過光譜儀直接攝取(　　)
A．電子的運動軌跡圖像 B．原子的吸收光譜
C．電子體積大小的圖像 D．原子的發射光譜
B
課堂練習6、用1~18號的元素符號填空。
（1） 基態原子1S 能級未充滿電子的元素是____。
（2） 基態原子第二能層只有3個電子的元素是____。
（3） 基態原子有且只有三個能級填充電子的元素是
________________________。
（4） 基態原子第三能層電子數最多的元素是_____。
B、C、N、O、F、Ne
H
B
Ar

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