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第一章 原子結構與性質
第一節 原 子 結 構
第1課時 原子結構與原子光譜
人教版高中化學選必二
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
實心球模型
葡萄干面包模型
行星式模型
原子軌道模型
現代電子云模型
人類認識原子的歷史是漫長的，也是無止境的。
提出電子
沒有確定軌道
提出電子分層運動
電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速圓周運動。
提出原子堅實的、不可再分實心球
確認電子平均分布著正電荷的粒子，鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成中性原子。
確認原子核發現質子
中心有一個帶正電荷的核，電子在它的周圍沿著不同軌道運轉，就像行星環繞太陽運轉一樣。
問題：多電子原子里，原子核外電子排布有什么規律？
不是真實存在的，只是為了研究方便假設的
原子核
電子層
四
三
二
一
電子層數 1 2 3 4 5 6 7
字母代號 K L M N O P Q
離核遠近 能量 電子數 低 高
近 遠
能量規律
2
8
18
32
2n2
①K層為最外層時不超過2個，其余最外層電子數不超過8個。
②次外層電子數不超過18個(當K層為次外層時不超過2個)。
③倒數第三層電子數不超過32個。
數量規律
任務一 基態 激發態 原子光譜
△E
位置和能量是連續的
△E1
△E2
△E3
△E4
位置和能量是不連續的
任務一 基態 激發態 原子光譜
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，電子躍遷到較高能量狀態，變成激發態原子。
3. 吸收光譜：電子從基態或較低能量的激發態躍遷到較高能量的激發態時，吸收光源中某些波長的光，形成吸收光譜。
4. 發射光譜：電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時，釋放光源中某些波長的光，形成發射光譜。
激發態
基態
K
L
M
吸收能量
吸收光譜
基態
發射光譜
釋放能量
Li
He
Hg
任務一 基態 激發態 原子光譜
5. 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，總稱原子光譜。
基態原子
激發態原子
電子吸收光能
電子放出光能
吸收光譜
發射光譜
Li、He、Hg發射光譜
Li、He、Hg吸收光譜
特征:暗背景, 亮線,
線狀不連續
特征:亮背景, 暗線,
線狀不連續
吸收光譜：彩底黑線
發射光譜：黑底彩線
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。
任務二 原子光譜研究核外電子排布規律
問題： 分析鈉原子光譜圖中對應n=4→ n=3、n=5→ n=3、 n=6→ n=3 躍遷的三條譜線，能得出什么結論？
E 增大
最多電子數 2 8 18 32 50 72 98 …
2n2
能層能量順序為：E(K)< E(L)< E(M)< E(N) < E(O) < E(P) < E(Q)
能層(n) 一 二 三 四 五 六 七 … n
符號 K L M N O P Q … …
1.能層：在多電子原子中，核外電子能量不同，按照核外電子的能量不同分成能層。
（強調電子的能量差異）
類似于電子層
任務二 原子光譜研究核外電子排布規律
問題： 分析鈉原子光譜圖中相同能層躍遷時（n=6→ n=3）產生的兩條譜線，能得出什么結論？
2.能級：同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把一個能層分為不同能級。
能層 K L M N O 能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
最多電子數 2 8 18 32 … 1×2
3×2
5×2
7×2
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
任務二 原子光譜研究核外電子排布規律
3. 能層與能級的關系
N層
M層
L層
K層
能級
能量越來越高
能層
能層是樓層
能級是樓層的階梯
思考：根據上圖該如何比較能級的能量大小？
先看能層，一般情況下，能層序數越大，能量越高；
再看同一能層的能級能量順序為：E(ns)任務二 原子光譜研究核外電子排布規律
問題：一個能層的能級數與能層序數(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？
能層序數(n)等于該能層所包含的能級數。
一個能層最多可容納的電子數為2n2 。
問題：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能級所容納的最多電子數是否相同？
最多容納的電子數為s能級：2，p能級：6，d能級：10，f能級：14；
3d、4d、5d能級所容納的最多電子數相同。
問題：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？(注：高于f 的能級不用符號表示。)
第五能層最多容納50個電子；它們分別容納在5s、5p、5d、5f等5個能級中；各能級最多容納的電子數分別為2、6、10、14和18。
任務三 原子光譜的應用
1. 鑒定元素——每一種元素都有自己的特征譜線
光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線鑒定元素。
2. 發現新元素
He 氦
用光譜儀測定氫氣放電管發射的氫的發射光譜
任務三 原子光譜的應用
金屬元素的原子在灼(燃)燒時,電子獲得能量發生躍遷,從基態變為激發態。隨即電子又從能量較高的激發態躍遷到能量較低的激發態乃至基態,便以光(輻射)的形式釋放能量, 由于不同原子具有不同的結構，能級各不相同，因此電子躍遷時發射（或吸收）光的波長（頻率）也不相同,形成不同的焰色。
問題：焰色試驗中, 一些金屬元素呈現不同焰色的原因是什么
焰色試驗是電子躍遷的結果，焰色反應發生的過程：
課堂練習
(1)能層就是電子層，包含不同的能級
(2)2d表示L層上的d能級
(3)同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小
(4)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
(5)4s、4p、4d、4f能級的能量的高低順序為E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)
×
√
×
√
判斷正誤下列說法是否正確？
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