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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 原子光譜
原子結構模型的演變
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。
1.了解有關核外電子運動模型的歷史發展過程，認識核外電子的運動特點。
2.知道電子運動的能量狀態具有量子化的特征(能量不連續)，電子可以處于不同的能級，在一定條件下會發生激發與躍遷。
3.知道電子的運動狀態(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來描述。
1.通過認識原子結構及核外電子排布，辨識微觀粒子的運動狀態不同于宏觀物體的運動狀態。(宏觀辨識與微觀探析)
2.結合原子結構模型的演變過程，能論證證據與模型的建立及其發展之間的關系。(證據推理與模型認知)
3.體會在對物質微觀結構的科學探究中經歷基于實驗證據建立、優化甚至是重構模型的過程，既需要嚴謹的科學推理，又需要大膽的科學猜想（科學探究與創新意識）
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。
在元素概念下原子最小。原子有復雜的結構，對原子結構的認識,為元素周期律找到了理論根據。如原子半徑、化合價、電離能和電負性等都與原子結構密切相關，因而也呈現周期性。
1869年，俄國化學家門捷列夫發現了元素周期表
1920年，丹麥科學家波爾在氫原子模型基礎上，提出了構造原理
開啟了用原子結構解釋元素周期律的篇章
1925年以后，波爾的“殼層”落實為“能層”與“能級”
理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 構造理論
【舊知回顧】
原子是由原子核和________組成的,核外電子是______排布的;離核越近的電子，能量______，越遠的電子,能量 。
核外電子
分層
越高
越低
一、能層
定義:
核外電子按能量不同分成能層。
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號
最多可容納電子數
注：①第n層最多容納的電子數為2n2。
②能層越高，電子離核越遠，能量越高。能量的高低順序為E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。
【思考】同一能層的電子，其能量是否一定相同呢？
K L M N O P Q
2 8 18 32 50 72 98
同一能層的電子的能量可能不同，又將能層分成不同的能級。
(1)分類依據：在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能 ，還可以把它們分成 。
不同
能級
(2)符號：任一能層的能級都是從s能級開始，依次稱p、d、f、g……
1s
2s、2p
1
2
3s、3p、3d
3
2. 能級——電子亞層
注意：每一能層中，能級符號的順序是：ns、np、nd、nf……(n代表能層)
2.能級
第一能層__個能級，即____
第二能層__個能級，即_______
第三能層__個能級，即_______
N層
M層
L層
K層
同一能層各能級能量越來越高
能級
能量越來越高
能層
能層是樓層
能級是樓層的階梯
1.一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
提示：能級數等于能層序數。一個能層最多可容納的電子數為2n2個。
2.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？
提示：以s、p、d、f為符號的各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7的二倍。3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數相同。
提示：第五能層最多可容納50個電子；5個能級；各能級最多容納電子數分別為2,6,10,14,18個。
【思考討論】
1. 已知n為能層序數,下列有關認識正確的是(　　)
A.各能層含有的電子數為2n2
B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束
C.各能層含有的能級數為n-1
D.各能級最多容納的電子數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7的2倍
D
【學以致用】
能層與能級
能層
（電子層）
能級
各層最多容納電子數：2n2
能量由低到高：
E(K)＜ E(L)＜ E(M)＜ E(N)＜ E(O)＜ E(P)＜ E(Q)
能級符號的順序ns、np、nd、nf……(n代表能層)
能級個數=能層序數
s、p、d、f能級可最多容納電子數為1、3、5、7 的二倍
E(ns)同一能層各能級能量大小：
不同能層中，能級的能量高低是 1s<2s<3s<4s….
2p<3p<4p…
【歸納總結】
在日常生活中，我們看到的許多可見光，如焰火……
——它們都與原子核外電子躍遷釋放能量有關。
霓虹燈光為什么能發出五顏六色的光？（從原子中核外電子能量變化的角度去認識光產生的原因。）
【思考與討論】
熒光
LED燈光
激光
霓虹燈光
焰火
二、基態與激發態 原子光譜
1.基態與激發態
原子
基態原子
激發態原子
吸收能量
釋放能量
處于最低能量
處于較高能量
光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。
基態
K
L
M
N
激發態
K
L
M
N
能量
能量
K
L
M
N
光
K
L
M
N
不穩定
吸收能量
電子躍遷
釋放能量
當基態原子的電子吸收一定能量后，電子被激發躍遷到較高能級，變成激發態原子
2.原子光譜
(1)原子光譜:不同元素的原子，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發射光譜或吸收光譜，總稱原子光譜。
發射光譜
吸收光譜
暗背景
亮線
線狀不連續
亮背景
暗線
線狀不連續
(3)光譜分析：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。
(2)原子光譜的成因與分類
1. 霓虹燈發光的原理是什么？
提示：充有氖氣的霓虹燈能發出紅光，產生這一現象的原因是通電后在電場作用下，放電管里氖原子中的電子吸收能量后躍遷到能量較高的能級，且處在能量較高的能級上的電子會很快地以光的形式釋放能量而躍遷回能量較低的能級上，該光的波長恰好處于可見光區域中的紅色波段。
【思考討論】
2.金屬的焰色試驗中，一些金屬元素呈現不同焰色的原因是什么
提示：焰色試驗是電子躍遷的結果，焰色反應發生的過程：
能級
基態與激發態
原子光譜
構 造原理
1.下列說法中有錯誤的是（ ）
A.某原子K層上只有一個電子
B.某離子M層和L層上的電子數均為K層的4倍
C.某原子M層上的電子數為L層電子數的4倍
D.存在核電荷數與最外層電子數相等的離子
C
2. 下列敘述正確的是（ ）
A. 能級就是電子層
B. 每個能層最多可容納的電子數是2n2
C. 同一能層中的不同能級的能量高低相同
D. 不同能層中的s能級的能量高低相同
B
3.以下現象與核外電子的躍遷有關的是( )
①霓虹燈發出有色光　②棱鏡分光　③激光器產生激光　④石油蒸餾　⑤凸透鏡聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈現五彩繽紛的禮花　⑦日光燈通電發光　⑧冷卻結晶
A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧
C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦
A
4.激發態原子和基態原子可以通過電子躍遷的方式相互轉換，躍遷過程中可得到光譜，下列說法正確的是（ ）
A．元素K的焰色試驗呈紫紅色，其中紫色對應的輻射波長約為700nm
B．以上實驗裝置測得的是氫元素的吸收光譜
C．電子僅從激發態躍遷到基態時才會產生原子光譜
D．原子光譜可以用于定性鑒定元素
D
5.(1)Cl原子核外電子能量最高的電子所在的能級是_____。
(2)基態Si原子中，核外電子占據最高能層的符號為____，該能層上有___個能級，電子數為____。
3p
M
3
4

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