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1、第一章 原子结构与性质,第一节 原子结构,一、人类对原子结构的认识,“原子”概念的提出朴素的认识论：世界万物由水、空气、土、火等构成古希腊时代：思辩性古代原子论万物由原子构成，原子是物质世界的共同基础，不能再分割。,近代原子论,发现电子,带核原子结构模型,轨道原子结构模型,电子云模型,道尔顿原子模型(1803年)：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球体。汤姆生原子模型(1904年)：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，形成中性原子。俗称“枣糕式”模型。卢瑟福原子模型(1911年)：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质
2、量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星围绕太阳运转。玻尔原子模型(1913年)：电子在原子核外空间的一定轨道路上绕核做高速的圆周运动。,一、人类对原子结构的认识,二、原子核外电子排布,1.原子核外电子的分层排布,原子核,电子层,核电荷数,该电子层上的电子,He、Ne、Ar原子的核外电子分层排布示意图,1.原子核外电子的分层排布,H、O、Mg原子的核外电子分层排布示意图,二、原子核外电子排布,原子结构示意图为了形象地表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。,二、原子核外电子排布,15,第1层,第2层,第3层,K层,L层,M层,2,8,5,原子结构示意图,2.原子核外
3、电子运动区域与电子能量的关系电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近的区域内运动，把原子核外电子分成不同的能层；分别用一、二、三、四、五、六、七表示，符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。同一能层的电子，能量也可不同，可以把它们分成能级，符号为：s p d f,二、原子核外电子排布,K L M N O P Q,1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p,2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6,注:在每一能层中，能级符号的顺序是ns np nd nf.(n代表能层）,二、原子核外电子排布,3.原子核外电子排布规律 最外层最多只能容纳 8个电子(氦原子是2个)
4、；次外层最多只能容纳18个电子；倒数第三层最多只能容纳32个电子；每个电子层最多只能容纳2n2电子；各电子层所能容纳的电子数必须服从于其所在的位置；电子总是尽先排布在能量最低的能级里,二、原子核外电子排布,三、构造原理,1.构造原理随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循右图的排布顺序。,2.元素原子的电子排布式,三、构造原理,H:1s1,He:1s2,Li:1s2 2s1,B:1s22s22p1,Na:1s22s22p63s1,Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6,四、能量最低原理、基态与激发态、光谱
5、,能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理基态原子：处于最低能量的原子在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里 激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子,四、能量最低原理、基态与激发态、光谱,原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱,锂、氦、汞的发射光谱,锂、氦、汞的吸收光谱,利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素,练习,1.下列有关认识正确的是A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺
6、序分别为1、3、5、7B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C.各能层含有的能级数为n-1 D.各能层含有的电子数为2n2,练习,2.下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是,A B C D,练习,3.按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是A1s、2p、3d、4sB1s、2s、3s、2pC2s、2p、3s、3pD4p、3d、4s、3p,练习,4.以下电子排布式表示基态原子电子排布的是 A1s22s22p63s13p3B1s22s22p63s23p63d104s14p1C1s22s22p63s23p63d24s1D1s22s22p63s23p63d104s24p1,练习,5.电子由3d能
7、级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取A电子的运动轨迹图像B原子的吸收光谱C电子体积大小的图像D原子的发射光谱,五、电子云与原子轨道,1.电子云电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。,概率分布图(电子云),电子云轮廓图的制作过程,90%,原子轨道,五、电子云与原子轨道,2.原子轨道球形,s能级的原子轨道图,五、电子云与原子轨道,2.原子轨道,p能级的原子轨道图,五、电子云与原子轨道,2.原子轨道,d能级的原子轨道图,五、电子云与原子轨道,2.原子轨道,f能级的原子轨道图,五、电子云与原子轨道,2.泡利不相容原理在同一个原子里，不存在四个方面的运动状态完全相同
8、的电子核外电子排布的轨道表示式,五、电子云与原子轨道,3.洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同,归纳与小结,1.描述核外电子运动状态的四个方面能层(电子层)能级(电子亚层)轨道(电子云的伸展方向)自旋方向,归纳与小结,描述核外电子运动状态的四个方面能层(电子层)原子核外的电子可以看作是分层排布的。处于不同层次 中的电子，离核的远近也不同。离核愈近的电子层能级愈低，离核愈远的电子层能级愈高。通常用n=1、2、3等数值来表示电子层离核的远近。n=1，即表 示离核最近的电子层，其中的电子能量最小。n=2，即表示为第二电子层。有时也用K、L、M、N、O等分别
9、表示1、2、3、4、5等电子层,归纳与小结,1.描述核外电子运动状态的四个方面能级(电子亚层)即使在同一电子层中的电子，能量也常有差别，它们电子云的形状也不相同。所以每一个电子层，又可以分作几个电子亚层，分别用s、p、d、f等符号来表示,归纳与小结,1.描述核外电子运动状态的四个方面轨道(电子云的伸展方向)电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。s电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相同。p电子云在空间可以有三种互相垂直的伸展方向。d电子云可以有五种伸展方向，f电子云可以有七种伸展方向。如果把在一定电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道，那么s、p、d
10、、f四个能级就分别有1、3、5、7个轨道,归纳与小结,1.描述核外电子运动状态的四个方面自旋方向电子不仅在核外空间不停地运动，而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向。常用向上箭头“”和向下箭头“”来表示不同的自旋状态,归纳与小结,2.核外电子的排布规律核外电子的排布遵循以下规律泡利不相容原理能量最低原理洪特规则,归纳与小结,2.核外电子的排布规律泡利不相容原理在同一个原子里，不存在四个方面的运动状态完全相同的电子,归纳与小结,2.核外电子的排布规律能量最低原理在核外电子排布中，电子总是尽量最先占有能量最低的轨道，只有能量最低的轨道被占满后，电子才能依次占有能量较高的
11、轨道，这就是所谓能量最低原理,归纳与小结,2.核外电子的排布规律洪特规则在同一能级中的各个轨道上，如3个p轨道、或5个d轨道，或7个f轨道上的电子排布，倾向于尽可能分占不同的轨道，而且它们的自旋方向相同。这样的排布，使整个原子的能量最低特例：那就是对于同一能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，整个原子体系最稳定,练习,6.下图中能正确表示基态硅原子的是,A B C D,练习,7.人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋方向相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，错误的是A.核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”B.核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”C.核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”D.核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”,
