新人教版高二化学<<物质结构与性质>>课件 原子结构 河南省太康县第一高级中学----乔纯杰

一、人类认识原子的过程 道尔顿认为一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。原子是坚实的、不可再分的实心球。 道尔顿原子模型

汤姆生原子模型：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，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。

卢瑟福和他的助手做了著名α粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运转。 卢瑟福原子模型

玻尔原子模型 玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。 玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。 不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。 玻尔原子模型

二、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1、 氢原子光谱 化学元素经高温火焰、电火花、电弧等激发后也会产生光。充有低压氢气的放电管通过高压电流，氢原子受激发，放出玫瑰红色的可见光以及紫外光和红外光，经棱镜分解得到氢原子光谱。

这种光谱称为原子光谱（atomic spectrum）。原子光谱是不连续光谱（uncontinuous spectrum），亦称线状光谱（line spectrum）。任何气态原子被激发时都可以给出原子光谱，光谱中一系列按波长排列的亮线的数目和位置则随被激发的气态原子的种类不同而不同。因此，每种元素的原子都具有它自己特征的原子光谱。 氢原子光谱是最简单的一种原子光谱。近代原子结构理论就是从研究氢原子光谱开始的。 按照经典的电磁理论，绕原子核高速运动的电子，应该不断地以电磁波的形式辐射出能量，原子光谱应该是连续光谱，而不是线状光谱。电子的能量将会逐渐减少并不断向原子核靠近，最后落到原子核上，电子湮灭，原子也将不复存在。而实际上原子是一个稳定系统。

2、玻尔理论 ⑴ 定态轨道的假设：原子中的电子仅能围绕原子核、在某些特定的（符合一定量子化条件的）、有确定能量和半径的轨道上运动。电子在这些轨道上运动时，处于稳定状态，既不吸收能量，也不放出能量。轨道的能量状态不随时间而改变，称为定态轨道。 ⑵ 轨道能量的假设：轨道所具有的能量是量子化的。电子的能量也是量子化的。电子在轨道中运动时所处的能量状态即为能级（energy level）。轨道离核愈远，能量愈高。在正常情况下，原子中的电子是在离核最近的轨道上运动的，处于最低的能量状态，称为基态（ground state）。 ⑶ 能量的吸收和释放的假设：当原子从外界获得能量（如高温、或电弧）激发时，电子可以跃迁（jump）到离核较远的轨道，这种能量较高的状态称为激发态（excited state）。处于激发态的电子是不稳定的，会跃迁回到基态，同时以辐射能的形式释放出多余的能量，从而产生发射光谱。

三、能层与能级 （1）能层 在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。 能层 一 二 三 四 五 六 七 … 符号 K L M N O P Q 最多容纳电子数 2 8 18 32 50 …… 离核远近 由近—————————————→到远 能量高低 由低—————————————→到高

电子按能量高低在核外分层排布。 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 由内到外，能量逐渐升高

在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f、g、h…)。 （2）能级 在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级(s、p、d、f、g、h…)。 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5d … 能容 纳电 子数 2 6 10 14 8 18 32

在外加磁场的作用下，同一能级的电子，能量不同。

四、原子轨道 S能级的原子轨道 1、 S能级的原子轨道是球形对称的； 2、 能层序数n越大,原子轨道半径越大。

P能级的原子轨道 P能级的原子轨道是纺锤形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以P x,Py,PZ表示.

P能级的3个原子轨道P x,Py,PZ合在一起的情形.

【克难攻坚】 原子核外的电子运动状态用四个量子数描述：n、l、m、m s 。 [1]主量子数： n，n = 1, 2, 3, 4…。符号： K, L, M, N, O, … [2]角量子数： l，l = 0, 1, 2, 3 , …, n－1。符号：s, p, d, f, … [3]磁量子数： m，m = 0, ±1,  ± 2, …,  ± l。 当三个量子数都具有确定值时，就对应一个确定的原子轨道。主量子数n与电子层对应，轨道的能量主要由主量子数n决定，n越小轨道能量越低。角量子数 l和轨道形状有关，它也影响原子轨道的能量。

n和l一定时，所有的原子轨道称为一个能级，如n = 2，l = 1就是2p能级，该能级有3个2p轨道。n确定时，l值越小能级的能量越低。磁量子数 m与原子轨道在空间的伸展方向有关，如2p能级，l=1， m = 0，1有3个不同的值，因此2p有3种不同的空间伸展方向，一般将3个2p轨道写成2px, 2py, 2pz 。 [4]自旋量子数：实验表明，电子自身还具有自旋运动。电子的自旋运动用一个量子数ms表示，称为自旋磁量子数。对一个电子来说，其ms可取两个不同的数值1/2或－1/2。实验证明，同一个原子轨道中的电子不能具有相同的自旋磁量子数ms， 也就是说，每个原子轨道只能占两个电子，且它们的自旋不同。

五、电子云 电子云模型 + r

S能级的电子云模型 1S 2S 3S

【课堂练习】 1、下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？ （1）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形。 （2）主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。 （3）主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。 【解析】（1）不正确。因为电子运动并无固定轨道。应改正为：s电子在核外运动电子云图像是一个球体，其剖面是个圆。而p电子云图或几率密度分布是一个纺锤体，其剖面图是∞形。 （2）不正确。因为n = 1，l = 0 ，m = 0，只有一个1s原子轨道。应改为：主量子数为1时，在1s原子轨道中有两个自旋相反的电子。 （3）不正确。因为n = 3 时，l只能取0、1、2，所以没有3f。应改为：主量子数为3时，有9个原子轨道。

【答案】A(4P能级的一个轨道) 2、原子序数为33的元素，其原子在n=4, l=1,m=0的轨道中的电子数为（ ） A、1 B、2 C、3 D、4 【答案】A(4P能级的一个轨道)

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设计说明 本课件采用图片、动画等，形象展示了原子内部结构特点，为高二学生学习物质结构基础奠定良好的基础。