物质结构与性质全套课件(第一章原子结构与性质)

2h后
宇宙大爆炸
诞生
大量的氢 大量的氦 极少量的锂
原子核的 熔合反应
合成
其他元素
2、人类认识原 子的过程
人类在认识自然的过 程中，经历了无数的艰 辛，正是因为有了无数 的探索者，才使人类对 事物的认识一步步地走 向深入，也越来越接近 事物的本质。随着现代 科学技术的发展，我们 现在所学习的科学理论， 还会随着人类对客观事 物的认识而不断地深入 和发展。
短周期
周期
（横行）
长周期
第5周期：18 种元素 第6周期：32 种元素
镧57La – 镥71Lu 共15 种元素称镧系元素
不完全周期
第7周期：26种元素
锕89Ac – 铹103Lr 共15 种元素称锕系元素
周期序数 = 电子层数（能层数）
由短周期和长周期共同构成的族（0族除 主族：
外），ⅠA~ⅦA共七个主族
表示方法及各能级所容纳的最多电子数：
三、构造原理与电子排布式
1.构造原理： 随原子核电荷 数递增，绝大 多数原子核外 电子的排布遵 循如右图的排 布顺序，这个 排布顺序被称 为构造原理。
构造原理： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p； 5s 4d 5p; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d 核 外 电 子 填 充 顺 序 图
第一章 原子结构与性质
化学研究的是构成宏观物体的物质
一、研究物质的组成与结构 二、研究物质的性质、变化、合成 二者的关系如何？ 结构决定性质、性质反映结构
原子结构 分子结构 晶体结构
结 构 决定
性质
第一节 原子结构
一、开天辟地—原子的诞生
1、原子的诞生
1932年勒梅特首次 提出了现代宇宙大 爆炸理论
【思考与交流】
1.写出溴和氪的电子排布式，它们的最外 层有几个电子？ 2.电子排布式的书写可以简化，如可以把 钠的电子排布式写成 [Ne]3s1 试问：你能 仿照钠原子的简化电子排布式写出第8号元 素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简 化电子排布式吗？
思考：原子核外电子在排布时，最外层为什么不 超过8个电子？
二、能层与能级 二、能层与能级
1、原子的构成
原子
{ 核外电子
原子核
{ 中子
质子
2、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。
核外电子分层排布
依据核外电子的能量不同： 离核远近：近 能量高低：低
1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q
四.能量最低原理、基态与激发态、光谱
1.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。 2.基态原子: 处于最低能量的原子 (稳定 ) 电子吸 电子放
出能量
激发态原子:基态原子的电子吸收能量后电子会 跃迁到较高的能级,变为激发态原子。 (不稳定)
↓
↓
收能量
基态与激发态的关系
2．基态碳原子的最外能层的各能级中，电子 排布的方式正确的是（ ）
A
B
C
D
3、下面是s能级p能级的原 子轨道图，试回答问题：
⑴s电子的原子轨道呈 形，每个s能级有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形， 每个p能级有 个原子轨道。 ⑵s电子原子轨道、p电子原子轨道的半径 与什么因素有关？是什么关系？
小结：核外电子排布规则 1.能量最低原理
2.泡利不相容原理 3.洪特规则
小结：
方法导引
解答基态原子电子排布问题的一般思路：
能量最低原则
确定原子序数 泡利不相容原理 洪特规则
能级排布
电子排布
【案例练习】 1、有关核外电子运动规律的描述错误的是（ ） A．核外电子质量很小，在原子核外作高速运动 B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能 用牛顿运动定律来解释 C．在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电 子绕核作高速圆周运动 D．在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核 外空间单位体积内电子出现的机会多
碱金属 原子 序数
锂
周期
基态原子的电子排布
3 11 19
二 三 四 五 六
1s22s1或[He]2s1 1s22s22p63s1或[Ne]3s1 1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1 1s22s22p63s23p63d104s24p65s1或[Kr]5s1 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1 或[Xe]6s1
族
副族： 完全有长周期元素构成的族（第Ⅷ族
除外），ⅠB~ⅦB共七个副族
（纵行）
第VIII 族：三个纵行(8、9、10），位于Ⅶ B 与
ⅠB中间 稀有气体元素
0族： 主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正价数
相应元素的族序数排列从左到右依次为：ⅠA、ⅡA、 ⅢB～ⅦB、Ⅷ、ⅠB～ⅡB、ⅢA～ⅦA、0族
远 高
（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。
表示方法及各能级所容纳的最多电子数：
【学与问】
1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层 的序数（n）间存在什么关系？ 2.不同的能层分别有多少能级，与能层的序数（n）间存 在什么关系？ 3.英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否 相同？
（3）可见各周期所含元素的种数等于相应能 级组中各轨道中最多容纳的电子数之和
周期 元素种数 相应能级组中所含能级 电子最大容量数
1 2 3 4 5 6
7
2 8 8 18 18 32 未完
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 未完
2 8 8 18 18 32 未满
C：1s22s22p2
泡利原理： 一个原子轨道最多容纳2个电子， 而且自旋方向相反。 洪特规则： 当电子排布在同一能级的不同轨道 时，总是优先单独占一个轨道（即分占 不同的轨：全空、半充满、全 充满时相对稳定
洪特规则特例：
6 10 14 全充满（p ，d ，f ）
常把电子出现的概率约为90%的空间 圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为 原子轨道。
各能级包含的原子轨道数：
（1）ns能级各有1个原子轨道；
（2）np能级各有3个原子轨道；
（3）nd能级各有5个原子轨道；
（4）nf能级各有7个原子轨道；
3.原子轨道----电子云轮廓图
电子云形状
①s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电 子出现的机会相同； ②p电子云呈哑铃形 (或纺锤形)； ③d电子云是花瓣形；
④f电子云更为复杂。
S能级的原子轨道图
* S能级的原子轨道是球形对称的
* n越大,原子轨道半径越大
P能级的原子轨道图
z
z
z
y x
x
y
x
y
* P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P 能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分 别以Px,Py,PZ表示。
六、泡利原理和洪特规则 泡利原理
一个原子轨道中最多只能容
由于随着核电荷数的递增， 电子在能级里的填充顺序 遵循构造原理，元素周期 系的周期不是单调的，每 一周期里元素的数目不总 是一样多，而是随着周期 序号的递增渐渐增多，同 时，金属元素的数目也逐 渐增多。因而，我们可以 把元素周期系的周期发展 形象的比喻成螺壳上的螺 旋。
3.原子的电子排布与族的划分
[案例练习] 1、以下能级符号正确的是 A. 6s B.2d C.3f D.7p
2、下列能级中轨道数为5的是 A.s能级 B.p能级 C.d能级 D.f能级
3、比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低 (1)1s,3d (2) 3s,3p,3d (3)2p,3p,4p
2.电子排布式
用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布 的电子数。
吸收光谱
能 量 最 低
基态 原子
吸收能量
释放能量
激发态 原子
能 量 较 高
发射光谱
光谱：按一定次序排列的彩色光带
3.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
光谱分析： 在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱 线来鉴定元素，称为光谱分析。
课后作业： 1、根据构造原理，写出1~28号元素基态 原子的电子排布式。 2、29号元素Cu的电子排布式为 [Ar]3d104s1 ，为什么不是[Ar]3d94s2
第二节 原子结构与元素性质
一、元素周期表的结构
1. 知识回顾
第1周期：2 种元素 第2周期：8 种元素 第3周期：8 种元素 第4周期：18 种元素
位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。
1.核外电子运动的特征
⑴ 核外电子质量小(只有9.11×10-31 kg),运动空 间小（相对于宏观物体而言）,运动速率大(近光 速)。 ⑵无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 ⑶无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少(概率)。
纳两个电子，且这两个电子的自
旋方向必须相反，此时体系最稳
定，原子的总能量最低。
泡利不相容原理 电子排布式
电子排布图
1s 2s
用一个□表示一个原子轨道， 在□中用“↑”或“↓”表示该轨 道上排入的电子。
Li: 1s22s1
洪特规则
对于基态原子，电子在能量相同 的轨道上排布时，将尽可能分占不同 的轨道并且自旋方向相同。
光谱分析的应用
①通过原子光谱发现许多元素。 如：铯（1860年）和铷（1861年），其光谱中 有特征的篮光和红光。 又如：1868年科学家们通过太阳光谱的分析发 现了稀有气体氦。