第一章 第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)

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1、 第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能目標(biāo) （1）了解“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”，知道其合理因素和存在的不足。初步認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型 （2）能利用“玻爾原子結(jié)構(gòu)模型”解釋氫原子的線狀光譜。 （3）能用n、ι、m、ms四個(gè)量子數(shù)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 （4）知道n、ι、m、ms的相互關(guān)系及有關(guān)量子限制 （5）了解原子軌道和電子云的概念及形狀，能正確書寫能級(jí)符號(hào)及原子軌道符號(hào) 2、過(guò)程與方法目標(biāo) （1）通過(guò)介紹幾種原子結(jié)構(gòu)模型，培養(yǎng)學(xué)生分析和評(píng)價(jià)能力。 （2）通過(guò)原子結(jié)構(gòu)模型不斷發(fā)展、完善的過(guò)程，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)理論發(fā)展的重要意義，使學(xué)生感受到在學(xué)生階段

2、就要認(rèn)真作實(shí)驗(yàn)、認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 （3）通過(guò)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和創(chuàng)造性思維能力。 （4）通過(guò)介紹四個(gè)量子數(shù)及有關(guān)量子限制，使學(xué)生感受到科學(xué)的嚴(yán)密性。 3、情感態(tài)度·價(jià)值觀目標(biāo) （1）通過(guò)原子結(jié)構(gòu)模型不斷發(fā)展、完善的過(guò)程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。 （2）通過(guò)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 1．基態(tài)、激發(fā)態(tài)及能量量子化的概念。 2．利用躍遷規(guī)則，解釋氫原子光譜是線狀光譜及其他光譜現(xiàn)象。 3．用四個(gè)量子數(shù)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 1．n、ι、m、ms的相互關(guān)系及有關(guān)量子限制。 2．原子軌道和電子云的概念 自主預(yù)習(xí)提綱 一、原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)

3、展史： 1．1803年提出原子是一個(gè)“實(shí)心球體”建立原子學(xué)說(shuō)的是英國(guó)化學(xué)家 ，1903年湯姆遜提出原子結(jié)構(gòu)的“ ”模型，1911年盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的 模型，1913年玻爾提出 的原子結(jié)構(gòu)模型，建立于20世紀(jì)20年代中期的 模型已成為現(xiàn)代化學(xué)的理論基礎(chǔ)。 二、必修中學(xué)習(xí)的原子核外電子排布規(guī)律： (1)原子核外的電子是________排布的，研究表明已知原子的核外電子共分為_(kāi)_____個(gè)電子層，也可稱為能層，分別為： 第 一、二、三、 四、 五、 六、七……電子(能)層 符號(hào)表示

4、 、 、 、 、 、 、 …… 能量由低到高 (2)原子核外各電子層最多容納 個(gè)電子。 (3)原于最外層電子數(shù)目不能超過(guò) 個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過(guò) 個(gè)電 子)。 (4)次外層電子數(shù)目不能超過(guò) 個(gè)(K層為次外層時(shí)不能超過(guò) 個(gè))，倒 數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過(guò) 個(gè)。 說(shuō)明：以上規(guī)律是互相聯(lián)系的，不能孤立地理解。例如；當(dāng)M層是最外層 時(shí)，最多可排 個(gè)電子；當(dāng)M層不是最外層時(shí)，最多可排 個(gè)電子 2．核外電子總是盡量先排布在能量較 的電子層，然后由 向 ，

5、依次排布在能量逐步 的電子層(能量最低原理)。例如：鈉原子有11個(gè)電子，分布在三個(gè)不同的電子層上，第一層 個(gè)電子，第二層 個(gè)電子，第三層 個(gè)電子。由于原子中的電子是處在原子核的引力場(chǎng)中，電子總是盡可能先從內(nèi)層排起，當(dāng)一層充滿后再填充下一層。原子結(jié)構(gòu)示意圖為： 三、氫原子光譜 人們常常利用儀器將物質(zhì)吸收光或以射不的波長(zhǎng)和強(qiáng)度分布記錄下來(lái)，得到所謂光 譜，光譜分為 和 ，氫原子光譜為 。為了解釋原子的穩(wěn)定性和

6、 的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，丹麥科學(xué)家玻爾在 原子模型的基礎(chǔ)上提出了 的原子結(jié)構(gòu)模型，該理論的重大貢獻(xiàn)在于指出了原子光譜源自 在不同能量的 上的躍遷，而電子所處的 的能量是 。 四、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型 1．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點(diǎn)： （1）原子中的電子在具有________的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，并且_______能量。可理解為行星模型，這里的“軌道”實(shí)際上就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的電子層。 （2）定態(tài)假設(shè)：玻爾原子結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為：同一電子層上的電子能量完全相同。在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具

7、有不同的能量(E)，而且能量是_________的，即能量是“一份一份”的。各電子層能量差具有不連續(xù)性，既E3-E2≠E2-E1。 （3）只有當(dāng)電子 從一個(gè)軌道(能量為Ei)躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，才會(huì)____________能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并記錄下來(lái)，就形成了______________。 ①基態(tài)：最低能量狀態(tài)。處于 最低能量狀態(tài) 的原子稱為 基態(tài)原子 。 ②激發(fā)態(tài)：較高能量狀態(tài)（相對(duì)基態(tài)而言）?；鶓B(tài)原子的電子吸收能量后，電子躍遷至較高能級(jí)時(shí)的狀態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子稱為激發(fā)態(tài)原子。 ③原子光譜產(chǎn)生的原因：電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)會(huì)釋放出能量，這種能量以光的形式釋放

8、出來(lái)，所以就產(chǎn)生光譜。 ④氫原子光譜是線狀光譜的原因：氫原子上的電子由n=2的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)，與從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)，釋放出的能量不同，因此產(chǎn)生光的波長(zhǎng)不同。 2．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型理論成功地解釋了氫原子光譜是________________光譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但不能解決氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題和多原子復(fù)雜的光譜現(xiàn)象。 【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】 1、同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)相比較 （ ） A、基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高 B、基態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定 C、基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)低 D、激

9、發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定 2、生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是（ ） A、鋼鐵長(zhǎng)期使用后生銹B、節(jié)日里燃放的焰火 C、金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電D、夜空中的激光 3．玻爾理論不能解釋 （ ） A. H原子光譜為線狀光譜 B. 在一給定的穩(wěn)定軌道上，運(yùn)動(dòng)的核外電子不發(fā)射能量----電磁波 C. H原子的可見(jiàn)光區(qū)譜線 D. H原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 4．首次將量子化概念應(yīng)用到原子結(jié)構(gòu)，并解釋了原子的穩(wěn)定性的科學(xué)家是（ ） A. 道爾頓 B. 愛(ài)因斯坦 C. 玻爾 D. 普朗克

10、 5．畫出下列原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖： Mg O Cl Si H Ne Na+ S2- 第2、3課時(shí) 一、原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型 (一)原子軌道與四個(gè)量子數(shù) 根據(jù)量子力學(xué)理論，原子中的單個(gè)電子的______________可以用原子軌道來(lái)描述，而每個(gè)原子軌道由三個(gè)只能取整數(shù)的量子數(shù)共同描述，因此核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由 四個(gè)量子數(shù)決定的。 1．主量子數(shù)n 主量子數(shù)n的取值為

11、 …，對(duì)應(yīng)的符號(hào)為 …，n越大，表明電子離核的平均距離 、能量 ，因此將n值所表示的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為 。 2．角量子數(shù)ι 在多電子原子中，角量子數(shù)l與 一起決定著原子軌道的能量，若兩個(gè)電子所取的n、 l值均相同，就表明這兩個(gè)電子具有 。 對(duì)于確定的n值，l的取值共 個(gè)，分別是 …，對(duì)應(yīng)的符號(hào)為 …，在一個(gè)電子層中，l 有多少個(gè)取值，就表示該電子層有多少個(gè)不同的 （也稱亞層）。 能級(jí)順序：Ens

12、

13、 量子力學(xué)認(rèn)為，同一軌道上的電子還在做自旋運(yùn)動(dòng)，而且只有兩種自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分別用自旋磁量子數(shù)（通常用符號(hào)“↑”表示）和（通常用符號(hào)“↓”表示）來(lái)描述。 (二)原子軌道的圖形描述和電子云 電子運(yùn)動(dòng)不能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)描述，只能用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)描述。我們不可能像描述宏觀運(yùn)動(dòng)物體那樣，確定一定狀態(tài)的核外電子在某個(gè)時(shí)刻處于原子核外空間如何，而只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率。概率分布圖看起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來(lái)，人們把這種電子云輪廓圖成為原子軌道。 1．S的原子軌道是球形的，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。 這是由于

14、1s，2s，3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展。這是不難理解的，打個(gè)比喻，神州五號(hào)必須依靠推動(dòng)(提供能量)才能克服地球引力上天，2s電子比1s電子能量高，克服原子核的吸引在離核更遠(yuǎn)的空間出現(xiàn)的概率就比1s大，因而2s電子云必然比1s電子云更擴(kuò)散。 2．P的原子軌道是紡錘形的，每個(gè)P能級(jí)有3個(gè)軌道，它們互相垂直，分別以Px、Py、Pz為符號(hào)。P原子軌道的平均半徑也隨能層序數(shù)增大而增大。 【例題1】下列各電子層中不包含d亞層的是 A．N電子層 B．M電子層 C．L電子層

15、 D．K電子層 【例題2】下列說(shuō)法是否正確？如不正確，應(yīng)如何改正？ (1) s電子繞核旋轉(zhuǎn)，其軌道為一圓圈，而p電子是走∞字形。 (2) 主量子數(shù)為1時(shí)，有自旋相反的兩條軌道。 (3) 主量子數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f四條軌道。 【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】 1．下列電子層中，原子軌道的數(shù)目為4的是 （ ） A．K層 B．L層 C．M層 D．N層 2．下列關(guān)于電子云的說(shuō)法不正確的是( ) A. 電子云是描述核外某空間電子出現(xiàn)的幾率密度的概念; B. 電子云是

16、電子在核內(nèi)外空間出現(xiàn)的幾率和幾率密度 C. 電子云有多種圖形,黑點(diǎn)圖只是其中一種; D. 電子就象云霧一樣在原子核周圍運(yùn)動(dòng),故稱為電子云. 3．描述一確定的原子軌道（即一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），需用以下參數(shù) （ ） A. n、l B. n、l、m C. n、l、m 、ms D. 只需n 4．n＝4時(shí)，m的最大取值為 （ ） A. 4 B. ±4 C. 3 D. 0 5．原子中電子的描述不可能的量子數(shù)組合是 （ ） A. 1，0，0，

17、 B. 3，1，1， C. 2，2，0， D. 4，3，－3， 6．多電子原子中，在主量子數(shù)為n，角量子數(shù)為l的能級(jí)上，原子軌道數(shù)為（ ） A. 2l＋1 B. n－1 C. n－l＋1 D. 2l－1 7． P軌道電子云形狀正確敘述為( ) A. 球形對(duì)稱; B. 對(duì)頂雙球; C. 極大值在X.Y.Z軸上的紡錘形; D. 互相垂直的梅花瓣形. 8．在多電子原子中，具有自下列各組量子數(shù)的電子中能量最高的是 （ ） A．3，2，＋1，

18、 B．2，1，＋1， C．3，1，0， D．3，1，－1， 9．3d能級(jí)中原子軌道的主量子數(shù)為 ，角量子數(shù)為 ，該能級(jí)的原子軌道最多可以有 種空間取向，最多可容納 個(gè)電子。 10．寫出具有下列指定量子數(shù)的原子軌道符號(hào)： ⑴ n＝2，l＝1 ；⑵ n＝3，l＝0 ； ⑶ n＝5，l＝2 ；⑷ n＝4，l＝3 。 11．原子中的電子，下面哪些量子數(shù)組是容許的? （ ） A. n＝

19、3，l＝1，m＝－1 B. n＝3，l＝1，m＝2 C. n＝2，l＝2，m＝－1 D. n＝6，l＝0，m＝0 12．關(guān)于下列對(duì)四個(gè)量子數(shù)的說(shuō)法正確的是( ) A. 電子的自旋量子數(shù)是?,在某一個(gè)軌道中有兩個(gè)電子,所以總自旋量子數(shù)是1或是0 B. 磁量子數(shù)m=0的軌道都是球形的軌道 C. 角量子數(shù)l的可能取值是從0到n的正整數(shù) D. 多電子原子中,電子的能量決定于主量子數(shù)n和角量子數(shù)l 13．2p軌道的磁量子數(shù)可能有（ ） A. 1，2 B. 0，1，2 C. 1，2，3 D. 0，＋1，－1 14． n. l.m確定后,仍不能確定該量子數(shù)組合所描述的原子軌道的( ) A. 數(shù)目 B. 形狀 C. 能量 D. 所填充的電子數(shù)目 15． 當(dāng)n＝4時(shí)，l的可能值是多少? 軌道的總數(shù)是多少？最多容納的電子數(shù)是多少？ 7