(讲义)专题2 第1单元 第1课时 人类对原子结构的认识及原子核外电子的运动特征-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(苏教版2019)

第一单元　原子核外电子的运动 第1课时　人类对原子结构的认识及原子核外电子的运动特征 学习任务 1．能举例说明原子结构模型发展演变的历程，基于实验证据建构和优化模型。 2．能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。 一、人类对原子结构的认识 1．原子结构模型的演变 道尔顿原子论 19世纪，英国化学家道尔顿提出了近代原子论，认为原子有质量，不可分割。 汤姆生“葡萄 干面色式” 模型 19世纪，汤姆生在发现电子的基础上提出了原子结构的“葡萄干面包式”模型，开始涉及原子内部的结构。 卢瑟福原子结构有核模型 1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的有核模型。 玻尔原子结构模型 1913年，丹麦科学家玻尔根据氢原子光谱实验，进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型。 量子力学模型 20世纪20年代中期建立的量子力学理论，使人们对原子结构有了更深刻的认识，从而产生了原子结构的量子力学模型。 2．玻尔原子结构模型 (1)玻尔原子结构模型的基本观点 运动 轨迹 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量。 能量 分布 ①在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E)，而且能量值是不连续的，这称为能量“量子化”。 ②轨道能量依n值(1、2、3、…)的增大而升高，n称为量子数。对氢原子而言，电子处在n＝1的轨道时能量最低，这种状态称为基态；能量高于基态能量的状态，称为激发态。 电子 跃迁 只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。当辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录时，就形成了光谱。 (2)贡献 玻尔原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实，阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，指出了电子所处的轨道的能量是量子化的。 微点拨：焰色反应是电子跃迁的结果，故焰色反应是物理变化而不是化学变化。焰色反应发生的过程：基态原子吸收能量→激发态原子→释放能量→较低能量的激发态或基态原子。 3．统计方法描述电子在原子核外空间出现机会的大小——电子云 (1)核外电子的特点：质量非常小(电子的质量仅为9.1×10－31kg)、运行速度极快且运动空间极小。 (2)描述核外电子运动的方法：不可能同时准确地测定电子的位置和速度，即无法确定电子的运动轨迹。 (3)电子云图：形象地描述电子在核外空间某处单位体积内的概率分布的图形称为电子云图。氢原子电子的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近单位体积内出现的概率大，离核越远，单位体积内电子出现的概率越小。 微点拨：对电子云的理解误区 (1)电子云表示电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率，不代表电子的实际运动轨迹。 (2)电子云图中的小点不表示实际电子，而是电子在原子核外空间某处单位体积内出现概率大小的形象描述。点密集的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率小。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了原子结构的有核模型。 (√) (2)电子云图中小黑点的密度小，表示电子在该区域内运动的速率慢。 (×) (3)同一原子不同能层的电子云轮廓图的形状相同，半径相等。 (×) (4)汤姆生发现电子，并提出原子结构轨道模型。 (×) 二、核外电子的运动特征 1．电子层 (1)电子层的含义 习惯上常用n表示电子层。n所描述的电子运动状态称为电子层，由内向外n的取值为正整数1、2、3、4、5等，对应的符号分别为K、L、M、N、O等。 (2)各电子层上电子的能量与离原子核远近的关系 一般而言，n越大，电子离原子核的平均距离越远，该电子层上的电子具有的能量越高。 2．原子轨道 在含有多个电子的原子中，同一电子层的原子核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动，其能量也不相同。轨道的类型不同，能量不同，形状也不同。分别用s、p、d、f等表示不同形状的轨道。如图为s轨道和p轨道的示意图： 3．原子轨道的形状和空间伸展方向 s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道的形状更为复杂。原子轨道的形状是将这个能级上的电子在核外出现概率P＝90%的空间圈出来所得的电子云轮廓图。 形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。s轨道是球形对称的，所以s轨道只有1个轨道；p轨道在空间有x、y、z 3个伸展方向，所以p轨道包括px、py、pz 3个轨道。d轨道有5个伸展方向(5个轨道)，f轨道有7个伸展方向(7个轨道)。 4．核外电子所处轨道的表示方法 为了表明原子核外电子所处的轨道，人们将表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。各