1.1原子结构模型 课件 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修2

一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 第 页 不同时期的原子结构模型 时间或年代 1803年 1903年 1911年 1913年 20世纪20年代中期 原子结构模型 模型 名称 相关科学家 道尔顿 葡萄干布丁模型 汤姆孙 核式模型 卢瑟福 电子分层排布模型 玻尔 量子力学模型 联想•质疑 阅读课本第2页开始部分，了解不同时期人们对原子的认识历程。 实心球 原子模型 薛定谔 1913年，丹麦物理学家玻尔提出了新的原子结构模型：原子核外电子在一系列稳定轨道上运动，核外电子在这些稳定轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 科学史话 电子云 描述原子或分子中电子在原子核外围各区域出现的概率。为了直观，把电子的这种概率分布状况用图像表示时，以不同的浓淡代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成了云雾，所以叫电子云。也就是说，原子中的、受束缚的电子不是像行星绕太阳运转那样在确定的时刻处于确定的位置的。 要点提示：①电子云是一个形象化描述 ②一个小黑点不代表一个电子 ③电子云的疏密代表电子在那里出现的概率密度的大小 第 页 问题导学 玻尔理论的出现解决了什么问题呢？让我们先一起来看看有关的知识背景。 交流思考 “光”背景知识 光是一种电磁波，根据波长分为： γ射线 X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 光学光谱 不同波长的光具有不同能量E＝hυ，υ＝c/λ；大多数物质能吸收或释放出光；其光的波长可以用光谱仪记录，形成光谱。人的视觉所能感觉到的是在真空中波长介于400-700nm之间的电磁波。（紫光频率高，波长短） 第 页 知识解读 连续光谱——由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能 分辨所得的光谱。如阳光 第 页 知识解读 线状光谱——具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光谱。 如氢原子光谱 第 页 7 图片导学 氢原子的线状光谱 太阳光的连续光谱 第 页 要点解读 理论要点： ①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上 绕核运动，不辐射能量，电子处于定态。 知识点2、玻尔的原子结构模型 ②不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的，轨道 能量值依n(1，2，3，...)的增大而升高。而不同的轨道则分别被命名为 K(n=1)、L(n=2)、 M(n=3)、 N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)。　 ③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。 如果能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱 定态假设 量子化条件假设 频率条件—频率假设 第 页 知识点2、玻尔的原子结构模型 氢原子从一个电子层跃迁到另一个电子层时，吸收或释放一定的能量，就会吸收或释放一定波长的光所以得到线状光谱 n=4 n=3 n=2 n=1 吸收能量 释放能量 玻尔理论的局限： 多电子原子光谱 氢原子的精细光谱 知识解读 形成吸收光谱 形成发射光谱 基态 激发态 第 页 现象解读 第 页 当堂巩固 1．原子的吸收或发射光谱是线状的而不是连续的，其根本原因（ ） A．原子中电子能量的高低不同 B．外界条件的影响 C．仪器设备的工作原理 D．原子轨道的能量是量子化的 D 第 页 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 第 页 原子中电子的运动状态应用四个量子数来描述。 量子力学理论 ——20 世纪 20 年代中期建立 ②能级 描述原子轨道的形状 ③原子轨道 决定原子轨道的空间取向 ④电子自旋 ①电子层（能层）n 描述原子轨道离核的远近 二.量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1、原子轨道：量子力学理论用原子轨道来描述原子中单个电子的空间运动状态，某一个原子轨道，应属于某个能层(电子层n)的某个能级(s、p、d、f等)。 ⑴电子层(能层) n 的取值 1 2 3 4 5 6 7 符号 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ 离核远近   能量高低   由近及远 由低到高 K L M N O P Q 用来描述电子离核的远近,量子数n表示的电子的运动状态通常称为电子层（能层）。 ②能级 描述原子轨道的形状 符号为 s， p， d， f … 按序 电子层相同的电子，所具有的能量也可能不相同。即对同一个电子层，还可分为若干个能级。 意义：①确定原子轨道形状 s:球形 p:哑铃形（纺锤形） …… ②和n共同决定电子的能量大小 同一个电子层中能量：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)…… 能层序数n 能层符号 能级符号 能级数 1 K 2 L 3 M 4 N 规律：第n电子层有n个能级 1 2 3 4 例1：下列各电子层不包含d能级的是 A.O层 B.N层 C.M层 D.K层 √ 例2：下列能级符号不正确的是 A.6s B.2d C.3p D.4f √ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ③原子轨道 决定原子轨道的空间取向 s能级有1个轨道: ns p能级有3个轨道：npx npy npz d能级有5个轨道 f能级有7个轨道 意义:①决定原子轨道在空间的伸展方向 ②和能级一起共同决定轨道的数目 分别相对于 x、y、z 轴对称(轴对称性) 在空间分别沿 x、y、z 轴的方向分布 球对称性 n 符号 能级种类 原子轨道 原子轨道数 1 K 2 L 3 M 规律：第n电子层有多少个能级？ 第n电子层有多少个原子轨道？ 1s 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz 3dxy 3dxz 3dyz 3dx2-y2 3dz2 1 1 3 1 3 5 1 4 9 n2 n s s p s p d 不同：电子层序数越大，原子轨道的半径越大。 相同：s轨道在三维空间分布的图形为都是 形，即s轨道具有球对称性。 球 思考：1s、2s、3s原子轨道的形状 相同？不同？ ④电子自旋 处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有两种。 分别用符号↑、↓表示。 注意：自旋并不是”自转”,实际意义，期待着你的大学深入学习. 泡利不相容原理： 一个轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 n 符号 能级种类 原子轨道 电子数 1 K 2 L 3 M 1s 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz 3dxy 3dxz 3dyz 3dx2-y2 3dz2 2 2 6 2 6 10 2 8 18 s s p s p d 规律：第n电子层最多能容纳多少个电子？ 2n2 原子中电子的运动状态由四个因素来决定。 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道。 ②能级 描述原子轨道的形状 ③原子轨道 决定原子轨道的空间取向 ④电子自旋 ①电子层（能层）n 描述原子轨道离核的远近 小结 一个原子中不存在运动状态相同的电子。 例：Na原子核外有 个电子，有 种运动状态。 利用①电子层②能级③原子轨道可以描述一个电子的空间运动状态，即可将一个原子轨道描述出来。 11 11 (1)不同电子层的s能级中电子的能量完全相同(　　) (2)第三电子层有s、p共两个能级(　　) (3)当电子层数为n＝2时，有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道(　　) (4)各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7(　　) (5)各电子层的能级都是从s能级开始至f能级结束(　　) (6)处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低(　　) × × √ √ × 正误判断 × (1)1s、2px、2py、2pz轨道都具有球对称性(　　) (2)s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子绕核做“∞”形运动(　　) (3)电子云图中每个小点表示一个电子(　　) (4)钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同(　　) (5)电子云是用小点的疏密程度来表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率大小的图形(　　) × × × × √ 正误判断 在无外磁场时，处于同一能级的电子的能量相同。 ①4s___3s___2s___1s； ②4f___4d___4p___4s； ③2px___2py___2pz； 例3：比较下列原子轨道的能量高低。(填“＜”“＝”或“＞”) ②能级 ①电子层（能层）n 共同决定电子的能量 一般而言，n越大，电子离核越远，能量越高。 同一电子层，能量：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf) ＞　 ＞　 ＞ ＞　 ＞　 ＞ ＝　 ＝ 【例2】基态Ne原子中， ①基态Ne原子结构示意图为：________； ②核外存在________种运动状态不同的电子 核外电子占____个能层、____个能级、____个轨道。 核外存在________种空间运动状态不同的电子 ③电子占据最高能级是_____，其电子云轮廓图为____________形； ④核外电子占据的最高电子层符号为________。 练习 2 3 5 5 2p 哑铃(纺锤) L 10 【例2】写出基态Ar原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p6并回答下列问题： ①核外存在________种运动状态不同的电子 ②核外电子占___个能层、____个能级、____个轨道。 核外存在________种空间运动状态不同的电子 ③电子占据最高能级是_____，其电子云轮廓图为____________形； ④核外电子占据的最高电子层符号为________。 练习 3 5 9 9 3p 哑铃(纺锤) M 18 $$