1.1.1能层与能级 基态与激发态 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 原子结构 第一章 原子结构和性质 第一课时 能层与能级、基态与激发态、原子光谱 学习目标 1.了解原子的认知历史和科学史观。 2.理解能层与能级的概念及其区别，能从能层能级的角度了解原子结构特点。 3.了解原子的基态和激发态。了解原子光谱，能说明原子光谱在研究物质结构中的作用。 1803年 道尔顿 1904年 1911年 1913年 1926～1935年 汤姆孙 卢瑟福 波尔 薛定谔 提出原子 确认电子 实心球模型 葡萄干面包模型 行星式模型 分层模型 现代电子云模型 提出电子分层运动 提出电子没有确定轨道 确认原子核 发现质子 预测中子 人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。 【引入新课】 1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期表 1920年，丹麦科学家玻尔提出了构造原理；开启了用原子结构解释元素周期律的篇章 玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级” 厘清了核外电子的可能状态 1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造理论 原子结构的研究 丹麦物理学家玻尔 （N.Bohr,1885~1962) 玻尔模型 1.含义：核外电子按能量不同分成能层。（强调电子的能量差异） 2.电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及能容纳的最多电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 3.数量规律: ①每一层最多容纳的电子数：2n2个。 ②最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。 ③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。 【任务一】能层 ①原子核外电子总是尽可能先排布在能量较低的能层上，然后由内 向外依次排布在能量逐渐升高的能层。 ②能层越高，电子的能量越高。能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 4.能量规律: 【任务一】能层 1.含义：多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同。 根据多电子原子的同一能层电子的能量不同，将它们分为不同的能级。 【任务二】能级 2.能级的符号和所能容纳的最多电子数 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p … 最多 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 … 【思考与讨论2】请根据以下“能层与能级”的表格讨论以下几个问题： (1)能级数与该能层序数（n)的关系？ (2)以s、p、d、f...为符号的能级最多可容纳多少电子数？ (3)3d、4d、5d能级分别最多可容纳多少个电子？ (4)第5能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在哪几个能级中,各能级最多容纳多少个电子？ 【任务二】能级 8 1、不同能层的能量大小： E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf) E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<(P) 2、同一能层各能级的能量大小： 3、能级数_____该能层序数（n) 4、以s、p、d、f...为符号的能级最多可容纳的电子数依次为： 自然数中奇数序列1,3,5,7...的2倍 5、一个能层最多可容纳的电子数： 2n2 = 【任务二】能级小结 相同能层 ns＜np＜nd＜nf 符号相同的能级 1s ＜ 2s ＜ 3s ＜ 4s 不同能级 不同能层 2px=2py=2pz 6.能级能量 【任务二】能级小结 10 基态原子稳定。 【思考1】日常生活中看见的可见光，如焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等是怎么一回事呢？ 电子的跃迁 处于最低能量状态的原子叫基态原子 当基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子。 1.基态原子 2.激发态原子 【任务三】基态与激发态 原子光谱 K L M 基态氢原子 K L M 激发态氢原子 稳定 不稳定 吸收能量 电子跃迁 能量 关于电子跃迁的特别提醒： ①电子的跃迁是物理变化（未发生电子转移），而原子得失电子时发生的是化学变化。 ②一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子（电子数不变）。 ③激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式之一 请同学们解释钾与钠产生焰色及焰色不同的原因。 【思考与讨论】 当碱金属及化合物在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但是处于能量较高的的轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式释放，而释放的光的波长在可见光范围内，因而能使火焰呈现颜色。 钾和钠的原子结构不同，电子跃迁时能量的变化不同，则放出的光的波长不同，所以产生焰色也就不同。 不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 稀有气体的不同颜色 3.原子光谱 不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。 （1）概念： 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 形成吸收光谱 形成发射光谱 电子跃迁 特征：暗背景，彩色亮线，线状不连续 特征：亮背景，暗线，线状不连续 发射光谱 吸收光谱 Li He Hg 同种元素发射光谱中的彩色亮线与吸收光谱中的暗线处于相同位置。 某些波长的光被释放 来源于光源 某些波长的光被吸收 （2）发射光谱与吸收光谱对比 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。 （3）光谱分析 氢原子光谱测定示意图和氢原子的光谱图 18 科学史话 1814年，德国物理学家夫琅禾费发明了分光镜并用来观察太阳光，发现在太阳光谱中有570多条黑线（现知几千条），后人称之为夫琅禾费线。 1859年,德国科学家本生 和基尔霍夫发明了光谱仪，证实了夫琅禾费线实质上是原子的吸收光谱，并一一找到对应的元素。例如，被夫琅禾费标记为 D 的双线源自钠（如图)，后人称为钠双线 科学史话 离散的谱线 19 项目一 科学史话 离散的谱线 原子光谱为什么是离散的谱线而不是连续的呢？ 科学史话 1913年，玻尔创造性地假设，被束缚在原子核外的电子的能量是量子化的，只能取一定数值，称为定态，而原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的，因而是离散的而不是连续的谱线。 1925年，德国科学家洪特解释了复杂光谱，得出了过渡元素（包括铬和铜等）的光谱学基态原子的电子排布，为构造原理的确立奠定了基础 20 1.金属元素的焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？ 2.霓虹灯内因为充油稀薄氖气或其它稀有气体才会发出颜色各异的光。你能解释其中的原理吗？ 发射光谱 当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生 几千伏甚至上万伏的高压。当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的稀有气体原子中的带电粒子电子就会发生跃迁，发出五颜六色的光。 【学习评价】 【学习评价】 4.下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_______是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图_______是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。 ①③⑤ ②④⑥ 【学习评价】 一、 能层与能级 能层 K L M N O 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p ... 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 2 8 18 32 50 课堂小结 二、基态与激发态 原子光谱 基态原子 激发态原子 吸收能量 释放能量 发射光谱 吸收光谱 能量较高 能量最低 学习 目标 第1课时 能层与能级 PART 01 PART 02 了解电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),知道电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。 了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点。 PART 03 了解核外电子的运动状态,知道原子核外电子的能层分布、能级分布及其能量的关系。 $$