1.1.1能层与能级 基态与激发态 课件- 2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

学科：化学 年级：高二 第一章 第一节 原子结构 能层与能级 基态与激发态 1 物质的组成与结构 决定 物质的性质与变化 分子结构 原子结构 晶体结构 决定 性质 1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。 2.通过核外电子能量不同分析、理解基态与激发态的含义与关系。 3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。 学习目标 3 【回顾】 1803年 道尔顿 原子论模型 1904年 汤姆孙 “葡萄干布丁”模型 1913年 玻尔 量子化轨道 原子模型 1911年 卢瑟福 核式模型 行星模型 1926年 电子云模型 【回顾】 电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 字母表示 K L M N O P Q 能量 低 → 高 ①多电子原子中，电子的能量不同。 ②在离核近区域运动的电子能量较低， 在离核远区域运动的电子能量较高。 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区 域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。 【回顾】 原子 原子核 核外电子(-) 质子(+) 中子(不带电） 核电荷数(Z)= 核内质子数 = 核外电子数 质量数(A) = 质子数(Z) + 中子数(N) 一、能层与能级 1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出 ，开启了用原子结构解释 的篇章。 　　1925年以后，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，复杂的原子光谱得以诠释。 　　1936年，德国科学家马德隆发表了以 事实为依据的完整的 。 构造原理 元素周期律 原子光谱 构造原理 8 一、能层与能级 玻尔模型 电子只能在原子核外具有特定能量的“壳层”中运动。 能层： 就是电子层。 核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层。 然后才由里往外，依次排在能量较高电子层。 失电子总是先失最外层电子。 1.能层 9 一、能层与能级 1.能层 (1)划分依据 根据 不同，将核外电子分为不同的能层。 (2)表示方法 电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下： 能量 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ 最多电子数 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 10 一、能层与能级 1.能层 (3)能层间的能量关系 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) 11 一、能层与能级 2.能级 (1)含义：根据多电子原子的同一能层电子的 不同， 将它们分为不同能级。 能量 (2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母 等表示，如第n能层的 能级按能量由低到高的排列顺序为 ns、 、 、nf等。 s、p、d、f、g np nd (3)能级数=该能层序数。 12 思考 s、p、d、f能级分别最多可容纳多少电子？ 3d、4d、5d所容纳的电子是否相同？ K L M N 最多电子数 2 8 18 32 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 最多电子数 一、能层与能级 3.能层、能级与最多容纳的电子数 能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 …… 符号 K L M N O P Q …… 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s …… …… …… …… 最多容纳 的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 …… …… …… …… 2 8 18 32 …… …… …… 2n2 s、p、d、f能级可容纳的最多电子数分别为2、6、10、14， 依次为奇数数列1、3、5、7的二倍。 14 思考 1.以s能级为例，不同能层的s能级之间的能量有何关系？ 同一能层不同能级间的能量有何关系？ 不同能层的s能级的能量关系：E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)……； 同一能层不同能级间的能量关系：E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……。 思考 2.以s、p、d、f为符号的能级分别最多可容纳多少个电子？ 3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数是否相同？ 最多容纳的电子数：s能级：2，p能级：6，d能级：10，f能级：14； 3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数相同。 思考 3.第五能层最多可容纳多少个电子？它们分别容纳在几个能级中？ 第五能层最多可以容纳的电子数： 2×52 ＝ 50 分别容纳在5s、5p、5d、5f、5g五个能级中。 各能级最多容纳的电子数为： 5s能级 2×1=2 5p能级 2×3=6 5d能级 2×5=10 5f能级 2×7=14 5g能级 2×9=18 总计50个电子。 一些生活中的光现象 霓虹灯 激光 二、基态与激发态　原子光谱 1.基态原子与激发态原子 处于能量最低状态的氢原子。 激发态 K L M N 能量 基态 基态原子吸收能量，电子会发生跃迁，由于电子跃迁，原子处于比基态能量高的状态，形成激发态原子。 当电子从较高能量的状态跃迁至较低能量的状态，乃至基态时，会释放能量。 基态氢原子： 20 二、基态与激发态　原子光谱 1.基态原子与激发态原子 (1)基态原子：处于 状态的原子。 (2)激发态原子：基态原子 能量，它的电子会跃迁到 能级， 变为激发态原子。 (3)基态、激发态原子相互间转化的能量变化 基态原子 激发态原子 最低能量 吸收 较高 吸收 释放 光 21 二、基态与激发态　原子光谱 太阳光谱 22 二、基态与激发态　原子光谱 氢原子的光谱的测定示意图氢原子光谱图 实验证明，氢原子（发射）光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的线状光谱。 23 二、基态与激发态　原子光谱 吸收光谱 发射光谱 连续光谱 吸收光谱 发射光谱 24 二、基态与激发态　原子光谱 不同原子的电子发生跃迁时可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子吸收光谱。 锂、氦、汞的吸收光谱 不同原子的电子发生跃迁时可以发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱。 锂、氦、汞的发射光谱 25 二、基态与激发态　原子光谱 2.原子光谱 (1)含义 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 或 ，总称原子光谱。 (2)成因及分类 吸收光谱 发射光谱 26 二、基态与激发态　原子光谱 3.原子光谱的应用 光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。 (1)发现新元素： 许多元素是通过原子光谱发现的， 如铯(1860年)和铷(1861年)，其光 谱图中有特征的蓝光和红光。 又如1868年科学家们通过分析太阳光谱发现了稀有气体氦。 特征谱线 27 二、基态与激发态　原子光谱 3.原子光谱的应用 (2)检验元素： 焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结果，焰色的产生与消失是物理变化，该过程中可能伴随化学变化。焰色发生的过程： 基态原子 激发态原子 能量较低的激发态或基态原子。 28 二、基态与激发态　原子光谱 3.原子光谱的应用 (3)生产生活中，焰火、霓虹灯光、激光等都与原子核外电子跃迁释放能量有关。 霓虹灯发光原理： 充有氖气的霓虹灯能发出红光，产生这一现象的原因是通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，且处在能量较高的能级上的电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁到能量较低的能级上，该光的波长恰好处于可见光区域中的红色波段。 29 思考 1.(1)试分析焰色试验的原理是什么？ 基态原子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态后， 电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时， 将能量以光的形式释放出来。 (2)焰色试验属于吸收光谱还是发射光谱？ 光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一，焰色试验属于发射光谱。 思考 2.光谱分析法为什么能鉴定元素？ 一种元素有一种原子光谱，一种原子光谱对应着一种元素。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)，所以，可以用光谱分析法鉴定元素。 $