《原子结构模型》课件
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原子结构的模型(PPT课件(初中科学)26张)
金金属箔
[1]大多数粒子不改变本来的运动方向，原因是：
原子内有较大的间隙。
。
[2]有小部分改变本来的运动路径，原因是： α粒子受到了同种电荷互相排挤作用而改变了运动方向。。
[3]极少数被弹射了回来，原因是： α粒子撞击到了带正电荷、质量大、体积很小的核。 。
自从卢瑟福用α粒子轰击了金属箔后，使人 们对原子内部的结构有了更深入的了解，从而对 原子内部结构的认识更接近了它的本质。
2.汤姆生的原子结构模型
汤姆生模型 （西瓜模型）
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。
金金属箔
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。 问题思考：
在化学变化中可分的微粒是（ B ） A．原子 B.分子 C.电子 D.原子核
6.下列叙述正确的是……………（ B ） A．原子核都是由质子和中子构成的 B．原子和分子都是构成物质的一种粒子，它 们都是在不停地运动的 C．原子既可以构成分子，也可以构成物质 D．物质在产生物理变化时，分子产生了变化， 在产生化学变化时，原子产生了变化
原 子
原子核 (+)
质子:一个质子带一个单位的正电荷 中子: 中子不带电
电子: 一个电子带一个单位的负电荷
( —）
原子核所带的电荷数简称为核电荷数。
说一说：以氧原子为例解说原子的结构
电子:8个，带8个单位负电荷
原子的核式结构模型课件
它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量,电子在核外空间运动。
原子的核式结构模型
5
预习交流 2
如何用原子的核式结构模型对 α 粒子散射实验结果进行解释?
答案:(1)当 α 粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力
很小,α 粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,
因为原子核很小,所以绝大多数 α 粒子不发生偏转。
11
原子的核式结构模型
12
在α粒子散射实验中,我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞,这是因
为(
)
A.电子体积非常小,以至于α粒子碰不到它
B.α粒子跟电子碰撞时,损失的能量很小,可以忽略
C.α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D.电子在核外均匀分布,所以α粒子受电子作用的合外力为零
解析:α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰,α粒子几
附近时的示意图,A、B、C 三点分别位于两个等势面上,则以上说法
正确的是(
)
A.α 粒子在 A 处的速度比在 B 处的速度小
B.α 粒子在 B 处的速度最大
C.α 粒子在 A、C 处的速度大小相等
D.α 粒子在 B 处的速度比在 C 处的速度小
原子的核式结构模型
21
解析:由能量守恒定律可知,对于 A、B、C 三点,A、C 位于原子
否定了。
原子的核式结构模型
2
预习交流 1
汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试,
你都知道有哪些典型的模型呢?
原子是由质子、中子和电子组成的
原子的核式结构模型
3
答案:(1)勒纳德的动力子模型:原子内部的电子与相应的正电荷
组成一个中性的“刚性配偶体”,他取名为动力子,无数动力子漂浮于
原子的核式结构模型
5
预习交流 2
如何用原子的核式结构模型对 α 粒子散射实验结果进行解释?
答案:(1)当 α 粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力
很小,α 粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变很小,
因为原子核很小,所以绝大多数 α 粒子不发生偏转。
11
原子的核式结构模型
12
在α粒子散射实验中,我们并没有考虑α粒子跟电子碰撞,这是因
为(
)
A.电子体积非常小,以至于α粒子碰不到它
B.α粒子跟电子碰撞时,损失的能量很小,可以忽略
C.α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D.电子在核外均匀分布,所以α粒子受电子作用的合外力为零
解析:α粒子与电子相碰就如同飞行的子弹与灰尘相碰,α粒子几
附近时的示意图,A、B、C 三点分别位于两个等势面上,则以上说法
正确的是(
)
A.α 粒子在 A 处的速度比在 B 处的速度小
B.α 粒子在 B 处的速度最大
C.α 粒子在 A、C 处的速度大小相等
D.α 粒子在 B 处的速度比在 C 处的速度小
原子的核式结构模型
21
解析:由能量守恒定律可知,对于 A、B、C 三点,A、C 位于原子
否定了。
原子的核式结构模型
2
预习交流 1
汤姆孙发现电子之后,人们立刻进行建立各种原子模型的尝试,
你都知道有哪些典型的模型呢?
原子是由质子、中子和电子组成的
原子的核式结构模型
3
答案:(1)勒纳德的动力子模型:原子内部的电子与相应的正电荷
组成一个中性的“刚性配偶体”,他取名为动力子,无数动力子漂浮于
原子的核式结构模型 课件
分类例析
实验结论 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进； (2)少数α粒子发生了 较大的偏转； (3)极少数α粒子的偏转角θ超过 9，0°甚至有极个别α粒子被 反弹回来． 实验意义 (1)否定了 汤姆孙 的原子结构模型． (2)提出了 原子核式结构 模型，明确了 原子核大小 的数量 级．
分类例析
一、α粒子散射实验与核式结构模型 α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析 (1)分析否定的原因 ①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒 子发生大角度偏转．
分类例析
②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分， 按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒 子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不 可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回， 这与α粒子的散射实验相矛盾． ③实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全 部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上， 否则，α粒子大角度散射是不可能的．
分类例析
2．α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的 可能性较大，最不可能沿哪些方向前进． 点拨 按照汤姆孙的模型，正电荷是均匀分布在整个原子 中的，当α粒子穿过原子时受到的各个方向上的正电荷的斥 力会相互抵消很多，沿直线运动的可能性最大，最不可能 沿着很大的角度甚至180°角发生偏转．除非原子核的大部 分质量和电荷集中在一个很小的核上，否则要发生大角度 的偏转是不可能的．
分类例析
解析 α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前 进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子多， B处观察到的粒子少，所以选项A、B错误．α粒子发生散 射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D 错误、C正确． 答案 C
实验结论 (1)绝大多数的α粒子穿过金箔后 仍沿原来的方向前进； (2)少数α粒子发生了 较大的偏转； (3)极少数α粒子的偏转角θ超过 9，0°甚至有极个别α粒子被 反弹回来． 实验意义 (1)否定了 汤姆孙 的原子结构模型． (2)提出了 原子核式结构 模型，明确了 原子核大小 的数量 级．
分类例析
一、α粒子散射实验与核式结构模型 α粒子散射实验与汤姆孙的原子模型的冲突分析 (1)分析否定的原因 ①由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒 子发生大角度偏转．
分类例析
②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分， 按照汤姆孙原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒 子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不 可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回， 这与α粒子的散射实验相矛盾． ③实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全 部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上， 否则，α粒子大角度散射是不可能的．
分类例析
2．α粒子穿过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向前进的 可能性较大，最不可能沿哪些方向前进． 点拨 按照汤姆孙的模型，正电荷是均匀分布在整个原子 中的，当α粒子穿过原子时受到的各个方向上的正电荷的斥 力会相互抵消很多，沿直线运动的可能性最大，最不可能 沿着很大的角度甚至180°角发生偏转．除非原子核的大部 分质量和电荷集中在一个很小的核上，否则要发生大角度 的偏转是不可能的．
分类例析
解析 α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前 进，少数α粒子有大角度散射．所以A处观察到的粒子多， B处观察到的粒子少，所以选项A、B错误．α粒子发生散 射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D 错误、C正确． 答案 C
原子的核式结构模型(课件)
四.原子核的电荷与尺度
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分 “空旷”的，举一个简单的例子：露珠和体育场
体育场 原子
原子核
【卢瑟福有核原子模型的优越性】 －正确地回答了原子的组成问题； － 成功解释了粒子散射实验, 为人类 认识原子结构增添了光辉的一页。
【但是】人们很快意识到卢瑟夫的有核模型同
原子核的组成
1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子， 进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜 想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公 认． 质子 核子 中子 质子数 电荷数
四.原子核的电荷与尺度 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的 实验数据，可以推算出各种元素原子核的 电荷数，还可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10m、原子核半径约 是10-15m，原子核的体积只占原子的体积 的万亿分之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以 及该元素在周期表内的原子序数相等。
从经典物理学的角度看，汤姆孙的模型是很成功的。 解释原子是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，解释 原子为什么会发光，能估计出原子的大小约为一亿分之一 厘米。
以汤姆孙为首的英国剑桥学派，在原子物理学上 所取得的这些惊人成就，使欧洲大陆上的物理学 家都拜倒在他们的脚下。他的学生卢瑟福也接受 了汤姆孙的原子模型，1909年卢瑟福建议其学生 兼助手盖革和罗斯顿用α粒子轰击金箔去验证汤姆 孙原子模型。
情况。
思考：如果原子的结构确实如汤姆生所假设的葡萄干 布丁模型，用α粒子轰击原子应得到怎样的结果？
根据汤姆生模型计算 的结果：电子质量很 小，对α 粒子的运动方 向不会发生明显影响； 由于正电荷均匀分布， α 粒子所受库仑力也很 小，故α 粒子偏转角度 不会很大．
原子的核式结构模型课件
二、电子的发现
1.汤姆孙的探究
(1)让阴极射线分别通过电场和磁场,根据偏转情况,证明它是B(A.
带正电 B.带负电)的粒子流并求出了它的比荷。
(2)换用不同材料的阴极做实验,所得比荷的数值都相同。证明这
种粒子是构成各种物质的共有成分。
(3)进一步研究新现象,不论是由于正离子的轰击,紫外光的照射,
金属受热还是放射性物质的自发辐射,都能发射同样的带电粒子—
核库仑斥力的作用,所以选项D错误,C正确。
答案:C
—电子。由此可见,电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物
质单元。
2.密立根“油滴实验”
(1)精确测定电子电荷。
(2)电荷是量子化的。
3.电子的有关常量
→电性:负电
→电量: = 1.602 × 10-19 C,与氢离子
组成
阴极射线
电子 带电量相同
成分
→质量:e = 9.1 × 10-31 kg
四、α粒子散射实验
1.α粒子
α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子,含有两个
单位的正电荷,质量为氢原子质量的4倍。
2.实验方法
用α粒子源发射的α粒子束轰击金箔,用带有荧光屏的放大镜,在
水平面内不同方向对散射的α粒子进行观察,根据散射到各方向的α
粒子所占的比例,可以推知原子中正、负电荷的分布情况。
很小,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动。
2.原子核的电荷与尺度
原子结构
问题探究
1.1808年,英国化学家道尔顿根据化学实验的结果,发表了“原子
论”,说明物体是由原子组成的,同时他又断定:原子就像一个实心球,
是不能分割的,他的这种观点现在看来正确吗?
现代量子力学原子结构模型课件
06
量子力学与现代科技的联系
量子力学与材料科学
量子力学对材料科学的影响深远，它解释了材料中的电子行为和相互作用，帮助科学家们设计具有特 定性质的新型材料。例如，利用量子力学原理，人们可以预测和设计具有特定磁性、电导性、光学等 特性的材料。
量子力学对材料科学的另一个重要贡献是它在理解复杂材料行为方面具有显著意义，例如在解释高温 超导材料的工作原理时，量子力学的概念不可或缺。
利用量子力学理论，科学家们正在努力开发更高效、 更环保的能源技术，如量子太阳能电池和量子燃料电 池等。
量子力学与生物医学
量子力学在生物医学中的应用也日益增多。例如，量子点、量子阱等基于量子力学原理的材料在生物成像和药物传递方面具 有巨大潜力。
量子生物学正在开辟全新的领域，如量子信息传递和量子计算等，这些领域有可能为未来的医疗诊断和治疗提供全新的途径。
核裂变是重原子核分裂成两个较 轻的原子核的过程，同时释放出
大量的能量。
核聚变是轻原子核结合成重原子 核的过程，同时释放出大量的能
量。
核裂变和核聚变是两种截然不同 的原子核反应过程，但它们都可
以释放出巨大的能量。
04
电子云分布与原子轨道
电子云的概念与计算方法
电子云是描述电子在原子核外空间分 布的统计结果，其密度函数通常使用 高斯函数或球形对称函数来表示。
核相互作用是导致核能释放、核转变和核衰变等核现象的重要原因。
核衰变与放射性衰变
核衰变是原子核自发地放射出 某种粒子（如电子、伽马射线 等）并转变为另一种原子核的 过程。
放射性衰变是核衰变的一种类 型，包括α衰变、β衰变和γ衰 变等。
放射性衰变的速率受原子核的 内部结构和外部环境的影响。
核裂变与核聚变
原子结构的模型PPT课件(初中科学)
的物质。
实验现象：燃烧后瓶内出现了白烟，冷却后变成了白色
固体——食盐。
带电的原子——离子
金属钠在氯气中燃烧时，钠原子失去一个电子形成 带正电荷的钠离子（阳离子），氯原子得到电子形成带 负电荷的氯离子（阴离子）。带有相反电荷的钠离子和 氯离子之间相互吸引，构成中性的氯化钠。
带电的原子或原子团叫做离子 带正电的离子叫做阳离子 带负电的离子叫做阴离子
掀开原子核的秘密
质子、中子和电子
电子是带负电的，我们常常把一个电子所带 的电荷量大小叫做一个单位的电荷。
根据科学家的测定：中子是不带电的；一个 质子带一个单位正电荷（与一个电子所带的电 荷等量异号）。
如氧原子核内有 8 个质子，则氧原子核带 8 个单位的正电荷（即 +8 ）。
科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数 。如氧原子的核电荷数为 8 。
掀开原子核的秘密
碳原子的结构
碳原子有 6 个核外电子，它的原子核含有 6 个质子和 6 个中子。
掀开原子核的秘密
氧原子的结构
氧原子有 8 个核外电子，它的原子核含有 8 个质子和 8 个中子。
掀开原子核的秘密
铁原子的结构
铁原子有 26 个核外电子，它的原子核含有26 个质子和 30 个中子。
分析下表：在一个原子中哪些项目的数目总是 相等的？
同种元素的不同种原子，它们的质子数、 电子数相同，但中子数不同。
原子的孪生兄弟——同位素
我们把原子中核内质子数相同、中子数 不相同的同类原子统称为同位素原子。
8个质子 8个中子
A
8个质子 9个中子
B
8个质子 10个中 子
C
上面三种氧原子都属于氧元素的同位素原子
原子的孪生兄弟——同位素
原子的核式结构模型(高中物理教学课件)完整版
电子的发现是物理学史上的重要事Байду номын сангаас。人们由此认识 到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。
二.原子的核式结构模型
1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种 模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性 地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人 形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣 糕模型”。
中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、 电子质量的7300倍。统计散射到各个方向的α粒子所占的 比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当 时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知 道α粒子就是氦原子核。
二.原子的核式结构模型
3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的 方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹
mv
B
qB
联立求得比荷：q m
E B2R
一.电子的发现
4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子
1897年，J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断 定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都 是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各 种物质的共有成分。
03.原子的核式结构模型
这种从阴极发射出来的射线称为 阴极射线。
对这种射线本质的认识有两种观 点：一种观点认为，它是一种电 磁辐射；另一种观点认为，它是 带电微粒。
一.电子的发现
1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890 年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于 1897年，发现电子。
二.原子的核式结构模型
1.枣糕模型：J.J.汤姆孙本人于1898 年提出了一种 模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性 地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。有人 形象地把他的这个模型称为“西瓜模型”或“枣 糕模型”。
中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、 电子质量的7300倍。统计散射到各个方向的α粒子所占的 比例，可以推知原子中电荷的分布情况。除了金箔，当 时的实验还用了其他重金属箔，例如铂箔。现在我们知 道α粒子就是氦原子核。
二.原子的核式结构模型
3.实验现象： ①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的 方向前进 ②少数粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转 ③极少数偏转的角度甚至大于90度，甚至反弹
mv
B
qB
联立求得比荷：q m
E B2R
一.电子的发现
4.电子的发现：1897年，J.J.汤姆孙发现电子
1897年，J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断 定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷。
他进一步发现，用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都 是相同的。这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各 种物质的共有成分。
03.原子的核式结构模型
这种从阴极发射出来的射线称为 阴极射线。
对这种射线本质的认识有两种观 点：一种观点认为，它是一种电 磁辐射；另一种观点认为，它是 带电微粒。
一.电子的发现
1.电子的发现：英国物理学家J. J. 汤姆孙认为阴 极射线是带电粒子流。为了证实这一点，从1890 年起他和他的助手进行了一系列实验研究。于 1897年，发现电子。
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卢瑟福的原子结构理论遇到的问题
根据已经知道的电磁运动的规律，电子在运动的时候会放出电磁波 （能量）。因此，绕着原子核旋转的电子，因为能量逐渐减小，应当沿着 一条螺旋形的轨道转动，离中心的原子核越来越近，最后碰在原子核上。 这样一来，原子就被破坏了。
实际上，原子很稳定，有一定大小，并没有发生这种电子同原子核碰 撞的情况。这又怎样解释呢？
f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道.
思考：电子在一定的区域如何运动 呢，能观察到吗？
电子云
③磁量子数m: 描述磁场中原子轨道的能量状态 m可以取0、±1、±2 … ±l共(2l +1)个数值. 如l =0, m只可以取0,对应的谱线只有一条. 如l =1, m可以取0, ±1,对应的谱线有三条. n、 l 、m确定,原子轨道就确定了.
1s1
2s1 3s1 4s1 5s1 6s1
1s2
2s22p6
3s23p6
3d (1-10)
4s24p6
4d (1-10) 5s25p6
4f (1-14) 5d (1-10) 6s26p6
2）周期元素数目=相应能级组中原子轨道 所 能容纳的电子总数
周期
1 2 3 4 5 6 7
能级组
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
洪特规则的特例：
对于能量相同的轨道(同一电子亚层)，当电子排布处于全满 （s2、p6、d10、f14）、半满（s1、p3、d5、f7）、全空（s0、p0、 d0、f0）时比较稳定，整个体系的能量最低。
2、元素周期表的结构
周期 族
短周期（第一，二，三周期，2，8，8） 长周期（第四，五，六周期，18，18，32） 不完全周期（第七周期，26）
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个 电子的自旋方向必须相反。
洪特规则：
对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应 尽可能的分占不同的轨道并且自旋方向相同。
洪特规则的特例：
对于能量相同的轨道(同一电子亚层)，当电子排布处 于全满（s2、p6、d10、f14）、半满（s1、p3、d5、f7）、全 空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定，整个体系的能量最低。
４.核外电子排布和价电子排布式
【活动探究】
尝试写出19～36号元素K～Kr的原子的核外电子排布式。 钾K：1s22s22p63s23p64s1； 钙Ca：1s22s22p63s23p64s2； 铬Cr：1s22s22p63s23p63d54s1； 铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2； 钴Co：1s22s22p63s23p63d74s2； 铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1； 锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2； 溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5； 氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6
能级组内原子轨 道
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d (未完)
元素数目
2 8 8 18 18 32 26 (未完)
3）元素所在周期的判断：周期数=电子层数（n）
二、核外电子排布与族的划分
写出碱金属元素基态原子的电子排布
n
l
m
取值 符号 取值 符号 取值
原子轨道 符号
ms 取值
1K0s 0
1s
±1/2
0s 0
2s
±1/2
2 L 1 p 0, ±1 2px 2py 2pz ±1/2
0s 0
3s
±1/2
1 p 0, ±1 3px 3py 3pz ±1/2
3
M
2
d 0, ±1 3dxy 3dyz 3dxz ±1/2
±2 3dx2-y2 3dz2
1、电子排布式：
电子排布式可简单写为nlx，其中n为主量子数（电子 层数），x为电子数，角量子数l用其对应的符号表示。
2、轨道表示式
轨道表示式用小圆圈（或方框）表示一个给定量子 数n、l、m的原子轨道，用箭头↓或↑来区别ms不同的 电子。
交流与讨论
1.写出 11Na、13Al的电子排布式和轨道表 示式，思考17Cl原子核外电子的排布，总 结第三周期元素原子核外电子排布的特点
1.周期的划分与什么有关？ 周期数=能级组数
2.每一周期中所能容纳的元素种数与什么有关？ 元素种类数=各个能级
3.周期序数与什么有关？ 组轨道数的二倍 周期序数=最外层电子 所在轨道的主量子数
小结：
1）除第一周期外, 各周期均以填充 s 轨道 的元素开始, 并以填充满p 轨道的元素告终. （第一周期除外）
2. 写出19K、22Ti、24Cr的电子排布式的 简式和轨道表示式，思考35Br原子的电子 排布，总结第四周期元素原子电子排布的 特点，并仔细对照周期表，观察是否所有 原子电子排布都符合前面的排布规律
能量最低原则：
核外电子的排布要使整个原子的能量最低，以形成稳 定结构。
泡利不相容原理：
每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、
l 、m共同描述.
①主量子数n: 描述电子离核的远近．
练习:找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号
A. n=1
B. n=2
C. n=3
D. n=4
1 1s
2 2s 2p
3 3s 3p 3d
4 4s 4p 4d 4f
规律: 每层的能级数值=电子层数(n)
③
【交流研讨】
C原子：最外层的p能级上有三个轨道 可能写出的基态C原子最外层p能级上两个电子 的可能排布：
①2p：
②2p:
③2p:
④2p
3、洪特规则
在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能 分占不同的轨道，且自旋状态相同
例：[11]Na钠 1s2 2s2 2p6 3s1 [12]Mg镁1s2 2s2 2p6 3s2 [13]Al铝 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1[14]Si硅 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 [15]P磷 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3[16]S硫 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 [17]Cl氯 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
本节课的关键词: 原子轨道 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 m 自旋磁量子数 ms 电子云
1. 原子轨道与 四个量子数
[联想·质疑]波尔只 引入一个量子数n, 能比较好地解释了 氢原子线状光谱产 生的原因；但复杂 的光谱解释不了。
实验事实:
在钠原子中
当出现d 轨道时，电子按ns、(n-1)d、np 顺序排布，这 样的排布方式使体系的能量最低，这一规律叫“能级交错”
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 注意：填充能级高低简便计算—(n + 0.7l)
由此可得电子填充能级图
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s 4f5d6p7s
2、泡利不相容原理 每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子
第一节 原子结构模型
绚丽壮观的焰火增加了节日欢乐的气氛，都市夜空色彩
夺目的美景会给你留下不可磨灭的记忆。渐渐长大的你是 否想过，这给你带来惊异和欢乐的美景是如何产生的？是 什么产生了这不同颜色的光？这一节内容的学习，将会帮 助我们揭开其中的秘密。
一、 原 子 结 构 模 型
汤姆生原子模型 卢瑟福原子模型 波尔原子模型
s 轨道(l = 0, m = 0 ) : m 一种取值, 空间一种取向, 一条 s 轨道.
p 轨道 (l = 1, m = 0, +1, -1) m 三种取值, 三种取向, 三条等价(简并) p 轨道.
d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道.
知识小结:
原子轨道:量子力学中单个电子的空间运动状态 描述原子轨道的量子数是: n、l、m. 描述电子运动的量子数是: n、l、m 、ms. n、l、m 、ms的取值与原子轨道数,可容纳的电子 数的关系.
每层的能级数= 电子层数(n) 每层的轨道数= 电子层数的平方(n2) 每层最多容纳的电子数为= 2×电子层数的平方(2n2)
练习:找出下列条件下原子轨道的数目
A.n=1 1 1s
B. n=2 4
2s 2px 2py 2pz
C. n=3 9 3s 3px 3py 3pz 3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2
规律:每层的原子轨道数为ห้องสมุดไป่ตู้数的平方(n2)
④自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子 运动的特殊状态(简称为电子自旋状态).
处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种.
分别用ms =+1/2(通常用符号↑表示). ms= -1/2 (通常用符号↓表示).
注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远.
(阅读教材P8 [化学与技术])
练习:实验证明,同一原子中电子的运动状态均 不相同.试推断:
每个原子轨道最多有几个电子?
每个电子层最多有多少个电子?
电子跃迁
n=4
n=3
在氢原子中
电子跃迁
n=2
n=1
也得到两条靠得很近的谱线…
原子轨道与四个量子数 （１）原子光谱带来的疑问？ ①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线． ②氢原子光谱在n=１到n=２之间谱线实际上是两条靠
得非常近的谱线．
③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线．
这些问题用玻尔的原子模型无法解释． 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述． 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.
根据已经知道的电磁运动的规律，电子在运动的时候会放出电磁波 （能量）。因此，绕着原子核旋转的电子，因为能量逐渐减小，应当沿着 一条螺旋形的轨道转动，离中心的原子核越来越近，最后碰在原子核上。 这样一来，原子就被破坏了。
实际上，原子很稳定，有一定大小，并没有发生这种电子同原子核碰 撞的情况。这又怎样解释呢？
f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道.
思考：电子在一定的区域如何运动 呢，能观察到吗？
电子云
③磁量子数m: 描述磁场中原子轨道的能量状态 m可以取0、±1、±2 … ±l共(2l +1)个数值. 如l =0, m只可以取0,对应的谱线只有一条. 如l =1, m可以取0, ±1,对应的谱线有三条. n、 l 、m确定,原子轨道就确定了.
1s1
2s1 3s1 4s1 5s1 6s1
1s2
2s22p6
3s23p6
3d (1-10)
4s24p6
4d (1-10) 5s25p6
4f (1-14) 5d (1-10) 6s26p6
2）周期元素数目=相应能级组中原子轨道 所 能容纳的电子总数
周期
1 2 3 4 5 6 7
能级组
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
洪特规则的特例：
对于能量相同的轨道(同一电子亚层)，当电子排布处于全满 （s2、p6、d10、f14）、半满（s1、p3、d5、f7）、全空（s0、p0、 d0、f0）时比较稳定，整个体系的能量最低。
2、元素周期表的结构
周期 族
短周期（第一，二，三周期，2，8，8） 长周期（第四，五，六周期，18，18，32） 不完全周期（第七周期，26）
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个 电子的自旋方向必须相反。
洪特规则：
对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应 尽可能的分占不同的轨道并且自旋方向相同。
洪特规则的特例：
对于能量相同的轨道(同一电子亚层)，当电子排布处 于全满（s2、p6、d10、f14）、半满（s1、p3、d5、f7）、全 空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定，整个体系的能量最低。
４.核外电子排布和价电子排布式
【活动探究】
尝试写出19～36号元素K～Kr的原子的核外电子排布式。 钾K：1s22s22p63s23p64s1； 钙Ca：1s22s22p63s23p64s2； 铬Cr：1s22s22p63s23p63d54s1； 铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2； 钴Co：1s22s22p63s23p63d74s2； 铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1； 锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2； 溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5； 氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6
能级组内原子轨 道
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d (未完)
元素数目
2 8 8 18 18 32 26 (未完)
3）元素所在周期的判断：周期数=电子层数（n）
二、核外电子排布与族的划分
写出碱金属元素基态原子的电子排布
n
l
m
取值 符号 取值 符号 取值
原子轨道 符号
ms 取值
1K0s 0
1s
±1/2
0s 0
2s
±1/2
2 L 1 p 0, ±1 2px 2py 2pz ±1/2
0s 0
3s
±1/2
1 p 0, ±1 3px 3py 3pz ±1/2
3
M
2
d 0, ±1 3dxy 3dyz 3dxz ±1/2
±2 3dx2-y2 3dz2
1、电子排布式：
电子排布式可简单写为nlx，其中n为主量子数（电子 层数），x为电子数，角量子数l用其对应的符号表示。
2、轨道表示式
轨道表示式用小圆圈（或方框）表示一个给定量子 数n、l、m的原子轨道，用箭头↓或↑来区别ms不同的 电子。
交流与讨论
1.写出 11Na、13Al的电子排布式和轨道表 示式，思考17Cl原子核外电子的排布，总 结第三周期元素原子核外电子排布的特点
1.周期的划分与什么有关？ 周期数=能级组数
2.每一周期中所能容纳的元素种数与什么有关？ 元素种类数=各个能级
3.周期序数与什么有关？ 组轨道数的二倍 周期序数=最外层电子 所在轨道的主量子数
小结：
1）除第一周期外, 各周期均以填充 s 轨道 的元素开始, 并以填充满p 轨道的元素告终. （第一周期除外）
2. 写出19K、22Ti、24Cr的电子排布式的 简式和轨道表示式，思考35Br原子的电子 排布，总结第四周期元素原子电子排布的 特点，并仔细对照周期表，观察是否所有 原子电子排布都符合前面的排布规律
能量最低原则：
核外电子的排布要使整个原子的能量最低，以形成稳 定结构。
泡利不相容原理：
每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、
l 、m共同描述.
①主量子数n: 描述电子离核的远近．
练习:找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号
A. n=1
B. n=2
C. n=3
D. n=4
1 1s
2 2s 2p
3 3s 3p 3d
4 4s 4p 4d 4f
规律: 每层的能级数值=电子层数(n)
③
【交流研讨】
C原子：最外层的p能级上有三个轨道 可能写出的基态C原子最外层p能级上两个电子 的可能排布：
①2p：
②2p:
③2p:
④2p
3、洪特规则
在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能 分占不同的轨道，且自旋状态相同
例：[11]Na钠 1s2 2s2 2p6 3s1 [12]Mg镁1s2 2s2 2p6 3s2 [13]Al铝 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1[14]Si硅 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 [15]P磷 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3[16]S硫 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 [17]Cl氯 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述
本节课的关键词: 原子轨道 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 m 自旋磁量子数 ms 电子云
1. 原子轨道与 四个量子数
[联想·质疑]波尔只 引入一个量子数n, 能比较好地解释了 氢原子线状光谱产 生的原因；但复杂 的光谱解释不了。
实验事实:
在钠原子中
当出现d 轨道时，电子按ns、(n-1)d、np 顺序排布，这 样的排布方式使体系的能量最低，这一规律叫“能级交错”
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 注意：填充能级高低简便计算—(n + 0.7l)
由此可得电子填充能级图
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s 4f5d6p7s
2、泡利不相容原理 每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子
第一节 原子结构模型
绚丽壮观的焰火增加了节日欢乐的气氛，都市夜空色彩
夺目的美景会给你留下不可磨灭的记忆。渐渐长大的你是 否想过，这给你带来惊异和欢乐的美景是如何产生的？是 什么产生了这不同颜色的光？这一节内容的学习，将会帮 助我们揭开其中的秘密。
一、 原 子 结 构 模 型
汤姆生原子模型 卢瑟福原子模型 波尔原子模型
s 轨道(l = 0, m = 0 ) : m 一种取值, 空间一种取向, 一条 s 轨道.
p 轨道 (l = 1, m = 0, +1, -1) m 三种取值, 三种取向, 三条等价(简并) p 轨道.
d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道.
知识小结:
原子轨道:量子力学中单个电子的空间运动状态 描述原子轨道的量子数是: n、l、m. 描述电子运动的量子数是: n、l、m 、ms. n、l、m 、ms的取值与原子轨道数,可容纳的电子 数的关系.
每层的能级数= 电子层数(n) 每层的轨道数= 电子层数的平方(n2) 每层最多容纳的电子数为= 2×电子层数的平方(2n2)
练习:找出下列条件下原子轨道的数目
A.n=1 1 1s
B. n=2 4
2s 2px 2py 2pz
C. n=3 9 3s 3px 3py 3pz 3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2
规律:每层的原子轨道数为ห้องสมุดไป่ตู้数的平方(n2)
④自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子 运动的特殊状态(简称为电子自旋状态).
处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种.
分别用ms =+1/2(通常用符号↑表示). ms= -1/2 (通常用符号↓表示).
注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远.
(阅读教材P8 [化学与技术])
练习:实验证明,同一原子中电子的运动状态均 不相同.试推断:
每个原子轨道最多有几个电子?
每个电子层最多有多少个电子?
电子跃迁
n=4
n=3
在氢原子中
电子跃迁
n=2
n=1
也得到两条靠得很近的谱线…
原子轨道与四个量子数 （１）原子光谱带来的疑问？ ①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线． ②氢原子光谱在n=１到n=２之间谱线实际上是两条靠
得非常近的谱线．
③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线．
这些问题用玻尔的原子模型无法解释． 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述． 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.