原子结构模型的演变
原子结构模型的演变.

图2 用扫描隧道显微镜观测到的硅晶体表面
图3 氦原子结构示意图
现代量子力学原子结构模型(电子云模型)①原子由原子核 和核外电子构成②电子运动的规律跟宏观物体运动的规律截 然不同;③对于多电子的原子,电子在核外一定的空间近似 于分层排布
电子云
电子云:是用统计的方
96.exe
法对核外电子运动规律
化学性质
较活泼 较活泼 较稳定
元素的化学性质与最外层电子数关系密切
最外层电子数决定化学性质
+12 2 8 2 失去电子 +12 2 8
Mg
Mg2+
+16 2 8 6 得到电子 +16 2 8 8
S
S2-
1、金属失去最外层电子后,电子层数减少一层;
次外层变成最外层,达到饱和结构。
2、非金属得到电子后,电子层数不变;最外层 达到饱和结构
子光谱
现代量子力学原子 微观粒子的波 20世纪初 结构模型(电子云 粒二象性
模型)
①电子在原子核外一系列稳定的轨 道上运动,每一轨道都具有一个确 定的能量值;②电子在这些轨道上 运动时,既不放出能量,也不吸收 能量
①原子由原子核和核外电子构成② 电子运动的规律跟宏观物体运动的 规律截然不同;③对于多电子的原 子,电子在核外一定的空间近似于 分层排布
子电子层排布相同的阳离子(稳定结构)。
⒊非金属元素的原子最外层一般
个电子,
在化学反应中易
电子形成与稀有气体原
子电子层排布相同的阴离子(稳定结构)。
⒋化学反应中,原子核不发生变化,但原子的
发生变化,元素的化学性质主要决定于原子结
构中的
。
3、原子次外层电子数是最外层电子数1/2的 元素是_C__。原子次外层电子数是最外层电 子数1/3的元素是__O____。
原子结构模型的演变

电子的波粒二象性
电子云模型
现代量子力学学说
电子云
电子云
• 现代科学家们在实验中发现,电子在原 子核周围有的区域出现的次数多,有的 区域出现的次数少,就像“云雾”笼罩 在原子核周围。因而提出了“电子云模 型”。
• 电子云密度大的地方,表明电子在核外 单位体积内出现的机会多,反之,出现 的机会少。
O2(- 带2个单位负电荷)
Mg
+12
Mg2+
+12
O2-
O
+8
+8
结论:
原子最外层的电子数小于8个时,在 化学反应中总是得到或失去电子而达到 最外层8电子的稳定结构。
⒈金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生 成氧化物和氯化物,请写出这些氧化物和氯化物的化学 式。
Na2O、MgO、NaCl、MgCl2
Ar
+1 +8
H O
+12
Mg
原子结构示意图
为了形象地表示原子的结构,人们就创
造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
第3层 第2层
原子核
第1层
原子核带正电
+ 15 2 8 5
核电荷数
2、原子结构与元素性质的关系 (结构决定性质)
(1)稳定结构:原子既不容易失去电 子又不容易得到电子 (如He、Ne、Ar等) (2)不稳定结构:原子容易失去电子转化或容易 得到电子转化最外电子层上为8(有些为2)个电 子的稳定结构。
原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)
汤 姆 生
阴极射线
葡萄干面包(plum-pudding )模 型
原子结构模型的演变

第三单元 人类对原子结构的认识
§1、原子结构模型的演变 、
一.原子结构模型的演变
古希腊德谟克利特等哲学家的原子论思想 道尔顿原子结构模型 道尔顿原子结构模型 汤姆生“葡萄干面包式” 汤姆生“葡萄干面包式”原子结构模型 卢瑟福带核的原子结构模型 波尔的壳层原子结构模型 海森伯量子力学模型
道尔顿原子结构模型
元素:具有相同质子数的同一类原子的总称。 元素:具有相同质子数的同一类原子的总称。
氕(pie),氘(dao),氚(chuan) ) H D T 核素:具有一定质子数和一定中子数的一种原子。 核素:具有一定质子数和一定中子数的一种原子。
1 1H
,
2 1H
,
3 1H
35 17
Cl , ,
37 17
Cl ,
13 C-NMR(核磁共振)可以用于含碳化合物 (核磁共振) 6 13
的结构分析, 的结构分析, C 表示的碳原子
6
D
A、核外有13个电子 、核外有 个电子 B、核内有6个质子,核外有 个电子 、核内有 个质子 核外有7个电子 个质子, C、质量数为13,质子数为 ,核外有 个电子 、质量数为 ,质子数为6,核外有7个电子 D、质量数为13,质子数为 ,核内有 个中子 、质量数为 ,质子数为6,核内有7个中子
12 6 C 18 8 O
,
13 6 C
14 ,6 C
16 8 O
17 8 O
同位素: 同位素:质子数相同而中子数不同的核 素互称为同位素。 素互称为同位素。
【例】我国的“神舟”五号载人飞船已发射成 我国的“神舟” 嫦娥”探月工程也已正式启动。 功,“嫦娥”探月工程也已正式启动。据科学 家预测, 家预测,月球的土壤中吸附着数百万吨的32He, , 每百吨32He核聚变所释放的能量相当于目前人 核聚变所释放的能量相当于目前人 类一年消耗的能量。在地球上,氦元素主要以 类一年消耗的能量。在地球上, 4 He的形式存在。下列说法正确的是( 的形式存在。 的形式存在 下列说法正确的是( ) B 2 A. 42He原子核内含有 个质子 原子核内含有4个质子 原子核内含有 B. 32He和42He互为同位素 和 互为同位素 C. 32He原子核内含有 个中子 原子核内含有3个中子 原子核内含有 D.42He的最外层电子数为 ,所以42He具有较强 的最外层电子数为2, 的最外层电子数为 具有较强 的金属性
原子结构模型演变

Cl:+18 2 8 8
+16 2 7 7 S:
+14 2 9 3 Si:
氢气球里面装的是氢气吗?
稀有气体元素原子电子层排布
核 电 荷 数
2 10 18 各电子层的电子数 元素 名称 元素 符号 K 2 2 2 8 8 8 L M N O P
最外层电子 数
第三单元
人类对原子结构的认识
一、原子结构模型的演变
原子论思想起源
公元前五世纪,古希腊哲学家德谟 克利特等人认为:万物是由大量的不 可分割的微粒构成的,即原子。
一、原子结构模型的演变
道尔顿原子模型(1803年): 原子是实心球 汤姆生原子模型(1904年): “葡萄干面包式”原子结构模型 卢瑟福原子模型(1911年):带核的原子结构模型 波尔原子模型(1913年): 分层模型
ClK+
Mn+ Mm-
阳离子:质子数=核外电子数+离子所带电荷数 阴离子:质子数=核外电子数—离子所带电荷数
下列粒子的结构示意图中属于阴离子的是:
2、质量
构成原子 的粒子 质量/kg 电子 9.109〓10-31 质子 中子
1.673〓10-27 1.675〓10-27
相对质量 1/1836(电子与 ① 质子质量之比)
2 8 8
氦 氖 氩
He Ne Ar
36
54 86
氪
氙 氡
Kr
Xe Rn
2
2 2
8
8 8
18
18 18
8
18 32 8 18 8
8
8 8
3、原子结构与元素性质的关系
(结构决定性质)
原子结构模型的演变

原子结构模型的演变
原子结构模型的演变经历了多个阶段,其中最重要的包括:
1. 原子不可分模型:古希腊的哲学家认为,物质是由不可分的粒子构成的。
2. 道尔顿原子模型:约翰•道尔顿是第一个提出原子理论的科学家。
他认为,所有的物质都是由小球状的原子构成的,这些原子在化学反应中不会被分解或破坏。
3. 汤姆逊原子模型:汤姆逊用阴极射线管实验证明了原子是可分的,并发现了电子。
他把原子看作是带有正电的球体,电子散布在球体内部。
4. 卢瑟福原子模型:卢瑟福利用金箔反射性实验证明了原子的核心是带有正电的,并提出了原子的行星模型,即核心像太阳一样,电子绕核心旋转。
5. 波尔原子模型:尼尔斯•波尔用量子理论解释了原子的行为,并提出了原子壳层模型,即电子只能在固定的能级上旋转。
6. 原子云模型:薛定谔用波动理论解释了原子的行为,提出了原子云模型,即电子在很多不同的能级上旋转,并且存在于原子的三维空间中。
原子结构模型的演变

4、原子结构与元素性质的关系(结构决定性质)
(1)稳定结构:即最外层为8电子的结构(K层为2个) 特点:原子既不容易失去电子又不容易得到电子 (如He、Ne、Ar等) (2)不稳定结构: (如,失去: Na、Mg、Al 得到:F、O、Cl) 原子 最外层电子数﹤4时,容易失去电子 最外层电子数≧4时,容易得到电子
一成 章
结论
1、活泼金属元素的原子容易失去最外层上的电子 变为带正电荷的阳离子,阳离子所带正电荷的数 目等于原子失去的电子的数目。
Mg 失去2个电子
Mg2+
(带2个单位正电荷)
2、活泼非金属元素的原子容易得到电子变为带 负电荷的阴离子,阴离子所带负电荷的数目等 于原子得到的电子的数目。
得到2个电子
O
O2- (带2个单位负电荷)
+11 2 8 1
钠原子Na
+11 2 8
钠离子Na+
+17 2 8 7
氯原子Cl
+17 2 8 8
氯离子Cl-
NaCl
元素化合价与最外层电子数的关系:
最外层电子数﹤4时,容易失去电子
原子
(化合价=+失去的电子数目)
最外层电子数≧4时,容易得到电子
化合价=-(8-最外层电子数)
1913年,丹麦物理学家玻尔提出 的原子结构模型,
他认为核外电子是分层排布的。
丹麦物理学家玻尔
二、原子核外电子排布
1、原子核外电子的分层排布
电子层 原子核
+10
核电荷数 Ne 该电子层上
的电子
Ne原子的核外电子分层排布示意图
原子结构示意图
为了形象地表示原子的结构,人们就创造 了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
原子结构模型的演变

哲 学 猜 测
原 子 结 构 模 型 的 演 变
1803
道尔顿
实心球模型
葡萄干面包模型 带核模型
轨 道 模 型 量子力学模型
1904
1911 1913 1926
汤姆生 卢瑟福
玻 尔
科学家们
试一试:回顾原子结构模型的演变历史,
你能否画出原子大概的样子呢? 二、原子核外电子排布
原子核
核电荷数 第三电子层
是容易失电子?
①最外层电子数<4 时,容易失去电子
原子
②最外层电子数>4 时,容易得到电子
化学性质主要取决于最外层电子数
电子云
用扫描隧道显 微镜拍摄硅表 面表示原子图 像的照片
夸克
人类认识原子的历史是漫长的,也是无止境的…
课堂小测
道尔顿 汤姆生 卢瑟福 玻尔
带核原子结构模型 近代原子学说
“葡萄干面包式”原子结构模型 轨道原子结构模型
符号
能量大小 距核远近
近
远
原子结构示意图
核电荷数 原子核
+12
电子层 电子层上的电子
2
8
2
请写出前18号元素的原子结构示意图
问题解决 请从原子结构角度解释形成
氧化镁的过程。
Mg +12 282
Mg2+ +12
28
Mg2+
O2-
O +8 2 6
O2- +8
28
迁移学习:分析钠原子与氯原子形成氯化钠的过程, 并用原子结构示意图表示这个过程。
原子大部分是空的 中间有一个几乎集中了 所有原子的质量且体积 很小的粒子——原子核
原子核上带正电
公元前五世纪
原子结构模型演变史

原子结构模型演变史原子是构成物质的基本单位,其结构模型的演变史可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家德谟克利特提出了原子论,认为物质是由不可分割的原子构成的。
然而,这个理论没有得到科学实验的支持,直到19世纪才有了实验依据。
1803年,英国化学家道尔顿提出了原子理论,认为所有物质都是由不同种类的原子组成的。
他还提出了混合物和化合物的概念,这些概念为后来的化学研究奠定了基础。
1897年,英国物理学家汤姆逊发现了电子,这是原子结构模型的重要突破。
他提出了“葡萄干布丁模型”,认为原子是由带正电的球体和带负电的电子组成的。
这个模型解释了电子的存在和原子的电性质,但没有解释原子的核心。
1911年,英国物理学家卢瑟福进行了著名的金箔散射实验,发现原子核是由带正电的质子组成的。
他提出了“太阳系模型”,认为原子是由核心和绕核心运动的电子组成的。
这个模型解释了原子的核心和电子的轨道,但没有解释电子的运动方式。
1926年,奥地利物理学家薛定谔提出了量子力学理论,解释了电子的运动方式。
他提出了“波动力学模型”,认为电子是一种波动,存在于原子的空间中。
这个模型解释了电子的运动方式和原子的光谱,但没有解释原子的核子。
1932年,英国物理学家查德威克发现了中子,这是原子结构模型的又一重要突破。
他提出了“液滴模型”,认为原子核是由带正电的质子和带中性的中子组成的。
这个模型解释了原子核的结构和稳定性,但没有解释电子的轨道。
现代原子结构模型是由量子力学和液滴模型组成的。
它认为原子是由核心和绕核心运动的电子组成的,核心是由带正电的质子和带中性的中子组成的。
这个模型解释了原子的结构和性质,为现代化学和物理学的发展奠定了基础。
原子结构模型的演变史是一个不断发展和完善的过程,它反映了人类对自然界的认识和理解。
随着科学技术的不断进步,我们相信原子结构模型会有更深入的认识和探索。
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失去电子
+12 2 8 2
+12 2 8
Mg
Mg2+
得到电子
+8 2 6
+8 2 8
O
O2-
问题解决:氧化镁的形成
宏观:氧气和金属镁反应生成氧化镁,氧化镁是氧元素与镁元素相结 合的产物。
△
2Mg+O2==2MgO
微观:每个Mg失去2个电子形成与Ne一样的稳定电子层结构的Mg2+,每个O得 到2个电子形成与Ne一样的稳定电子层结构的O2-,带正电荷的Mg2+与带负电
现代量子力学原子结构模型(电子云模型)①原 子由原子核和核外电子构成②电子运动的规律跟 宏观物体运动的规律截然不同;③对于多电子的 原子,电子在核外一定的空间近似于分层排布。
二、原子核外电子的分层排布
电子层
原子核
+2
+10
+18
He
Ne
核电荷数
Ar
该电子层 上的电子
+1
+8
H
O
+12
Mg
1、原子结构示意图
你又能得出什么结论?
质量/kg 相对质量 电量/C
质
原 子 核
子
中 子
1.602 x 10-19 1个单位正电荷
0
不带电
电子
1.602 x 10-19 1个单位负电荷
交流与讨论
离子所带电荷数与离子中的质子数和 核外电子数有什么关系?
问题解决
粒子符号 ①S2- ②Al3+ ③OH- ④NH4+
质子数
8 88 8 18 8 8 18 18 8 8 18 32 18 8
最外层电子数
2 8 8 8 8 8
分析稀有气体的核外电子排布与其性质有什么联系?
1、对比稀有气体的结构,分析Mg、O核外电子排布特点 2、Mg、O为什么容易形成 Mg2+、O2-?在变化过程中改变的是什么微粒? 3、由Mg、O你分别想到了哪些类似的原子,它们在结构上有什么共同点?性质上呢?
(如He、Ne、Ar等)
(2)不稳定结构:原子容易失去电子或容易得到电子转化最外电子层上为8(有些为2)个 子的稳定结构。
(如,失去: Na、Mg、Al 得到:F、O、Cl)
金属元素 最外层电子数: <4
非金属元素 ≥4
得失电子趋势: 易失
易得
元素性质:
金属性
非金属性
三、原子核的组成
原子核
质子 中子
荷的O2-相互发生电性作用,形成稳定的MgO.如下图
Mg
+12
O
+8
Mg2+
+12
+8
O2-
MgO
结论:原子最外层的电子数小于8个时,在
化学反应中总是得到或失去电子而达到最外 层8电子的稳定结构。
3、原子结构与元素性质的关系(结构决定性质)
(1)稳定结构:原子既不容易失去电子又不容易得到电子,即原子最外层有8个电 子(He为2)处于稳定。
Ne
+18
Ar
+1
+8
H
O
+12
Mg
核电荷数为1~20的元素原子核外电子层排布
核电荷数 元素名称 元素符号
各电子层的电子数
K
L
M
N
1
氢
H
1
2
氦
He
2
3
锂
Li
2
1
4
铍
Be
2
2
5
硼
B
2
3
6
碳
C
2
4
7
氮
N
2
5
8
氧
O
2
6
9
氟
F
2
7
10
氖
Ne
2
8
核电荷数为1~20的元素原子核外电子层排布
核电荷数 元素名称 元素符号
为了形象、简单的表示原子的结构,人们就创造了“原子结
构示意图”这种特殊的图形。
第3层
电子层 原子核
原子核
第2层 第1层
+18
+ 18 2 8 8
核电荷数
Ar
该电子层 上的电子
原子核带正电
K层
L层
核电荷数
M层
观察教材P29页图1-27几种原子的核外电 子排布,核外电子是如何分层排布的呢?
+2
+10
He
相对质量①
1.007 1.008 1/1836
电量/C
①相对质量是指对12C原子质量的1/12(1.661*10-27 kg )相比 较所得的数值。
原 质子 子 核 中子
电子
质量/kg
1 .673 x 10-27 1.675 x 10-27 9.109 x 10-31
相对质量①
1.007 1.008 1/1836
电量/C
问题解决
据报道,国外某研究所已发现了116号 元素的原子,该原子核外有114个电子, 计算原子质量时能否将116个电子都忽
在你眼中…? 在化学家眼中…?
原子 它们由什么微粒构成?
铜由铜原子构成
食盐由离子构成 水由水分子构成
请大家结合初中学过的知识及教材P27-28 的短文,思考下列几个问题。
1、原子结构模型的演变经历了哪几个重要阶段? 2、用简洁的语言表达各阶段(道尔顿、汤姆生、
卢瑟福、波尔)对原子结构模型的认识特点? 3、请你谈谈从原子结构的演变得到什么启迪?
交流与讨论
原子
电子
观察比较原子和原子核的直径,分析 原子核在原子中的体积占有率。
约为几千亿分之一(1/1012)
资料
原子核的密度很大,假如在 1cm3的容器内装满原子核,则它 的质量就相当于1.2×108t,形象地 可以喻为需要3000万辆载重4t的卡
车来运载。
交流与讨论
观察下表,比较一下质子、中子、电子带电 荷情况,分析铜原子为什么显电中性?由此
一、原子结构模型的演变
认知过程
道尔顿原子模型(1803原年子)是:实心球 实践
认识
汤姆生原子模型(1904年“)葡:萄干面包式”原子结构模型
卢瑟福原子模型(1911年):
再实践 带核的原子结构模型
再认识
玻尔原子模型(1原91子3轨年道): 模型
……
现代原子模型: 电子云模型
人类认识原子的历史是漫长的,也是无止境的……
②每个电子层最多只能容纳2n2个电子。 ③ 最外层最多只能容纳 8个电子(K层为最外层时 不能超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层
不超过32个。
上述规律相互制约,相互联系
稀有气体元素原子电子层排布
各电子层的电子数
元素名 元素符
称
号
K
L
M
N
O
P
1
2
3
4
5
6
氦 He 2
氖 Ne 2 氩 Ar 2 氪 Kr 2 氙 Xe 2 氡 Rn 2
16 13
9 11
电子数
18 10
10 10
交流与讨论
观察下表,比较一下质子、中子、电子质量, 分析原子的质量集中在哪部分,为什么?相 对于整个原子来说,原子核外某个电子的
质量能否忽略不计?
原 质子
子 核
中子
电子
质量/kg
1 .673 x 10-27 1.675 x 10-27 9.109 x 10-31
各电子层的电子数
K
L
M
N
11
钠
Na
2
8
1
12
镁
Mg
2
8
2
13
铝
Al
2
8
3
14
硅
Si
2
8
4
15
磷
P
2
8
5
16
硫
S
2
8
6
17
氯
Cl
2
8
7
18
氩
Ar
2
8
8
19
钾
K
2
8
8
1
20
钙
Ca
2
8
8
2
2、原子核外电子排布一般规律
① 电子总是尽先排布在能量最低的电子层里, 然后由往外,依次排在能量逐步升高的 电子层里(能量最低原理), 先排K层,排满K层后再排L层,排满L层后再排M层。