原子结构的发展史

在你眼中…?在化学家眼中…?水由水分子构成食盐由离子构成它们由什么微粒构成？铜由铜原子构成原子公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克利特等人认为，原子是构成物质的微粒，万物都是由简短的、不可分割的原子构成。2、道尔顿——实心球模型3、汤姆生——葡萄干面包模型6、微观粒子波粒二象性一、原子结构模型的演变十八世纪末，生产力的发展推动了科学进步，化学科学从物质的变化的简单研究进入到定量研究，陆续发现了一些元素相互化合时的基本定律，为化学新理论的诞生打下了基础质量守恒定律：化学反应前后物质质量不变。定组成定律：一种纯净物不论来源如何，各组分元素的质量间都有一定的比例倍比定律：当甲和乙两种元素相互化合生成两种以上的化合物时，在这些化合物中，与一定质量甲元素相化合的乙元素的质量间互成简单整数比关系资料卡1803年，英国科学家道尔顿提出物质是由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，在化学反应中保持本性不变。实心球模型道尔顿的原子学说•1、一切物质都是由不可见的，不可分割的原子组成，原子不能自生自灭•2、同种类的原子在质量，形状和性质上都完全相同，不同种类的原子则不同•3、每种物质都是由它自己的原子组成，单质是由简单原子组成，化合物是由复杂原子组成，而复杂原子又是由为数不多的简单原子组成，复杂原子的质量等于组成它的简单原子的质量之和。原子是否真的是一个不可再分的球体呢？简比定律：十九世纪初，法国化学家盖•吕萨克对气体研究发现，参加反应的气体和反应生成后的气体的体积都有简单整数比关系。归纳为：同温同压下，气体反应中各气体体积互成简单整数比例如H2+Cl2=2HCl思考？如果用道尔顿的原子论解释会出现怎样的情况？如果用道尔顿的原子论解释，则会出现在HCl中存在半个H原子和半个Cl原子，或者同温同压下相同体积的任何气体含有相同的原子数资料卡阿伏伽德罗的分子原子论•为了解决半个原子的矛盾，引入分子的概念。•1、一切物质都是由分子组成的，而分子是由原子组成的，分子是物质能够独立存在而保持物质化学性质的最小微粒；原子则是构成分子的不可再分的更小微粒，它是物质进行化学反应的基本微粒，原子是不能独立存在的•2、同种原子的化学性质相同，质量相同•3、单质分子由相同的原子组成，化合物由不同原子组成。分子质量由构成其原子的质量之和。原子论分子原子论+=+=1897年，汤姆生发现原子中存在电子，用实验方法测出电子的质量，并确定了质荷比正电荷均匀地分布在原子之中,电子则散布在正电荷之中。汤姆生的原子结构模型“葡萄干面包式”体积很小相对质量为4的带正电粒子现象：1、大部分α粒子穿过薄的金箔2、极少数α粒子好象打在坚硬的东西上，完全反弹回来。3、少数α粒子穿过薄的金箔时，发生了偏转。科学探究1911年卢瑟福通过实验推断出：1、原子大部分是空的。2、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。3、电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。1．原子由原子核和核外电子构成，原子的质量主要集中在原子核上，原子核带正电荷，位于原子中心2．电子带负电，在原子核周围空间做高速运动核式结构模型玻尔——发现核外电子的能量原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。20世纪初，科学家发现了中子，揭示了微观世界波粒二象性规律、认识到原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理，建立用量子力学方法描述核外电子运动的数学模型。道尔顿模型（1803）汤姆生模型（1904）卢瑟福模型（1911）波尔模型（1913）电子云模型（1935）人类认识原子结构的过程，符合认识世界的普遍规律古代原子学说观察、猜想大量实验事实、推测道尔顿原子学说发现电子元素放射现象原子可分结论，葡萄干模型α—粒子散射实验实验、推测原子有核模型即行星模型原子光谱实验量子理论电子云模型科学探究的一般过程是：提出假设→设计实验→对照实验→（若不符合）再假设→再实验→再证实。如此循环往复。+2He+18Ar原子核外电子的分层排布+10Ne+1H+8O+12Mg该电子层上的电子核电荷数原子核电子层为了形象、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。+18第1层第2层第3层K层L层M层2881、原子结构示意图原子核该电子层上的电子原子核+18Ar核电荷数电子层该电子层上的电子数原子核带正电核电荷数MLNKC碳6N氮7O氧8F氟9Ne氖10B硼5Be铍4Li锂3He氦2H氢1各电子层的电子数元素符号元素名称核电荷数核电荷数为1～10的元素原子核外电子层排布122122222222345678MLNKS硫16Cl氯17Ar氩18K钾19Ca钙20P磷15Si硅14Al铝13Mg镁12Na钠11各电子层的电子数元素符号元素名称核电荷数核电荷数为11～20的元素原子核外电子层排布22222222228888888888888765432121稀有气体元素原子电子层排布元素名称元素符号各电子层的电子数K1L2M3N4O5P6最外层电子数氦He22氖Ne288氩Ar2888氪Kr281888氙Xe28181888氡Rn2818321888分析稀有气体的核外电子排布与其性质有什么联系？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,然后由里往外，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。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，相互联系请写出下列原子结构示意图：HeNeArHOMgNNaS随堂演练+18+1028+1028188+36288+18ArNeKr原子结构示意图+12+8OO2－MgMg2+观察化学反应中，原子微观结构的变化，思考元素得失电子与原子微观结构有什么联系？ClCl－+178电子稳定结构282+12Mg+8O62镁条燃烧+12Mg2+282Mg+8O2－26O8镁条燃烧Mg2++1228O2－+828MgO镁条燃烧+12+17+17ClClMg氯化镁的形成过程+12+17+17ClClMg氯化镁的形成过程Cl－Cl－Mg2++12+17+17氯化镁的形成过程Cl－Cl－Mg2+MgCl21．化学反应中，原子核不发生变化，但原子的核外电子排布发生变化，元素的化学性质主要决定于原子的最外层电子。2．镁等金属元素的原子，最外层电子数较少，与活泼非金属反应时，易失电子，形成8电子稳定结构。3．氧、氯等非金属元素的原子，最外层电子数较多，与活泼金属反应时，易得电子，形成8电子稳定结构。元素化合价原子最外层电子数目失去（或得到）电子的数目NaMg2O6Cl-1讨论：化合价与得失电子的数目、最外层电子数目之间的关系。一些元素的原子得失电子的情况+11失去1个+2失去2个-2得到2个7得到1个探寻规律结论：最高正化合价=失电子数=最外层电子数=得电子数=8－最外层电子数负化合价负价＝－得电子数＝－（8－最外层电子数）281+11Na287+17Cl原子结构与元素性质的关系（1）金属元素原子最外层一般少于4个电子，在反应中易失去电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阳离子（稳定结构）。（2）非金属元素原子最外层一般超过4个电子，在反应中易得到电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阴离子（稳定结构）。（3）原子核在反应中不发生变化，原子的最外层电子数可能发生变化，元素的化学性质取决于原子的最外层电子。元素化合价与得失电子数目的关系：（1）金属元素为正化合价，失去电子的数目即为化合价的数值。（2）非金属元素既可以为正化合价也可以为负化合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目。元素化合价与最外层电子数目的关系：①活泼金属元素化合价=__原子最外层电子数②非金属元素的最低价=_原子最外层电子数－81、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用，他的学说中，包含有下述三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点中，不确切的是（）A只有③B只有①③C只有②③D有①②③反馈练习D2、根据硫元素的原子结构，推测硫元素的最高正价和最低负价分别为（）A.+2、－2B.+6、－2C.+4、－4D.+2、－6反馈练习B3、已知最外层电子数相等的元素的原子有相似的化学性质。氧元素原子核外电子分层排布示意图：下列原子中，与氧原子的化学性质相似的是（）反馈练习D4、核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是内层电子总数一半的元素种类有（）A．1种B．2种C．3种D．4种反馈练习B5、有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰好为A原子L层电子数的2倍。A和B分别是（）A．硅原子和钠原子B．硼原子和氦原子C．氯原子和碳原子D．碳原子和铝原子反馈练习D6、画出下列各微粒的结构示意图：（1）与氖原子电子层结构相同的－2价阴离子：。（2）最外层电子数为次外层电子数2倍的原子：。（3）L层电子数为K层、M层电子数之和的原子：。（4）与氩原子电子层结构相同的+1价阳离子：。反馈练习7、某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图为。反馈练习8、下列微粒中，最外层是8个电子，并与Li+相差两个电子层的是（）A．F－B．Mg2+C．S2-D．Na+反馈练习C9、在1—18号元素中,电子总数是最外层电子数两倍的元素是；最外层电子数是次外层电子数两倍的元素是；次外层电子数是最外层电子数两倍的元素是；内层电子总数是最外层电子数两倍的元素是。反馈练习BeCLiSiLiP