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。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、原子结构理论发展史：道尔顿原子模型19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。一、人类认识原子的历史人类认识原子的历史1903年，汤姆逊发现电子，并提出原子结构的“葡萄干布丁”模型，开始涉及原子内部的结构卢瑟福原子模型人类认识原子的历史1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验，提出“核式”原子结构模型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？波尔原子模型人类认识原子的历史1913年，玻尔建立了核外电子分层排布的原子结构模型德谟克利特：朴素原子观道尔顿：原子学说汤姆生：“葡萄干布丁”模型卢瑟福：原子结构的核式模型玻尔：核外电子分层排布的原子结构模型现代量子力学模型18031903191119131926核外电子的运动状态是怎样的？科学家通过研究光谱现象，进一步研究核外电子的运动状态。通过实验表明氢原子光谱是线状光谱玻尔利用核外电子分层排布的原子结构模型成功的解释了这一实验事实。1）运动轨迹原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（orbit）上绕核运动时，并不吸收能量，也不辐射能量，电子处于定态。不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的，即“一份一份”的，不能任意连续变化而只能取某些不连续的值2）能量分布基态：原子能量最低的定态。激发态：能量高于基态的状态。了解几个概念3）电子跃迁电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，就要吸收或放出能量，两个定态的能量差为E。如能量以光辐射的形式表现出来，就形成了光谱。E=E2-E1=h(=c/)为什么氢光谱是线状光谱？n=4n=3n=2n=1吸收能量释放能量氢原子从一个电子层跃迁到另一个电子层时，吸收或释放一定的能量，就会吸收或释放一定波长的光，所以得到线状光谱回过头来看玻尔的理论玻尔原子结构模型（1）行星模型点拨：这里的“轨道”实际上就是我们现在所说的电子层。（2）定态假设点拨：玻尔原子结构理论认为：同一电子层上的电子能量完全相同。（3）量子化条件点拨：量子化条件的内涵是各电子层能量差的不连续性。（4）跃迁规则▲原子光谱产生的原因：电子由激发态跃迁到基态会释放出能量，这种能量以光的形式释放出来，所以就产生光谱。▲氢原子光谱是线状光谱的原因：氢原子上的电子由n=2的激发态跃迁到n=1的基态，与从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态，释放出的能量不同，因此产生光的波长不同。1、玻尔原子结构模型要点：（1）电子在具有确定半径圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量；（2）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，能量是量子化的。（3）电子发生跃迁时，才会不连续的辐射或吸收能量一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型贡献？运动物体汽车炮弹人造卫星宇宙飞船电子速率（Km/S)0.0327.8112200核外电子的运动特征：乒乓球直径核外电子运动空间范围410-2mn10-10m质量小，运动空间极小无固定运动轨迹速度极快、永不停止这说明核外电子的运动不能用经典的运动学和力学来描述（不能同时准确地测定它的位置和速度），科学家采用统计的方法来描述电子在原子核外某一区域出现机会的多少。二、原子核外电子的运动特征小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现的概率的大小。氢原子的电子云电子云中的小黑点意义：每个小黑点并不表示原子核外的一个电子,而是表示电子在此空间出现的机会（或概率）。电子云密度大的区域说明电子出现的机会多，而电子云密度小的区域说明电子出现的机会少。电子云：用单位体积内小点的疏密程度来描述核外电子在原子核外单位体积空间出现的概率的大小所得的图形叫做电子云。（一般用小黑点表示）问题：不同元素的原子所含有的电子数是不同的，在多电子的原子中，各个电子在原子核外的运动状态是否相同呢？各个电子具有的能量是否一样呢？电子层：KLMNOPQ离核远近：近远能量高低：低高1234567KLMNOPQ1.电子层：按电子能量的高低及离核远近划分2.能级量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，所具有的能量也可能不相同，电子云的形状可能不完全相同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。n=1时，有1个s能级n=2时，有1个s能级和1个p能级n=3时，有1个s能级、1个p能级和1个d能级n=4时，有1个s能级、1个p能级、1个d能级和1个f能级3.原子轨道原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道表示。轨道的类型不同，轨道的形状也不同用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向电子层序数越大原子轨道的半径越大所有的S能级原子轨道都是形的，球1S能级只有个轨道S能级的原子轨道图P的原子轨道是形每个P能级有_______个轨道，它们互相垂直，分别以_____、______、_______为符号这三个轨道的能量相等。哑铃（或纺锤）P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而_____3PzPyPx增大xyzxyzxyzP能级的原子轨道d能级的原子轨道有5个.d能级的原子轨道f能级的原子轨道有7个.（1）原子轨道的类型①s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的；②s轨道是球形对称的，所以只有1个轨道；③p轨道在空间上有x、y、z三个伸展方向，所以p轨道包括px、py、pz3个轨道；④d轨道有5个伸展方向（5个轨道）f轨道有7个伸展方向（7个轨道）；为了表明原子核外电子所在的轨道，人们将表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来表示轨道。例如：当n=1时，有1个原子轨道，记作1s当n=2时，有4个原子轨道，记作2s、2px、2py、2pz当n=3时，有9个原子轨道，记作3s、3px、3py、3pz和5个d轨道。电子层原子轨道类型原子轨道类型数目可容纳的电子数目11s22s，2p33s，3p，3d44s，4p，4d，4fn—12489181632n22n2（2）各电子层包含的原子轨道数及所最多容纳的电子数（3）各种原子轨道的能量高低：电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：4.电子的自旋原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动。在同一原子轨道里，原子核外电子的自旋有两种不同的状态，通常用向上箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。总结：对多电子原子而言，核外电子的运动特征是：人们根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为核外电子分别处于不同的电子层上。这些电子层分别是：K、L、M、N…等.处于同一电子层的核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动。有四种不同的原子轨道分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道。形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。S轨道有一种伸展方向，p轨道有3种、d轨道5种、f轨道7种。核外电子的自旋有两种不同的自旋状态，通常用向上箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的上运动。这些不同，也不同。s轨道是对称的,所以s轨道有个原子轨道；p轨道在空间有个伸展方向,所以p轨道包括个原子轨道；d轨道有个原子轨道、f轨道有个原子轨道。每一个原子轨道上只能有个自旋状态相反的核外电子。原子轨道轨道类型轨道的形状球形1x、y、zpx、py、pz35721.填空：练习2.下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是（）A.核外电子是分层运动的B.所有电子在同一区域里运动C.能量高的电子在离核近的区域运动D.能量低的电子在离核近的区域运动AD练习3.有下列四种轨道：①2s、②2p、③3p、④4d，其中能量最高的是（）A.2sB.2pC.3pD.4dD练习4.用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低⑴3s3p⑵2px2py⑶3s3d⑷4s3p＜＝＜＞练习5.比较下列多电子原子的原子轨道能量的高低⑴2s2p4s⑵3s3p4p2s＜2p＜4s3s＜3p＜4p练习