第一节 原子结构 浩瀚宇宙 思 思 考 考 宇宙是如何诞生？原子又是如 何诞生的呢？ 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇 宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后越 2 小时，诞生 了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后经 过或长或短的发展过程，氢和氦发生原子核的融 合反应，分期分批地合成其他元素。 一、原子的诞生 思考与交流 宇宙中最丰富的元素是那一种？ 宇宙年龄有多大？ 地球年龄有多大？ 氢元素是宇宙中最丰富的元素，占 88.6% （氦约 为氢的 1 ／ 8 ），其他 90 多种元素，它们的原子总 数加起来不足 1% 。至今所有恒星仍在合成元素，而 且所有这些元素都是已知的。 宇宙年龄距今约 140 亿年。 地球年龄已有 46 亿年。地球上的元素绝大多数是金 属，非金属仅 22 种。 完成考点 P2 变式 1-1 原子结构模型探究历 程 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。 原子结构模型探究历 程 1904 年汤姆生发现了电子，提出了原子结构的“葡萄 干面包” 模型 英国物理学家 汤姆生 J.J.Thomson,1856~1940 原子是一个平均分布着正电荷的阳极球，其中 均匀镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性 原子。 完成同步 P4 第 2 题 原子结构模型探究历 程 1911 年英国物理学家卢瑟福（汤姆生的学生） 提出了原子核式模型 原子是由居于原子 中心的带正电的原 子核和核外带负电 的电子构成。原子 核的质量几乎等于 原子的全部质量， 电子在原子核外空 间绕核做高速运动 。 1949 年，大名鼎鼎的杨振宁在美国，和自己的好 兄弟邓稼先留下了这张照片。左边杨振宁，右边邓 稼先，邓稼先 1 米 80 的大个子，身躯凛凛，相貌 堂堂，清秀的眉眼能惊艳时光，浑身上下都透出一 股正气！他与杨振宁是同乡、校友、 原子结构模型探究历 程 1913 年丹麦物理学家波尔（卢瑟福的学生）引入量 子论观点，提出新的原子壳层结构模型 研究核外电 研究核外电 子排布规律 子排布规律 当原子只有一个电 子时，电子沿特定 球形轨道运转；当 原子有多个电子时 ，它们将分布在多 个球壳中绕核运动 。 不同的电子运转轨 道是具有一定级差 的稳定轨道。 原子结构模型探究历 程 1926 年海森伯（玻尔的学生）和薛定谔等提 出了原的量子力学模型—电子云模型，奠定 现代原子结构模型 。 德国物理学家 海森伯 Werner 奥地利物理学家 薛定谔 Heisenberg ， 1901~1976 E.Schrodinger, 1887~1961 现代物质结构学说 研究核外 研究核外 电子运动 电子运动 规律 规律 氢原子电子云图 原子结构模型探究历 程 道尔顿实心球模型（ 1803 ） 汤姆生葡萄干面包模型 （ 1904 ） 卢瑟福核式模型（ 1911 ） 波尔壳式模型 （ 1913 ） 电子云模型 （ 1926 ） 二、能层与能级 1 、能层 在多电子的原子核外电子的能量不 同，按电子的能量差异，可以将核外 电子分成不同的能层。 （ 2 ）能级 在多电子原子中，同一能层的电子，能量 也可能不同，还可以把它们分成能级。 能级表示方法及各能级所容纳的最多电子数： 能层序数 能级符号 表示第一能层 S 能级 【学与问】 1. 原子核外电子的每一个能层最多可容纳 的电子数与能层的序数（ n ）间存在什么关系？ 总结①能层最多可容纳的电子数为 2n2 个。 【学与问】 2. 不同的能层分别有多少个能级，与能层的 序数（ n ）间存在什么关系？ 总结②第一能层只有 1 个能级 (1s) ，第二能层有 2 个能级 (2s 和 2p) ，第 3 能层有 3 个能级 (3s 、 3p 和 3d) ，依次类推。即：能级数 = 能 层序数。 【学与问】 3. 英文字母相同的不同能级中所容 纳的最多电子数是否相同？ 总结③不同能层中的 s 能级，所容纳的电子数是相 同的，但能量是不同的。以 s 、 p 、 d 、 f··· 排序 的各能级可容纳的最多电子数依次为 1 、 3 、 5 、 7 ··· 的二倍 ! 完成考点 P2 、同步 P1 各能层能级能量关系 【学与问】 4. 归纳总结同一能层不同能级能量大 小？英文字母相同的不同能级能量大小？ 总结④能量大小： ns ＜ np ＜ nd ＜ nf 1S ＜ 2S ＜ 3S ＜ 4S 问题探究 问题探究 根据归纳总结，试写出 K 原子结构示意图？ 猜想一： +19 2 8 9 猜想二： +19 2 8 8 1 结论：上述电子填充顺序不是完全按照能层由低到 高的顺序排布的，出现了能级交错现象，科学家归 纳大量的光谱事实得出能级排布顺序——构造原理 。 三、构造原理与电子排布式 构造原理： P5 随原子核电荷数递 增，绝大多数基态 原子核外电子的排 布按右图所示的能 级填充。这种规律 称为构造原理。图 中每一行代表一个 能层，每个小圆圈 表示一个能级，圆 圈连接方向表示电 子填充顺序。 【思考】： 如何记忆？ 有何规律？ 能级交错 ：有些能 层高的能 级的能量 比能层低 的能级能 量低的现 象。