高中化学 原子结构竞赛课件 32页

原子结构奥林匹克化学竞赛辅导\n1803年，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是化学变化中不可再分的实心球体。\n原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson，1856-1940）枣糕模型\n根据ａ粒子散射实验,卢瑟福提出了带核的原子结构模型,原子由原子核和电子构成,电子在核周围做高速运动,就像行星围绕太阳运转一样。\n1913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。\n电子云现代原子结构学说\n近代原子论发现电子带核原子结构模型轨道原子结构模型电子云模型\n原子XAZ原子核核外电子质子中子Z个（A—Z）个Z个质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数+）质量数（A）质子数（Z）中子数（N=一、原子的组成\n二、核外电子的运动1、核外电子的运动特点①质量小（约为质子质量的1/1836倍）②运动速率快（υ=2200km·s-1，约为光速的1%）③运动空间小（约为10-10m）④绕核作高速运动，不能同时确定其位置和速度，即没有确定的轨道。\n2、电子云电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”。核外电子的运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会的大小。（1）概念\n氢原子电子云图像中每一个小黑点表示电子出现在核外空间中的一次概率（不表示一个电子！）概率密度越大电子云图像中的小黑点越密，离核近处，黑点密度大，电子出现机会多，离核远处，电子出现机会少。\n\n（2）形状电子云有不同的形状，分别用符号s、p、d、f表示，s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同，p电子云呈纺锤形(或无柄哑铃形)，d电子云是花瓣形，f电子云更为复杂。\n（3）电子云轮廓图\n三、电子运动状态的描述1.能层（电子层）：能层一二三四五六七符号KLMNOPQ最多电子28183250总结：每能层最多容纳电子数为2n2描述电子离核远近及能量高低\n2、能级（电子亚层）：２.任一能层中能级数＝能层序数且总是从s开始１.各能级所容纳的电子数:1、3、5、7的2倍电子亚层spdf形状　球形纺锤形花瓣形多花瓣形电子数261014描述原子轨道的形状及能量的高低\n3、原子轨道在空间伸展方向s、p、d、f轨道在空间有不同的伸展方向,决定了s、p、d、f各轨道的数目和形状.电子亚层spdfgh空间伸展方向1357911轨道数1357911\n4、原子轨道即电子云轮廓图\nP能级的原子轨道图\nd原子轨道图\n4、电子的自旋方向核外电子有两种自旋方向:顺时针和逆时针\n现代物质结构理论证实原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。处于最低能量的原子叫做基态原子。基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子，例如电子会从1s跃迁到2s、6p……五、基态原子的核外电子排布1、基态原子和激发态原子\n2、能层与能级多电子原子的核外电子的能量是不同的，一般由里向外能量依次升高。所以可以将核外电子按电子的能量差异分成不同的能层。它描述电子离核远近及能量高低EK＜EL＜EM＜EN＜EO＜EP＜EQ\n3、构造原理（基态原子的电子排布式书写）在多电子原子中，原子的核外电子并不完全按能层次序排布。绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如图所示的能级顺序，称为构造原理。\n4、核外电子排布原则（1）能量最低原理电子在原子轨道上的分布，要尽可能使电子的能量最低。每个原子轨道最多只能容纳两个电子，而且它们的自旋相反。即没有运动状态完全相同的两个电子存在。（2）Pauli不相容原理\n在能量相同的等价轨道(p轨道,d轨道)上，电子总是以自旋方向相同的方式单独占据一个轨道(即:在等价轨道上，自旋方向相同的成单电子越多，体系越稳定)。（3）Hund规则（4）Hund规则的特例在同一能级的等价轨道上，当电子全充满、半充满、全空时能量较低，体系较稳定。如s2、p3、p6、d5、d10等轨道，原子结构都是比较稳定。\n钾K：1s22s22p63s23p64s1；钙Ca：1s22s22p63s23p64s2；钪Sc：1s22s22p63s23p63d14s2；钛Ti：1s22s22p63s23p63d24s2；钒V：1s22s22p63s23p63d34s2；铬Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；锰Mn：1s22s22p63s23p63d54s2；铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；钴Co：1s22s22p63s23p63d74s2；镍Ni：1s22s22p63s23p63d84s2；铜Cu：1s22s22p63s23p63d104s1；锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；写出第四周期19—36号元素原子的基态电子排布式K[Ar]4s1Ca[Ar]4s2Cu[Ar]3d104s1原子中，原子核及除价电子以外的内层电子组成原子实\n镓Ga：1s22s22p63s23p63d104s24p1；锗Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2；砷As：1s22s22p63s23p63d104s24p3；硒Se：1s22s22p63s23p63d104s24p4；溴Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5；氪Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6；\n根据上述电子排布原理，可写出全部元素的电子结构式必须指出：电子排布“三原理”是电子排布的一般规律。但是，随着原子序数的增大，电子排布会更为复杂，使一些元素的电子排布与上述的“三原理”不太相符。例46号元素Pd的电子结构式：[Kr]4d105s041号元素铌Nb的电子结构式：[Kr]4d45s1对此，应以事实为依据，不能自行更改，更不能因此而全盘否定上述的三原理。\n轨道表示式用来表示原子核外电子排布的一种图式。轨道表示式可以体现泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则等原子核外电子的排布规律。例如，氮原子的轨道表示式是在轨道表示式中，用每个方框（或圆圈）表示一个轨道，用↑和↓表示电子的不同自旋状态\n\n