原子的核式结构原子的能级课件

原子的核式结构原子是构成物质的基本单位原子的核式结构模型描述了原子的内部结构，包括原子核和围绕原子核运动的电子原子的基本粒子电子质子电子带负电荷，质量很小，是构质子带正电荷，质量比电子大得成原子的基本粒子之一它们围多，位于原子核内质子数量决绕原子核运动，形成电子云定了原子的原子序数，即元素的种类中子中子不带电，质量与质子相近，也位于原子核内中子的数量影响原子的质量，但并不改变元素的种类质子和中子的基本性质质子中子结构带正电荷，电荷量为库仑，不带电荷，质量为千克，略质子和中子都是由更小的基本粒子夸克组+

1.602×10-

191.6749×10-27质量为千克大于质子的质量成，质子由两个上夸克和一个下夸克组成，

1.6726×10-27中子由一个上夸克和两个下夸克组成原子核的结构模型原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子质子和中子紧密地聚集在一起，形成原子核的中心区域原子核的尺寸非常小，大约是原子半径的万分之一原子核的结构模型通常被称为核子模型根据这一模型，核子在原子核内以一“”定的方式运动和排列，形成一个复杂的结构原子核的稳定性取决于核子之间的相互作用力，以及核子的排列方式质子和中子的作用强相互作用弱相互作用电磁相互作用强相互作用是将质子和中子结合在一起的弱相互作用导致核反应，例如放射性衰变电磁相互作用是质子和电子之间的力，它决力定了原子的大小和形状原子的电中性原子核带正电电子带负电原子核由质子和中子组成质子带正电荷，而中子不带电荷因原子核周围有电子绕核运动电子带负电荷电子数等于质子此，原子核的电荷数等于质子数数，因此原子的总电荷为零，即原子呈电中性原子的电子排布电子层电子层是围绕原子核的能量层，每个电子层都有不同的能量水平，能量越高的电子层离原子核越远电子亚层每个电子层包含多个电子亚层，每个亚层都有不同的形状和能量，例如亚层呈球形，亚层呈哑铃形s p电子轨道电子轨道是指电子在原子核周围运动的路径，每个轨道都有特定的能量和空间分布，每个轨道最多可以容纳两个电子填充顺序原子中的电子按照能量递增的顺序填充到不同的轨道，先填充能量低的轨道，再填充能量高的轨道，遵循泡利不相容原理和洪特规则电子层和电子轨道电子层描述电子在原子核外空间的能量和位置电子层按能量递增排列，从内到外依次为、、、等层K LM N电子轨道是指电子在电子层内运动的路径每个电子层包含多个电子轨道，每个轨道具有不同的能量和形状电子轨道的形状可以用原子轨道表示，例如轨道呈球形，轨道呈哑铃s p形，轨道形状更为复杂d能级跃迁和光谱电子跃迁1电子吸收能量后，会从低能级跃迁到高能级能级跃迁2电子从高能级跃迁到低能级，会释放能量，以光的形式发出光谱3不同元素的原子具有独特的能级结构，因此产生不同的光谱量子数的概念主量子数角量子数

1.n

2.l12描述电子能级，数值越大，能描述电子轨道形状，取值范围级越高，离核越远从到，对应、、、0n-1s pd f轨道磁量子数自旋量子数

33.ml

44.ms描述电子轨道在空间中的取描述电子本身的内禀角动量，向，取值范围从到，包含取值为或，代表自旋-l+l+1/2-1/2，共个值方向02l+1原子轨道的量子数主量子数角量子数1n2l描述电子能量高低，越大，描述电子轨道形状，n l=0,1,2,3能量越高对应轨道，形状分别为s,p,d,f球形、哑铃形、更复杂形状磁量子数自旋量子数3ml4ms描述电子轨道在空间中的取描述电子的自旋方向，向，取值范围为到，包或，表示自旋向ml-l+l ms=+1/2-1/2括，每个值对应一个空间上或向下0ml取向电子排布的规律能量最低原理泡利不相容原理洪特规则电子首先占据能量最低的能级，从低到高填每个原子轨道最多容纳两个电子，且自旋方当多个轨道能量相同时，电子将尽可能地占充，形成电子层结构向相反据不同的轨道，且自旋方向相同电子排布与周期表周期表中元素的排列顺序是由原子核的核电荷数决定的，而原子核的核电荷数则与原子核中质子的数量相同电子层数1同一周期中的元素具有相同的电子层数，但最外层电子的排布模式不同最外层电子数2同一族元素具有相同的最外层电子数，化学性质相似核电荷数3原子核的核电荷数决定了原子核对电子的吸引力，影响着元素的性质周期表不仅展示了元素的排列规律，也揭示了元素周期律，即元素的性质随原子序数的递增而呈现周期性变化费米能级和价电子费米能级价电子导电性费米能级是绝对零度下电子占据的最高能价电子是原子最外层电子，它们决定了原子价电子在金属材料中可以自由移动，因此金级，它代表了电子能量分布的边界的化学性质，并参与化学键的形成属具有良好的导电性和导热性原子的激发态和离子化激发态离子化当原子吸收能量后，电子会跃迁当原子吸收的能量足够大时，电到更高的能级，形成激发态激子会完全脱离原子核的束缚，形发态的原子很不稳定，会很快释成离子离子化会导致原子失去放能量，回到基态电中性，形成带电的离子离子化能使一个原子失去一个电子所需的最低能量叫做第一电离能价电子与化学键价电子化学键价电子是指原子最外层电子它们参与化化学键是原子之间相互作用的结果，导致学反应，形成化学键原子稳定，并形成分子或晶体价电子的数量决定了原子的化学性质，例化学键的形成是由价电子参与的，它们通如元素的化合价和形成的化学键类型过相互作用形成新的电子结构共价键和离子键共价键离子键12共价键是指通过共享电子对而形成的化学键电子对在两个原子离子键是通过电子转移而形成的化学键一个原子失去电子变成核之间共享，原子间形成强烈的吸引力，保持原子间的结合带正电的阳离子，另一个原子得到电子变成带负电的阴离子，阴阳离子之间通过静电吸引力结合共价键的类型离子键的性质34共价键可以分为极性共价键和非极性共价键极性共价键是指电离子键形成的化合物通常具有较高的熔点和沸点，在固态时是离子对偏向电负性较大的原子，非极性共价键是指电子对均匀分布子晶体，在水中能够解离成离子，具有电解质性质在两个原子之间杂化轨道理论原子轨道混合典型杂化类型杂化轨道理论解释了原子轨道如何混合形•sp杂化成新的轨道这些新的轨道被称为杂化轨•sp²杂化道，比原始轨道更稳定•sp³杂化杂化轨道可以更好地解释共价键的形成，•dsp³杂化以及分子形状的复杂性•d²sp³杂化不同的杂化类型对应着不同的分子形状和化学性质卤素原子的电子排布氟原子氯原子溴原子碘原子氟原子核外有个电子，电子氯原子核外有个电子，电子溴原子核外有个电子，电子碘原子核外有个电子，电子9173553排布为排布为排布为排布为2,72,8,72,8,18,72,8,18,18,7贵金属元素的电子配置稳定性惰性贵金属元素具有稳定的电子配由于稳定的电子配置，贵金属元置，最外层电子数一般为或素通常在化学反应中表现出惰1，不易失去电子，所以化学性质性，不容易与其他物质反应2稳定导电性贵金属元素具有良好的导电性，这与它们的电子结构和电子移动的自由度有关过渡金属的电子排布过渡金属的电子排布电子填入规律周期表中的位置过渡金属原子具有复杂的电子排布，它们的过渡金属的电子通常先填入轨道，然后过渡金属位于周期表中的区，这反映了4s d外层电子层通常包含部分填充的轨道，再填入轨道当轨道完全填充时，它们独特的电子结构，它们拥有部分填充的d3d3d这使得它们具有独特的物理和化学性质这些元素表现出非常特殊的化学性质轨道，赋予它们独特的物理和化学特性d区元素的电子排布f镧系元素锕系元素周期表镧系元素的电子填充从轨道开始，它们的锕系元素的电子填充从轨道开始，它们的区元素位于周期表中，它们是过渡金属元4f5f f电子排布变化较为复杂电子排布更为复杂，具有放射性素的一部分原子的价层结构氦原子价层结构碳原子价层结构氧原子价层结构钠原子价层结构氦原子只有一个电子层，价电碳原子有两个电子层，价电子氧原子有两个电子层，价电子钠原子有三个电子层，价电子子层是第一层，包含两个电层是第二层，包含四个电子层是第二层，包含六个电子层是第三层，包含一个电子子离子半径与电负性离子半径是指离子在晶体中所占的空间大小，它反映了原子核对最外层电子的吸引力，与原子核的电荷数和电子层数有关电负性是衡量原子吸引电子能力的指标，电负性越大，原子吸引电子的能力越强电负性与元素在周期表中的位置有关，同一周期从左到右，电负性逐渐增大，同一主族从上到下，电负性逐渐减小离子半径和电负性是化学性质的重要指标，它们影响着物质的物理性质和化学性质，如熔点、沸点、溶解度和化学反应活性等原子电子云形态原子电子云指的是原子中电子在空间运动的概率分布由于电子的运动速度很快，无法确定其确切位置，只能用概率来描述原子电子云的形状反映了电子在空间的分布特征，例如轨道电子云呈球形，s p轨道电子云呈哑铃形，轨道电子云则更加复杂d原子碰撞过程原子碰撞是物质中原子相互作用的一种重要方式它可以导致各种现象，包括能量交换、化学反应、电离、激发等弹性碰撞1动能守恒，无能量损失非弹性碰撞2动能不守恒，能量损失电离3电子被移除原子激发4电子跃迁到高能级原子碰撞的结果取决于碰撞的能量、碰撞粒子的种类以及碰撞环境例如，低能量的碰撞可能只导致原子振动，而高能量的碰撞可能导致原子核的裂变原子声发射和吸收声发射声吸收原子处于激发态时，电子从高能级跃迁到低能级，释放能量能原子处于基态时，吸收特定频率的光子，电子从低能级跃迁到高量以光子的形式释放出来，即原子发射声能级，吸收能量这种现象称为原子吸收声发射是原子释放能量的一种方式，也是原子光谱分析的基础原子吸收是原子吸收光谱分析的基础，可以用于确定样品的元素组成和浓度激光原理与应用受激辐射相干性激光利用受激辐射原理，使处于激光具有高度的相干性，即所有高能级的原子跃迁到低能级，并光波的频率和相位保持一致，从发射出频率相同、相位一致的光而产生强烈的定向光束子单色性应用领域激光的光子能量都相同，意味着激光广泛应用于通信、医疗、制激光具有单一的频率，也称为单造、科研等领域，如激光切割、色性激光焊接、激光扫描、激光治疗等原子分光学光谱分析光谱特性

11.

22.原子分光学利用原子发射或吸每个原子都有独特的能级结收的光谱进行元素分析，可以构，导致发射或吸收特定波长确定样品的元素组成和含量的光，从而形成特征光谱应用领域发展趋势

33.

44.原子分光学广泛应用于化学、近年来，原子分光学结合激光材料科学、环境监测、医药等技术和高分辨率检测器，推动领域，提供重要分析手段着分析方法的进步原子的核磁共振原子核的自旋外磁场的作用

1.

2.12原子核中，质子和中子都具有在外部磁场作用下，原子核的自旋角动量，产生磁矩磁矩会发生取向，产生能级分裂能级跃迁信号分析

33.

44.当原子核吸收特定频率的电磁通过分析核磁共振信号的频率波时，其自旋能级发生跃迁，和强度，可以获得有关分子结产生核磁共振信号构和动力学的信息小结与总结本节课深入探究了原子结构，从原子核的组成到电子排布，揭示了原子微观世界的奥秘原子结构是理解物质性质的基础，对化学反应、材料科学等领域具有重要意义。