《原子的空间结构》课件

原子的空间结构本课件将带您深入了解原子的空间结构，从其基本构成到化学键的形成，以及原子性质与周期表的关系通过生动的图示和清晰的解释，帮助您理解原子的奇妙世界，并为后续化学学习奠定坚实基础导言原子是物质的基本单位学习目标从宏观的物质世界到微观的原子世界，探索原子结构是理解化学了解原子的构成，掌握原子的基本结构、电子排布和性质理解现象的关键原子的结构决定了物质的性质，也决定了化学反应化学键的形成机制，以及原子结构与化学性质的关系的发生和过程原子构成原子核原子核位于原子的中心，包含质子和中子，占原子质量的绝大部分质子带正电荷，中子不带电荷电子电子带负电荷，围绕原子核运动电子质量远小于质子和中子，但对原子的化学性质起决定作用原子的基本结构原子核电子云质子数决定元素种类原子核内质子数等于原子序数，也等于核电子并非在固定轨道上运行，而是以概率云的形式存在电子云外电子数的形状和大小反映了电子在原子核周围空间的分布情况原子的发现历程道尔顿原子模型1年，道尔顿提出了原子模型，认为原子是不可分割的实1803心球体，并提出了原子论汤姆森原子模型2年，汤姆森发现了电子，提出了葡萄干布丁模型，认1897“”为电子像葡萄干一样嵌入在正电荷的球体中卢瑟福原子模型3年，卢瑟福通过粒子散射实验，提出了核式结构模型，1911α认为原子核位于原子中心，电子绕原子核运动普罗顿发现原子核粒子散射实验α卢瑟福用粒子轰击金箔，发现大多数粒子穿透金箔，但一小部分发生较αα大偏转，甚至被反弹回来原子核模型卢瑟福解释为，原子中存在一个带正电荷的中心，即原子核，电子围绕原子核运动原子核的发现通过实验结果，卢瑟福成功证明了原子核的存在，并推测原子核中存在带正电荷的粒子，即质子德布罗意波光的波粒二象性德布罗意受到光的波粒二象性的启发，提出了物质波的概念，认为所有物质都具有波动性物质波方程德布罗意推导出物质波的波长公式，即波长与动量成反比，这也为量子力学的发展奠定了基础量子力学的发展德布罗意波的概念为量子力学的发展提供了重要理论基础，并对现代物理学产生了深远影响薛定谔方程量子力学方程薛定谔方程是量子力学中的基本方程，描述了微观粒子的运动规律1波动方程2薛定谔方程是一个波动方程，它可以用来描述电子的运动状态，包括能量和动量电子云模型3薛定谔方程的解可以用来确定电子在原子核周围的概率分布，也就是电子云模型量子力学概念量子化不确定性原理能量、动量等物理量不再是连续海森堡不确定性原理指出，无法变化的，而是以量子化的形式存同时准确测量粒子的位置和动量，在，只能取某些特定的值两者存在不确定性关系波粒二象性物质既具有波动性，也具有粒子性，两者相互依存，是物质的本质属性电子层级结构电子层电子亚层电子轨道电子按照能量的不同分每个电子层又分为多个电子在原子核周围运动布在不同的电子层，距亚层，每个亚层包含若的空间称为电子轨道，离原子核越远的电子层干个原子轨道电子在原子轨道上的概能量越高率分布可以用电子云模型来表示量子数主量子数角量子数磁量子数自旋量子数n lml ms描述电子层，、、，描述电子亚层，、、描述电子轨道在空间的取向，描述电子的自旋方向，n=123…l=01ms=数字越大，能量越高，距离原，、、分别、、，或，表示自旋向2…n-1l=012ml=-l-l+1…0…l-1l+1/2-1/2子核越远对应、、亚层，形状不同每个亚层有个轨道上或向下s p d2l+1电子轨道轨道轨道pd哑铃形，有三个轨道，在空间形状更复杂，有五个轨道，在相互垂直空间相互垂直轨道轨道s f球形，对称分布，只有一个轨形状更复杂，有七个轨道，在道空间相互垂直2314电子云模型概率分布1电子云模型描述了电子在原子核周围空间的概率分布，即电子在某一空间位置出现的概率形状和大小2电子云模型的形状和大小取决于电子轨道的类型和能量，反映了电子在空间的分布特点原子性质3电子云模型可以解释原子的化学性质，如原子半径、电离能、电子亲和能等原子轨道杂化12轨道重叠杂化类型原子轨道可以相互重叠，形成新的杂常见的杂化类型有、、等，sp sp2sp3化轨道，并参与化学键的形成根据参与杂化的原子轨道种类和数目不同3影响因素原子轨道的杂化受中心原子的电子构型、成键原子类型和键角等因素影响化学键形成离子键静电吸引1离子键是由阴阳离子之间通过静电吸引力而形成的化学键，通常由金属元素和非金属元素形成电子转移2金属元素失去电子形成带正电的阳离子，非金属元素得到电子形成带负电的阴离子离子化合物3由离子键构成的化合物称为离子化合物，通常具有较高的熔点和沸点，在水中易溶解共价键电子共享极性共价键非极性共价键共价键是由两个或多个原子通过共享电子当共价键中两个原子对电子的吸引力不同当共价键中两个原子对电子的吸引力相同而形成的化学键，通常由非金属元素形成时，电子会偏向吸引力较强的原子，形成时，电子在两个原子之间均匀分布，形成极性共价键非极性共价键金属键静电吸引自由电子与金属阳离子之间形成静电吸2引力，这种吸引力称为金属键自由电子1金属元素的原子最外层电子比较容易失去，形成自由电子，在金属晶格中自由金属特性移动金属键是金属元素特有的化学键，它赋予了金属良好的导电性、导热性、延展3性等特性氢键特殊的共价键氢键是一种特殊的共价键，存在于氢原子与电负性较强的原子（如氧、氮、氟）之间强极性由于氢原子电负性较低，与电负性较强的原子形成极性共价键，使氢原子带部分正电荷静电吸引氢原子带部分正电荷，会与另一个分子中电负性较强的原子形成静电吸引力，即氢键分子间作用力范德华力氢键影响因素范德华力是分子间的一种较弱的吸引氢键是分子间的一种较强的吸引力，分子间作用力的大小受分子的大小、力，包括伦敦力、偶极偶极力、诱存在于氢原子与电负性较强的原子之极性、形状等因素影响-导力等间原子半径原子尺寸影响因素原子半径是指原子核中心到最外层电子轨道的平均距离，反映了原子半径受电子层数、核电荷数和电子排布的影响，同一周期内原子的大小从左到右原子半径减小，同一族内从上到下原子半径增大电负性吸引电子能力周期表趋势电负性是指原子在分子中吸引电同一周期内，从左到右电负性增子能力的强弱，数值越大，吸引大；同一族内，从上到下电负性电子能力越强减小化学键类型电负性差越大，化学键极性越强；电负性差越小，化学键极性越弱电离能失去电子能力周期表趋势电离能是指气态原子失去一个电子形成气态正离子所需吸收的最小同一周期内，从左到右电离能增大；同一族内，从上到下电离能减能量，反映了原子失去电子的难易程度小电子亲和能得到电子能力电子亲和能是指气态原子得到一个电子形成气态负离子所释放的能量，反映了原子得到电子的难易程度周期表趋势同一周期内，从左到右电子亲和能增大，但也有例外；同一族内，从上到下电子亲和能减小化学性质电子亲和能可以帮助预测原子形成阴离子的能力，并与原子形成化学键的倾向有关原子示意图简化表示1原子示意图用简单的符号和数字来表示原子核中的质子数、中子数和电子层中的电子数元素种类2原子示意图可以用来表示不同元素的原子结构，并帮助理解元素的化学性质电子排布3原子示意图可以用来表示原子中电子的排布，并帮助理解电子层和电子亚层的概念原子结构示意图电子排布量子数化学性质原子结构示意图用圆圈或方框来表示原子结构示意图可以帮助理解量子数原子结构示意图可以帮助理解原子化电子层，用箭头来表示电子，并根据的概念，并了解电子在原子中的空间学性质，如原子半径、电离能、电子电子排布规律进行填充分布亲和能等元素周期表12元素排列周期和族元素周期表是按照原子序数递增排列的，元素周期表分为七个周期和十八个族，并根据元素的电子层结构和化学性质进同一周期内的元素具有相似的电子层结行分组构，同一族内的元素具有相似的化学性质3元素性质元素周期表可以用来预测元素的化学性质，如金属、非金属、半金属的性质，以及电离能、电子亲和能等元素周期表特征周期性规律元素周期表中，元素的性质呈现周期性变化，如原子半径、电离能、电子亲和能等族性质同一族内的元素具有相似的化学性质，这是因为它们具有相同的最外层电子数金属和非金属元素周期表中，金属元素位于左侧，非金属元素位于右侧，金属元素的电离能较小，非金属元素的电离能较大外层电子排布元素化学性质金属元素非金属元素金属元素通常具有良好的导电性、导热性和延展性，容易失去电子非金属元素通常不具有金属的光泽和延展性，容易得到电子形成阴形成阳离子，化学性质比较活泼离子，化学性质比较稳定原子价电子结构化学反应1价电子是指原子最外层电子，它们参与化学反应，决定元素的化学性质电子层结构2价电子数等于原子最外层电子数，相同价电子数的元素，具有相似的化学性质元素周期表3同一族元素的价电子数相同，因此同一族元素的化学性质相似电子云分布形状和大小电子云模型的形状和大小取决于电子轨2道的类型和能量，反映了电子在空间的概率分布分布特点1电子云模型描述了电子在原子核周围空间的概率分布，即电子在某一空间位置出现的概率化学性质电子云模型可以解释原子的化学性质，3如原子半径、电离能、电子亲和能等电子云方向原子轨道原子轨道是电子在原子核周围运动的空间，每个原子轨道都有特定的形状和方向电子云形状电子云的形状反映了电子在空间的分布概率，轨道为球形，s p轨道为哑铃形，轨道形状更复杂d化学键电子云的方向决定了化学键的方向，影响着分子的空间结构和化学性质原子的基本性质原子半径原子半径是指原子核中心到最外层电子轨道的平均距离，反映了原子的大小电离能电离能是指气态原子失去一个电子形成气态正离子所需吸收的最小能量，反映了原子失去电子的难易程度电子亲和能电子亲和能是指气态原子得到一个电子形成气态负离子所释放的能量，反映了原子得到电子的难易程度电负性电负性是指原子在分子中吸引电子能力的强弱，数值越大，吸引电子能力越强原子质量质子和中子原子质量单位影响因素原子质量主要由原子核中的质子和中子决原子质量通常用原子质量单位（）表原子质量受原子核中质子和中子数的影响，amu定，一个质子的质量约等于一个中子的质示，近似等于一个质子的质量原子序数相同但中子数不同的原子称为同1amu量位素，它们的原子质量不同原子半径原子尺寸周期表趋势原子半径是指原子核中心到最外层电子轨道的平均距离，反映了原同一周期内，从左到右原子半径减小；同一族内，从上到下原子半子的大小径增大电离能失去电子能力电离能是指气态原子失去一个电子形成气态正离子所需吸收的最小能量，反映了原子失去电子的难易程度周期表趋势同一周期内，从左到右电离能增大；同一族内，从上到下电离能减小化学性质电离能可以帮助预测原子形成阳离子的能力，并与原子形成化学键的倾向有关电子亲和能得到电子能力1电子亲和能是指气态原子得到一个电子形成气态负离子所释放的能量，反映了原子得到电子的难易程度周期表趋势2同一周期内，从左到右电子亲和能增大，但也有例外；同一族内，从上到下电子亲和能减小化学性质3电子亲和能可以帮助预测原子形成阴离子的能力，并与原子形成化学键的倾向有关电负性吸引电子能力周期表趋势电负性是指原子在分子中吸引电同一周期内，从左到右电负性增子能力的强弱，数值越大，吸引大；同一族内，从上到下电负性电子能力越强减小化学键类型电负性差越大，化学键极性越强；电负性差越小，化学键极性越弱化学键的形成摩尔质量物质的质量计算应用化学反应摩尔质量是指每摩尔物质的质量，单位为摩尔质量是化学计算中的重要参数，可用摩尔质量可以用来计算化学反应中反应物克摩尔（），它与物质的相对原于计算物质的质量、物质的量等和生成物的质量，以及反应的限量试剂等/g/mol子质量数值相等分子结构12原子排列化学键分子结构是指分子中原子之间的排列分子结构由原子之间形成的化学键决方式，包括原子之间的距离和角度定，化学键的类型和数目决定了分子的空间结构3性质影响分子的空间结构影响着分子的物理性质和化学性质，如熔点、沸点、溶解性、反应活性等化学键长原子间距离化学键长是指两个原子核之间的平均距离，通常以埃（）为单Å位，等于米1Å10^-10影响因素化学键长受原子种类、化学键类型和键级的影响性质影响化学键长影响着分子的稳定性、反应活性等性质分子几何构型线性型平面三角形型四面体型两个原子连成一条直线，三个原子构成一个平面四个原子构成一个四面键角为三角形，键角为体，键角为180°120°

109.5°原子轨道杂化轨道重叠杂化类型原子轨道可以相互重叠，形成新常见的杂化类型有、、sp sp2sp3的杂化轨道，并参与化学键的形等，根据参与杂化的原子轨道种成类和数目不同影响因素原子轨道的杂化受中心原子的电子构型、成键原子类型和键角等因素影响总结要点原子结构化学键原子性质原子由原子核和核外电子构成，原子核包化学键是原子之间通过静电吸引力或电子原子具有多种性质，包括原子半径、电离含质子和中子，电子在原子核周围运动共享而形成的，主要有离子键、共价键、能、电子亲和能、电负性等，这些性质与金属键和氢键原子结构密切相关结束语本课件介绍了原子的空间结构，包括原子的基本结构、电子排布、化学键的形成以及原子性质等通过学习，相信您对原子有了更深入的了解，也为后续化学学习打下了坚实的基础祝您学习愉快！。