原子结构复习课件

原子结构复习课程目标本课程旨在使学生掌握原子结构的基本概念，理解原子组成、原子核结构、核外电子排布等核心内容通过本课程的学习，学生应能够识别和描述各种原子轨道，理解电子排布规律，掌握元素周期表的结构和性质，并能够运用所学知识解释元素性质的周期性变化此外，学生还应了解化学键的形成和晶体结构，以及原子结构与元素性质之间的关系理解原子组成掌握电子排布熟悉元素周期律掌握质子、中子、电子理解能量最低原理、泡等基本概念利不相容原理、洪特规则原子的发现道尔顿原子论汤姆逊的阴极射线实验道尔顿的原子论是近代原子理论的开端，他认为物质是由不可分割的原子组成，同种元素的原子性质相同，不同元素的原子性质不同他的理论为化学的发展奠定了基础，尽管后来发现原子可以再分，但他的基本思想仍然具有重要意义原子的基本组成质子中子电子12质子是带正电的粒子，位于原子核中子是不带电的粒子，位于原子核内，决定了元素的种类内，影响原子的质量原子核的发现卢瑟福的粒子散射实验是原子结构研究中的一个里程碑通过该实验，卢瑟α福推断出原子的大部分质量集中在一个很小的空间内，这个空间就是原子核他的实验结果表明，原子核带正电，周围环绕着带负电的电子，原子内部存在大量的空间这一发现彻底改变了人们对原子结构的认识粒子源α金箔探测屏原子核的组成质子数中子数质子数决定了元素的种类，也决定了原子核所带的正电荷数同中子数影响原子的质量，同种元素的原子可以具有不同的中子种元素的原子具有相同的质子数，不同元素的原子具有不同的质数，这些原子互为同位素中子数对原子的化学性质影响较小，子数质子数是区分不同元素的关键参数但对原子的物理性质有一定影响中子数与质子数之和等于质量数原子序数定义原子序数是指原子核内的质子数，用符号表示原子序数是元素的唯一Z标识，决定了元素的种类在元素周期表中，元素按照原子序数递增的顺序排列与质子数的关系原子序数等于原子核内的质子数，即质子数原子序数是描述原子Z=结构的重要参数，也是理解元素性质的基础通过原子序数，我们可以确定元素在周期表中的位置，并预测其化学性质质量数定义1质量数是指原子核内质子数和中子数之和，用符号表示质A量数是描述原子质量的重要参数，反映了原子核内所有核子的总数计算方法2质量数质子数中子数，即，其中表示中子=+A=Z+N N数通过质量数和原子序数，我们可以确定原子核内的中子数，进而了解原子的组成核外电子数在中性原子中的意义与质子数的关系核外电子数决定了原子的化学性质，因在中性原子中，核外电子数等于原子核1为电子参与化学反应，形成化学键核内的质子数，以保证原子整体电荷为中外电子的排布方式决定了元素在周期表2性即核外电子数质子数原子序==中的位置，也决定了元素的化合价数同位素定义同位素是指具有相同质子数，但具有不同中子数的原子同位素属于同一种元素，但具有不同的质量数特点同位素具有相同的化学性质，因为它们的核外电子排布相同同位素的物理性质略有差异，例如质量、放射性等自然界中许多元素都存在同位素，例如氢的同位素有氕、氘、氚核素符号的含义AZX1核素符号是一种表示特定核素的方法，其中表示质量数，表示原子序数，表示元素符号A ZX例如，表示质量数为，原子序数为的碳原子126C126举例说明例如，表示质量数为，原子序数为的铀原23592U235922子通过核素符号，我们可以清楚地了解特定核素的组成，包括质子数、中子数和元素种类练习核素符号解读请解读以下核素符号的含义请写出它们的质子数、中子数和电子数168O,4020Ca,23892U答案质子数，中子数，电子数168O=8=8=8质子数，中子数，电子数4020Ca=20=20=20质子数，中子数，电子数23892U=92=146=92原子结构模型的演变道尔顿模型1原子是不可分割的实心球体汤姆逊模型2原子是带正电的球体，电子均匀分布在其中（葡萄干布丁模型）卢瑟福模型3原子由带正电的原子核和核外电子组成，原子核占据原子的大部分质量，电子绕原子核运动（行星模型）玻尔模型4电子在特定的轨道上绕原子核运动，具有特定的能量，电子只能在这些轨道上运动，不能在其他轨道上运动现代原子模型5电子的运动具有波粒二象性，电子在原子核外出现的概率可以用电子云来描述玻尔原子模型主要观点局限性电子在特定的轨道上绕原子核运动，具有特定的能量，这些轨道玻尔原子模型只能解释氢原子光谱，不能解释更复杂原子的光被称为能级电子只能在这些轨道上运动，不能在其他轨道上运谱玻尔原子模型没有考虑到电子的波粒二象性，也没有考虑到动电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或释放特定的电子之间的相互作用因此，玻尔原子模型是一种简化的模型，能量，能量的变化等于两个能级之间的能量差不能完全描述原子的结构电子云模型概念1电子云是指电子在原子核外空间出现的概率分布，用电子云密度来描述电子出现的概率大小电子云密度大的地方，电子出现的概率大；电子云密度小的地方，电子出现的概率小电子云模型是一种统计模型，描述了电子在原子核外空间的运动状态与玻尔模型的区别2玻尔模型认为电子在特定的轨道上绕原子核运动，具有确定的位置和速度；电子云模型认为电子在原子核外空间出现的概率可以用电子云来描述，电子的位置和速度是不确定的电子云模型更符合量子力学的原理，能更准确地描述原子的结构原子轨道定义原子轨道是指电子在原子核外空间运动的特定状态，可以用特定的函数来描述每个原子轨道具有特定的能量和形状，可以容纳一定数量的电子特点原子轨道的能量是量子化的，只能取特定的值原子轨道的形状可以用特定的图形来表示，例如轨道是球形的，轨道是哑铃形的每个原子s p轨道最多可以容纳两个电子，这两个电子的自旋方向相反轨道s形状能量轨道是球形的，原子核位于球心轨道没有方向性，电子在轨道的能量较低，同一电子层中轨道的能量最低每个电子s s ss球形空间内出现的概率相同层都有轨道，分别表示为s1s,2s,3s,...轨道p形状1轨道是哑铃形的，每个电子层有三个轨道，分别沿轴方向轨道具有方向性，电子p px,y,z p在哑铃形空间内出现的概率较高能量2轨道的能量比轨道高，同一电子层中轨道的能量较高从p s p第二电子层开始有轨道，分别表示为p2p,3p,4p,...轨道d形状能量轨道形状比较复杂，每个电子层有五轨道的能量比轨道高，同一电子层d1d p个轨道，具有不同的空间方向轨中轨道的能量较高从第三电子层开d dd2道具有方向性，电子在特定空间区域内始有轨道，分别表示为d3d,4d,出现的概率较高5d,...轨道f形状能量轨道形状非常复杂，每个电子层有七个轨道，具有不同的空间轨道的能量比轨道高，同一电子层中轨道的能量较高从第f f f df方向轨道具有方向性，电子在特定空间区域内出现的概率较四电子层开始有轨道，分别表示为ff4f,5f,6f,...高电子层与能级、、、层1K L M N电子层是指核外电子按照能量高低排列的层次，分别用、、、K LM N等字母表示，层离原子核最近，能量最低；层离原子核最远，能量K N最高电子层数越多，原子的能量越高主量子数2主量子数是描述电子层的主要参数，分别对应、n n=1,2,3,4,...K、、层主量子数越大，电子层的能量越高，离原子核越远每LMN个电子层包含若干个能级，能级数等于主量子数电子排布规律能量最低原理电子在排布时，首先占据能量最低的轨道，然后再占据能量较高的轨道能量最低原理是电子排布的基本原则，保证原子处于最稳定的状态泡利不相容原理内容1每个原子轨道最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反这意味着在同一个原子轨道上，不能存在两个具有相同自旋方向的电子意义2泡利不相容原理是电子排布的重要规律，保证了电子在原子核外空间的稳定排布，也决定了元素的化学性质洪特规则内容在同一个能级上，电子总是优先占据不同的轨道，且自旋方向相同，只有当每个轨道都占据一个电子后，电子才会开始成对占据轨道，且自旋方向相反这意味着在能量相同的轨道上，电子总是尽量分开排布，且自旋方向相同应用洪特规则可以用来预测原子的电子排布，例如氮原子的电子排布为，其中轨道上有三个电子，分别占据三个1s22s22p32p不同的轨道，且自旋方向相同p原子的电子层结构的含义1s22s22p63s23p6表示该原子的电子层结构为层1s22s22p63s23p6K1（）有个电子，层（）有个电子，层（）n=12L n=28M n=3有个电子该原子为氩原子（），原子序数为8Ar18练习写出元素的电子层结构请写出以下元素的电子层结构钠（）、氯（）、钾（）Na ClK答案钠（）Na1s22s22p63s1氯（）Cl1s22s22p63s23p5钾（）K1s22s22p63s23p64s1价电子意义定义价电子数决定了元素的化合价，也决定1价电子是指原子最外层电子，决定了元了元素在周期表中的位置例如，钠原素的化学性质价电子可以参与化学反2子最外层有一个电子，化合价为，+1应，形成化学键位于周期表的第一主族核外电子排布与元素周期表周期族周期是指元素周期表中横向排列的元素，同一周期的元素具有相族是指元素周期表中纵向排列的元素，同一族的元素具有相同的同的电子层数周期数等于元素原子的电子层数元素性质随着价电子数，化学性质相似族数等于元素原子的价电子数（主族原子序数的递增呈现周期性变化元素）元素性质随着原子序数的递增呈现规律性变化元素周期表的结构主族元素1主族元素是指区和区的元素，包括到族元素，以及族元spIA VIIA0素主族元素的价电子数等于族数，化学性质较为典型过渡元素2过渡元素是指区的元素，包括到族元素过渡元素的价电子d IIIB IIB数不等于族数，化学性质较为复杂，具有多种氧化态区元素s特点区元素是指最外层电子排布为或的元素，包括族和族元s ns1ns2IA IIA素，以及氢和氦区元素的化学性质活泼，容易失去电子形成阳离子s举例例如，钠（）和镁（）是典型的区元素，钠是族元素，最外层Na Mgs IA有一个电子，容易失去电子形成；镁是族元素，最外层有两个电Na+IIA子，容易失去电子形成Mg2+区元素p特点1区元素是指最外层电子排布为的元素，包括到p ns2np1-6IIIA族元素，以及族元素（除氦外）区元素的化学性质多VIIA0p样，既可以失去电子形成阳离子，也可以得到电子形成阴离子举例2例如，氯（）和氧（）是典型的区元素，氯是族元Cl Op VIIA素，最外层有个电子，容易得到一个电子形成；氧是7Cl-VIA族元素，最外层有个电子，容易得到两个电子形成6O2-区元素d特点区元素是指最外层电子排布为的元素，d n-1d1-10ns1-2包括到族元素区元素的化学性质较为复杂，具有多IIIBIIBd种氧化态，可以形成多种配合物举例例如，铁（）和铜（）是典型的区元素，铁可以形成Fe Cud和，铜可以形成和区元素常作为催化Fe2+Fe3+Cu+Cu2+d剂，应用于许多化学反应中区元素f特点1区元素是指最外层电子排布为的元素，包括镧系元素和锕系元f n-2f1-14n-1d0-1ns2素区元素的化学性质相似，具有放射性f举例2例如，铀（）和钚（）是典型的区元素，具有放射性，U Puf可以用于核能发电和核武器制造原子半径定义周期性变化规律原子半径是指原子的大小，通常用共价在同一周期中，随着原子序数的递增，1半径或范德华半径来表示原子半径反原子半径逐渐减小；在同一族中，随着映了原子核对核外电子的吸引力大小，原子序数的递增，原子半径逐渐增大2也反映了原子在化学反应中的活性原子半径的周期性变化是元素性质周期性变化的重要体现离子半径与原子半径的关系影响因素阳离子的半径小于其对应的原子半径，因为阳离子失去电子后，离子半径的大小受核电荷数、电子数和电子层数的影响核电荷核外电子数减少，原子核对核外电子的吸引力增大，导致离子半数越大，离子半径越小；电子数越多，离子半径越大；电子层数径减小阴离子的半径大于其对应的原子半径，因为阴离子得到越多，离子半径越大等电子体的离子半径随着核电荷数的增大电子后，核外电子数增加，电子之间的排斥力增大，导致离子半而减小径增大电离能定义1电离能是指气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的最小能量，通常用第一电离能表示电离能反映了原子失去电子的难易程度，也反映了原子金属性的强弱周期性变化规律2在同一周期中，随着原子序数的递增，电离能逐渐增大；在同一族中，随着原子序数的递增，电离能逐渐减小电离能的周期性变化是元素性质周期性变化的重要体现电子亲和能定义电子亲和能是指气态原子得到一个电子形成气态阴离子所释放的能量，通常用第一电子亲和能表示电子亲和能反映了原子得到电子的难易程度，也反映了原子非金属性的强弱周期性变化规律在同一周期中，随着原子序数的递增，电子亲和能逐渐增大；在同一族中，随着原子序数的递增，电子亲和能逐渐减小电子亲和能的周期性变化是元素性质周期性变化的重要体现电负性定义1电负性是指原子在分子中吸引电子的能力，是一种相对数值，没有单位电负性反映了原子对成键电子的吸引力大小，也反映了原子非金属性的强弱周期性变化规律2在同一周期中，随着原子序数的递增，电负性逐渐增大；在同一族中，随着原子序数的递增，电负性逐渐减小电负性的周期性变化是元素性质周期性变化的重要体现金属性和非金属性定义周期性变化规律金属性是指元素失去电子形成阳离子的能力，非金属性是指元素在同一周期中，随着原子序数的递增，金属性逐渐减弱，非金属得到电子形成阴离子的能力金属性和非金属性是描述元素性质性逐渐增强；在同一族中，随着原子序数的递增，金属性逐渐增的重要参数，反映了元素在化学反应中的活性强，非金属性逐渐减弱金属性和非金属性的周期性变化是元素性质周期性变化的重要体现元素性质周期性变化的本质元素性质周期性变化的本质元素性质周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化随1着原子序数的递增，核外电子按照一定的规律排布，导致元素的原子半径、电离能、电子亲和能、电负性等性质呈现周期性变化练习元素性质的周期性变化请根据元素周期律，比较以下元素性质的大小原子半径、、Na Mg Al电离能、、Na MgAl电负性、、Na MgAl金属性、、Na MgAl非金属性、、Cl BrI化学键定义类型化学键是指原子之间通过相互作用形成化学键主要有离子键、共价键和金属键1的强烈的吸引力，使原子结合成分子或三种类型不同类型的化学键具有不同2晶体化学键是物质结构的基础，决定的特点和性质，决定了物质的不同性了物质的性质质离子键形成过程特点离子键是指金属原子失去电子形成阳离子，非金属原子得到电子离子键具有方向性和饱和性，形成的化合物通常是离子晶体，具形成阴离子，阳离子和阴离子之间通过静电作用形成的化学键有较高的熔点和沸点，容易溶于极性溶剂，在熔融状态或水溶液离子键通常形成于活泼金属和活泼非金属之间中能够导电共价键形成过程1共价键是指原子之间通过共用电子对形成的化学键共价键通常形成于非金属原子之间，也可以形成于金属原子和非金属原子之间特点2共价键具有方向性和饱和性，形成的化合物通常是分子或原子晶体，熔点和沸点较低，不容易溶于极性溶剂，在熔融状态或水溶液中不容易导电共价键又分为极性共价键和非极性共价键，极性共价键是指共用电子对偏向电负性较大的原子，非极性共价键是指共用电子对不偏向任何原子金属键形成过程特点金属键是指金属原子之间通过金属阳离子和自由电子之间的金属键没有方向性和饱和性，形成的物质通常是金属晶体，静电作用形成的化学键金属原子失去价电子形成金属阳离具有较高的熔点和沸点，不容易溶于极性溶剂，在固态和熔子，自由电子在金属阳离子之间自由移动，形成电子气，融状态都能够导电金属键的强度与金属阳离子的电荷数和“”金属阳离子和自由电子之间的静电作用形成金属键半径有关，电荷数越大，半径越小，金属键越强分子间作用力范德华力1范德华力是指分子之间存在的微弱的相互作用力，包括取向力、诱导力和色散力范德华力是分子晶体熔点和沸点较低氢键2的原因，也是气体容易液化的原因氢键是指分子中氢原子与另一个分子中的电负性较大的原子（如氧、氮、氟）之间形成的相互作用力氢键是一种较强的分子间作用力，影响物质的物理性质，例如水的沸点异常高等晶体结构离子晶体原子晶体离子晶体是由阳离子和阴离子按照一定的规律排列形成的晶体，原子晶体是由原子之间通过共价键连接形成的晶体，例如金刚石例如氯化钠晶体离子晶体具有较高的熔点和沸点，容易溶于极晶体和石英晶体原子晶体具有很高的熔点和沸点，不容易溶于性溶剂，在熔融状态或水溶液中能够导电离子晶体的结构与离极性溶剂，在固态和熔融状态都不容易导电原子晶体的结构与子的电荷数和半径有关共价键的方向性和饱和性有关晶体结构（续）分子晶体1分子晶体是由分子之间通过分子间作用力形成的晶体，例如冰晶体和干冰晶体分子晶体具有较低的熔点和沸点，容易溶于非极性溶剂，在固态和熔融状态都不容易导电分子晶体的结构与分子的形状和极性有关金属晶体2金属晶体是由金属原子之间通过金属键形成的晶体，例如铜晶体和铁晶体金属晶体具有较高的熔点和沸点，不容易溶于极性溶剂，在固态和熔融状态都能够导电金属晶体的结构与金属阳离子的电荷数和半径有关原子结构与元素性质关系概述原子结构决定元素性质，元素性质呈现周期性变化核外电子排布决定元素的化学性质，原子核结构决定元素的物理性质元素周期律是原子结构和元素性质之间关系的集中体现第一周期元素氢和氦的特点第一周期元素包括氢（）和氦（）氢原子最外层只有一H He个电子，既可以失去一个电子形成，也可以得到一个电子H+形成，化学性质活泼氦原子最外层有两个电子，形成稳H-定的结构，化学性质稳定，属于稀有气体1s2第二周期元素锂到氖的性质变化第二周期元素包括锂（）、铍（）、硼（）、碳Li BeB1（）、氮（）、氧（）、氟（）和氖（）从锂到C NO FNe氖，原子半径逐渐减小，电离能逐渐增大，电负性逐渐增大，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强氖是稀有气体，化学性质稳定第三周期元素钠到氩的性质变化第三周期元素包括钠（）、镁Na（）、铝（）、硅（）、磷MgAlSi（）、硫（）、氯（）和氩P SCl（）从钠到氩，原子半径逐渐减Ar小，电离能逐渐增大，电负性逐渐增大，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强氩是稀有气体，化学性质稳定碱金属共同特点单质性质碱金属是指族元素，包括锂（）、钠（）、钾（）、碱金属单质是银白色金属，质软，熔点和沸点较低，密度较小，IA LiNa K铷（）、铯（）和钫（）碱金属原子最外层只有一个具有良好的导电性和导热性碱金属单质容易与氧气、水、卤素Rb CsFr电子，容易失去电子形成价阳离子，金属性强，化学性质活等物质反应，需要保存在煤油中+1泼碱土金属共同特点1碱土金属是指族元素，包括铍（）、镁（）、钙（）、锶IIA BeMg Ca（）、钡（）和镭（）碱土金属原子最外层有两个电子，Sr BaRa容易失去电子形成价阳离子，金属性较强，化学性质较活泼+2单质性质2碱土金属单质是银白色金属，硬度较大，熔点和沸点较高，密度较大，具有良好的导电性和导热性碱土金属单质容易与氧气、水、卤素等物质反应，但反应活性不如碱金属卤素共同特点卤素是指族元素，包括氟（）、氯（）、溴（）、碘（）和VIIA FCl BrI砹（）卤素原子最外层有个电子，容易得到一个电子形成价阴At7-1离子，非金属性强，化学性质活泼单质性质卤素单质是颜色各异的有毒气体、液体或固体，具有刺激性气味，容易与金属、氢气等物质反应卤素单质在水中的溶解度不同，溶解度随着原子序数的递增而减小稀有气体共同特点1稀有气体是指族元素，包括氦（）、氖（）、氩0He Ne（）、氪（）、氙（）和氡（）稀有气体原子最Ar KrXe Rn应用2外层电子排布为（氦为），具有稳定的电子层结ns2np61s2构，化学性质稳定，不易与其他物质发生反应稀有气体可以用于制造各种灯具，例如氖灯、氩弧焊等氦气可以用于填充气球，液氦可以作为制冷剂氪气和氙气可以用于制造激光器过渡元素特点过渡元素是指区元素，包括到族元素过渡元素原子d IIIBIIB最外层电子排布为，具有多种氧化态，n-1d1-10ns1-2可以形成多种配合物，常作为催化剂应用于许多化学反应中应用过渡元素广泛应用于各个领域，例如铁可以用于制造钢铁，铜可以用于制造电线电缆，钛可以用于制造航空材料，铂可以用于制造催化剂原子结构与化学反应氧化还原反应氧化还原反应是指有电子转移的反应，氧化剂得到电子，还原剂失去电子原子结构决定元素1的氧化还原性，例如活泼金属容易失去电子，具有还原性；活泼非金属容易得到电子，具有氧化性酸碱反应酸碱反应是指有质子转移的反应，酸给出质子，碱接受质子2原子结构决定元素的酸碱性，例如电负性较大的原子容易吸引质子，具有碱性；电负性较小的原子容易给出质子，具有酸性总结原子结构的重要性总结原子结构的重要性原子结构是化学的基础，决定了元素的性质和物质的结构掌握原子结构的基本概念和规律，是理解化学现象和解决化学问题的关键通过本课程的学习，希望大家能够掌握原子结构的核心内容，为进一步学习化学知识打下坚实的基础问答与讨论欢迎大家提出问题，共同探讨原子结构的相关知识例如原子轨道和电子云有什么区别？

1.元素周期律的本质是什么？

2.化学键的类型有哪些？

3.原子结构与元素性质有什么关系？

4.如何应用原子结构知识解决实际问题？

5.。