《原子結(jié)構(gòu)模型》PPT課件.ppt

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物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論是現(xiàn)代化學(xué)的重要組成部分，也是醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)的重要基礎(chǔ)。它揭示了物質(zhì)構(gòu)成的奧秘、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，有助于人們理解物質(zhì)變化的本質(zhì)，預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)，為分子設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。本教材分為三章：原子結(jié)構(gòu)、微粒間的相互作用和物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)。,第一章原子結(jié)構(gòu),第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型,第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表,第三節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì),不同時(shí)期的原子結(jié)構(gòu)模型:,1、公元前400多年前，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為：把構(gòu)成物質(zhì)的最小單位叫原子。,1-1原子結(jié)構(gòu)模型,2道爾頓實(shí)心球模型,1808年英國(guó)自然科學(xué)家約翰道爾頓提出了世界上第一個(gè)原子的理論模型,提出了原子學(xué)說(shuō)（哲學(xué)→自然科學(xué)）。,,道爾頓的理論主要有以下三點(diǎn)：①原子都是不能再分的粒子②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同③原子是微小的實(shí)心球體,,按照道爾頓的理論，原子是既不能創(chuàng)造，也不能毀滅，又不能再分割的最最基本的物質(zhì)粒子。那么，放電管中的“射線”是什么呢？湯姆遜用實(shí)驗(yàn)回答說(shuō)：是電子，并且在各種元素的原子中都有電子。這樣看來(lái)，原子就不是不可再分的了！也就是說(shuō)，原子不是最最基本的物質(zhì)粒子了！,3、1903年湯姆遜在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上提出了原子的“葡萄干布丁模型”。,湯姆遜認(rèn)為：①電子是平均的分布在整個(gè)原子上的，就如同散布在一個(gè)均勻的正電荷的海洋之中，它們的負(fù)電荷與那些正電荷相互抵消。②在受到激發(fā)時(shí)，電子會(huì)離開(kāi)原子，產(chǎn)生陰極射線。湯姆生的學(xué)生盧瑟福完成的α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)（散射實(shí)驗(yàn)），否認(rèn)了葡萄干布丁模型的正確性。,葡萄干布丁模型,盧瑟福原子模型,根據(jù)Α粒子散射實(shí)驗(yàn)原子的“核式模型”,體積很小相對(duì)質(zhì)量為4的帶正電粒子,現(xiàn)象：1、大部分α粒子穿過(guò)薄的金箔2、極少數(shù)α粒子好象打在堅(jiān)硬的東西上，完全反彈回來(lái)。3、少數(shù)α粒子穿過(guò)薄的金箔時(shí)，發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。,科學(xué)探究,盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn)推斷出：1、原子大部分是空的。2、中間有一個(gè)幾乎集中了所有原子的質(zhì)量且體積很小的粒子——原子核。3、原子的全部正電荷在原子核內(nèi)，且?guī)缀跞抠|(zhì)量均集中在原子核內(nèi)部。帶負(fù)電的電子在核空間進(jìn)行繞核運(yùn)動(dòng)。,波爾原子模型,,原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型（電子云模型）,【小結(jié)】人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷史：,德謨克利特：樸素原子觀,道爾頓：原子學(xué)說(shuō),,湯姆生：“葡萄干布丁”模型,,盧瑟福：核式原子結(jié)構(gòu)模型,,,玻爾：原子軌道模型,,現(xiàn)代量子力學(xué)模型,一、氫原子光譜和波爾的原子結(jié)構(gòu)模型,[聯(lián)想質(zhì)疑],對(duì)于“光”這種物質(zhì)，如陽(yáng)光、火光、燈光等，你們是熟悉的。但是，你知道有些光是由原子在一定的條件下產(chǎn)生的嗎？原子發(fā)光的基本特點(diǎn)是什么？怎樣用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)來(lái)解釋原子的發(fā)光現(xiàn)象？,1、氫原子光譜,狹義的光：波長(zhǎng)400~700nm之間的電磁波；,廣義的光：即電磁波，包括可見(jiàn)光、紅外光、紫外光、X射線等。,[知識(shí)支持]P3連續(xù)光譜(continuousspectrum)：,若由光譜儀獲得的光譜是由各種波長(zhǎng)的光所組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨，則所得光譜為連續(xù)光譜。如陽(yáng)光等。,,,,,[知識(shí)支持]教材P3連續(xù)光譜(continuousspectrum)：,線狀光譜(原子光譜)(linespectrum)：,若由光譜儀獲得的光譜是由各種波長(zhǎng)的光所組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨，則所得光譜為連續(xù)光譜。如陽(yáng)光等。,若由光譜儀獲得的光譜是由具有特定波長(zhǎng)的、彼此分立的譜線所組成的，則所得光譜為線狀光譜。如氫原子光譜等。教材P3圖1-1-2,氫原子的線狀光譜,太陽(yáng)光的連續(xù)光譜,,[質(zhì)疑]根據(jù)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型和經(jīng)典的電磁學(xué)觀點(diǎn)，圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)的電子一定會(huì)自動(dòng)且連續(xù)地輻射能量，其光譜應(yīng)是連續(xù)光譜而不應(yīng)是線狀光譜。那么，氫原子的光譜為什么是線性光譜而不是連續(xù)光譜呢？,2、在盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出玻爾(Bohr)的原子結(jié)構(gòu)模型（玻爾理論的三個(gè)假設(shè)）。,玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)（P3）,（1）原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，并且不輻射能量；,（2）不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同能量，而且能量是量子化的，即能量是“一份一份”的,不能連續(xù)變化而只能取某些不連續(xù)的數(shù)值，軌道能量依n值（1、2、3、）的增大而升高，n稱(chēng)為量子數(shù)。對(duì)氫原子而言，電子處在n=1的軌道是能量最低，稱(chēng)為基態(tài)，能量高于基態(tài)的狀態(tài)，稱(chēng)為激發(fā)態(tài)；,（3）只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道（能量為Ei）躍遷到另一個(gè)軌道（能量為Ej）時(shí)，才會(huì)輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)并被記錄下來(lái)，就形成了光譜。（躍遷：教輔P1）,2、電子處于能量最低的狀態(tài)，稱(chēng)為基態(tài)。電子能量處于高于基態(tài)的狀態(tài)，稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。,【小結(jié)】,1、玻爾原子結(jié)構(gòu)模型要點(diǎn)：（1）電子在具有能量軌道上運(yùn)動(dòng)，不輻射能量；（2）電子的能量是量子化的。（3）電子發(fā)生躍遷時(shí)，才會(huì)不連續(xù)的輻射或吸收能量。,拓寬應(yīng)用1、依據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點(diǎn)解釋氫原子光譜是怎樣產(chǎn)生的？為什么會(huì)有多條譜線？,參照課本P3——4頁(yè)“追根尋源”,電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，就要吸收或放出能量，兩個(gè)定態(tài)的能量差為?E。如能量以光輻射的形式表現(xiàn)出來(lái)，就形成了光譜。,?E=E2-E1=h?(?=c/?),為什么氫光譜是線狀光譜？,,,,,,,,,,,n=4n=3n=2n=1,吸收能量,釋放能量,氫原子從一個(gè)電子層躍遷到另一個(gè)電子層時(shí)，吸收或釋放一定的能量，就會(huì)吸收或釋放一定波長(zhǎng)的光，所以得到線狀光譜,[身邊的化學(xué)]閱讀教材P4了解“霓虹燈為什么能夠發(fā)出五顏六色的光？”,電子在發(fā)生躍遷時(shí)輻射或吸收能量是量子化的，對(duì)霓虹燈而言，燈管中裝載的氣體不同，在高電壓的激發(fā)下發(fā)出的光的顏色就不同。,玻爾理論的局限：A.多電子原子光譜B.氫原子的精細(xì)光譜,小結(jié):,1、氫原子光譜,連續(xù)光譜,線狀光譜,2、玻爾(Bohr)的原子結(jié)構(gòu)模型（玻爾理論的三個(gè)假設(shè)）。,3、解釋、應(yīng)用：追根尋源、身邊的化學(xué)等,,,原子結(jié)構(gòu),二.原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述,宏觀、微觀運(yùn)動(dòng)的不同,宏觀物體的運(yùn)動(dòng)特征：,可以準(zhǔn)確地測(cè)出它們?cè)谀骋粫r(shí)刻所處的位置及運(yùn)行的速度；可以描畫(huà)它們的運(yùn)動(dòng)軌跡。,微觀物體的運(yùn)動(dòng)特征：,核外電子質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)空間小，運(yùn)動(dòng)速率大。無(wú)確定的軌道，無(wú)法描述其運(yùn)動(dòng)軌跡。無(wú)法計(jì)算電子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空間某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的多少。,核外電子運(yùn)動(dòng)的特征,,,電子的運(yùn)動(dòng)特征,特征1：速度極快,特征2：運(yùn)動(dòng)空間極小,特征3：,無(wú)固定運(yùn)動(dòng)軌跡,,測(cè)不準(zhǔn),,三“極”一“無(wú)”,電子云：原子核外電子運(yùn)動(dòng)描述方法,2、只可用統(tǒng)計(jì)圖示的方法描繪電子在核外空間出現(xiàn)的概率。,1、核外電子以極高的速度、在極小的空間里做永不停止的運(yùn)動(dòng)。不遵循宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（不能測(cè)出在某一時(shí)刻的位置、速度，即不能描畫(huà)出它的運(yùn)動(dòng)軌跡）。,該統(tǒng)計(jì)圖示即電子云——好像帶負(fù)電荷的云霧籠罩在原子核周?chē)?，人們形象的稱(chēng)為電子云。小黑點(diǎn)的疏密表示電子在核外空間一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大小。,核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述,電子云：描述核外電子運(yùn)動(dòng)特征的圖象。電子云中的小黑點(diǎn)：并不是表示原子核外的一個(gè)電子,而是表示電子在此空間出現(xiàn)的機(jī)率。電子云密度大的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，而電子云密度小的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。,電子云(P8),S能級(jí)的原子軌道,電子云輪廓圖----原子軌道,S能級(jí)的原子軌道是球形對(duì)稱(chēng)的.,P能級(jí)的原子軌道是紡錘形的,每個(gè)P能級(jí)有3個(gè)原子軌道,它們相互垂直,分別以Px,Py,PZ表示.,P能級(jí)的原子軌道,P能級(jí)的原子軌道,P能級(jí)的3個(gè)原子軌道Px,Py,PZ合在一起的情形.,d能級(jí)的原子軌道有5個(gè).,d能級(jí)的原子軌道,原子軌道與火車(chē)運(yùn)行的軌道有何不同?,原子軌道是指一定能級(jí)上的電子,在核外空間運(yùn)動(dòng)的一個(gè)空間區(qū)域.火車(chē)的軌道則是火車(chē)運(yùn)行的一個(gè)固定路線.,問(wèn)題討論,,,思考：既然電子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有固定軌跡，那么我們就是否沒(méi)有方法來(lái)描述電子的運(yùn)動(dòng)呢？,電子云,只是形象地描述了電子在離核距離不同的空間，電子出現(xiàn)的幾率大小不同而已。,,比較粗略,思考：如果一個(gè)原子含有多個(gè)電子，那么這些電子又如何繞核運(yùn)動(dòng)呢？電子在核外的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)如何描述？（教輔P2－3：知識(shí)點(diǎn)二、三）,,1、S、P、d能級(jí)分別有多少個(gè)軌道，每個(gè)軌道上最多能容納幾個(gè)電子？其自旋方向怎樣？2、舉例說(shuō)明洪特規(guī)則：,科學(xué)研究,閱讀課文P12,討論下列問(wèn)題,Spdf能級(jí)分別有2、3、5、7個(gè)軌道，每個(gè)軌道最多能容納的電子數(shù)為2個(gè)，且自旋方向相反。這就是泡利原理當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是首先單獨(dú)占一個(gè)軌道（即分占不同的軌道），而且自旋方向相同。,,,,,,課堂練習(xí),,用軌道表示式表示出鐵原子的核外電子排布,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑↓,↑,↑,↑,↑,洪特規(guī)則,泡利原理,能量最低原理,,1、從元素周期表中查出銅的外圍電子排布，它是否符合構(gòu)造原理。當(dāng)一個(gè)能級(jí)上的電子填充達(dá)到全充滿，半充滿或全空時(shí)是一種穩(wěn)定狀態(tài)，使得體系的能量較低。這就是洪特規(guī)則的第二條。2、鈉的電子排布式可寫(xiě)成[Ne]3S1，試問(wèn)：上式方括號(hào)中的符號(hào)是什么意思？,思考與交流,通讀本節(jié)《原子結(jié)構(gòu)》課文，歸納本節(jié)知識(shí)內(nèi)容，并自出自解一道題。（以上兩項(xiàng)均寫(xiě)在作業(yè)本上）,作業(yè),