鲁科版 必修2 原子结构.ppt

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1、化学鲁科版必修2 ：原子结构课件PPT鲁教版化学鲁教版化学2(必修必修) 第一章原子结构与元素周期律第一章原子结构与元素周期律 第一节原子结构第一节原子结构引言：引言： 通过初中学习同学们已经知道原子是由原子核和核外电子构成的。但 原子核是由什么构成的呢？ 电子在原子核外怎样运动的？ 元素的性质与原子结构有什么关系？ 这是本节教学要解决的问题。回顾与回顾与 思考：思考： 1.物质是由什么粒子构成的？物质是由什么粒子构成的？2.化学变化的最小粒子是什么？化学变化的最小粒子是什么？3.为什么原子不是一个简单的、不可分割的实心球体？为什么原子不是一个简单的、不可分割的实心球体？4.为什么原子核也不是

2、一个简单的、不可分割的实心球体？为什么原子核也不是一个简单的、不可分割的实心球体？5.原子为什么不显电性？原子为什么不显电性？ 1. 分子、原子等分子、原子等 2. 原子原子 3. 原子是由居于原子中心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的原子是由居于原子中心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成电子构成4. 原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子构成的 5. 原子核内质子所带正电荷总数等于核外电子所带负电荷总数 8. 在原子里，电子在原子核外的运动空间“相当的大”8.由由1.7问题你得到什么启发？问题你得到什么启发？7. 如果把一个原子比作一个庞大的体育场，而原子核只相当于一只蚂蚁7.你想象

3、中的原子核的体积小到什么程度？你想象中的原子核的体积小到什么程度？6. 一个原子跟一个兵乓球体积之比，相当于兵乓球跟地球的体积之比 6.你想象中的原子的体积小到什么程度？你想象中的原子的体积小到什么程度？ 有关原子结构的知识是自然科学的重要基础知识之一。原子是构成物质的有关原子结构的知识是自然科学的重要基础知识之一。原子是构成物质的一种基本粒子，物质的组成、性质和变化都与原子结构密切相关。一种基本粒子，物质的组成、性质和变化都与原子结构密切相关。 人们对原子、分子的认识要比对宏观物体的认识艰难得多。因为原子和分人们对原子、分子的认识要比对宏观物体的认识艰难得多。因为原子和分子过于微小，人们只能

4、通过子过于微小，人们只能通过观察观察宏观实验现象，经过推理去认识它们。一般是宏观实验现象，经过推理去认识它们。一般是通过实验事实提出原子和分子的通过实验事实提出原子和分子的理论模型理论模型，如果设想的模型不符合新的实验事，如果设想的模型不符合新的实验事实，就必须实，就必须修正修正，甚至摈弃旧的模型，再创建，甚至摈弃旧的模型，再创建新的模型新的模型。人们对原子、分子结。人们对原子、分子结构认识的过程实际上是根据科学实验构认识的过程实际上是根据科学实验不断创立、完善模型的过程不断创立、完善模型的过程。 自从自从19世纪初道尔顿建立原子学说以后，世纪初道尔顿建立原子学说以后，“原子是不可分割的最小微

5、粒原子是不可分割的最小微粒”在在人们脑海中留下深刻的印象。直到发现电子、人们脑海中留下深刻的印象。直到发现电子、X射线和放射性现象，人们才舍射线和放射性现象，人们才舍弃原子不能再分割的传统观念，并进而探讨原子的组成和结构问题。弃原子不能再分割的传统观念，并进而探讨原子的组成和结构问题。小小 结结 那么、原子的内部结构究竟是怎样的呢？那么、原子的内部结构究竟是怎样的呢？科学家是怎样探索原子内部结构的呢？科学家是怎样探索原子内部结构的呢？ 2p2“联想质疑联想质疑”栏目栏目。观看观看粒子散射实粒子散射实验电影验电影，请同学们思考。请同学们思考。 卢瑟福所作粒子散射实验 为什么是： 绝大多数粒子直线

6、通过; 少数粒子转向; 个别粒子反弹, 这一现象说明什么问题？粒子散射实验粒子散射实验 表明：表明： 原子中原子中正电荷正电荷占的占的空间很小空间很小，因而，因而粒子粒子通过金箔时，只有极少部分遇到这种质量较大通过金箔时，只有极少部分遇到这种质量较大带正电荷的质点的排斥而折回，这个带正电荷带正电荷的质点的排斥而折回，这个带正电荷的质点位于原子的的质点位于原子的中心中心，就是，就是原子核原子核； 而大部分而大部分粒子是直线通过的，说明粒子是直线通过的，说明电子电子在原子核外在原子核外“较大较大”的空间的空间内运动。由于电子内运动。由于电子很轻，容易被较重的很轻，容易被较重的粒子推开，不会妨碍粒子

7、推开，不会妨碍粒子的通行。粒子的通行。 这个实验这个实验推翻推翻了原子是一个了原子是一个“实心球实心球”的的假假设设，为，为现代原子结构现代原子结构理论奠定了基础。理论奠定了基础。 卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射实验认识了原子核的存在，提出了核式原子模型粒子散射实验认识了原子核的存在，提出了核式原子模型原子中原子中心有一个原子核，它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，而带负电荷的电子在核外心有一个原子核，它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，而带负电荷的电子在核外空间饶核高速运动。空间饶核高速运动。实 验 预 测 观 察 模 型 葡萄干布丁 粒子散射通过 转向 反弹 核式原子模型科学家的这些探索

8、过程给你有什么启发？你心中的原子结构模型是怎样的? 人类在认识自然的过程中，人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，才一步一经历了无数的艰辛，才一步一步地走向深入，一步一步接近步地走向深入，一步一步接近事物的本质。事物的本质。 人类对原子结构的深入认识，都是建立在实人类对原子结构的深入认识，都是建立在实验研究基础上的。实验是揭示原子结构的重要验研究基础上的。实验是揭示原子结构的重要手段。手段。 汤姆生、卢瑟福、玻尔、海森伯四代师生汤姆生、卢瑟福、玻尔、海森伯四代师生都是诺贝尔科学奖获得者，正是因为有了他们都是诺贝尔科学奖获得者，正是因为有了他们这样的探索者，正是因为有了他们怀疑科学上这样的探

9、索者，正是因为有了他们怀疑科学上的的“定论定论”，不迷信权威，向自己的恩师挑战，不迷信权威，向自己的恩师挑战，为科学的发展做出了重要贡献。在他们的身上为科学的发展做出了重要贡献。在他们的身上闪烁着科学探索精神的光辉！闪烁着科学探索精神的光辉！1、原子核的构成、原子核的构成5.1.1 请同学们阅读教材请同学们阅读教材P2“交流研讨交流研讨”栏目，栏目，据据表中的数据表中的数据,各小组讨论汇报并回答下列问题各小组讨论汇报并回答下列问题:微微 粒粒电电 子子 质质 子子 中中 子子质量（质量（kg）9.10910311.67310271.6751027相对质量相对质量0.0054841.0071.0

10、08电量电量/C1.60210191.60210190电荷电荷-1+10（1）在原子中，质子数、核电荷数、核外电子数之间存在什么关系？（2）原子的质量由哪些微粒决定？（3）忽略电子质量，原子的相对质量与质子数、中子数有什么关系？原子的构成原子的构成： 每一个质子带每一个质子带 电荷电荷 相对质量约为相对质量约为 ，质子的数目决定，质子的数目决定 中子不带电，相对质量约为中子不带电，相对质量约为 围绕原子核作高速运动，每个电子带围绕原子核作高速运动，每个电子带原子 电荷。电荷。 相对质量为一个质子（中子）的 。 最外层电子数目决定 。 质量数： 定义： 核电荷数（Z） 质 量 数（A） 一般用符

11、号 表示一个质量数 A 为、质子数为 Z 的原子。 原子核 核外电子质子中子一个单位正电荷1元素的种类1一个单位负电荷1/1836元素的化学性质质子数(Z)核外电子数质子数(Z)中子数(N)XAZ原子核内质子数和中子数取近似整数值的相对原子质量之和2、核素核素【回顾回顾】 元素的种类是由原子核内的质子数决定的。元素是具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。【质疑质疑】 同种元素原子的质子数相同，那么，中子数是否也相同呢?P4 “观察思考” 三种不同的氢原子三种不同的氢原子 【比较比较】三种氢原子结构的异同。三种氢原子结构的异同。【质疑质疑】它们是不是同一种元素？它们是不是同一种元素？2.

12、核素元素：元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称核素：核素：人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 称为核素。称为核素。同位素同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素。为同位素。 H H H它们是同一种元素它们是同一种元素吗？它们的原子结构有什么异同？吗？它们的原子结构有什么异同？1112131H.1H.1H即氕即氕(H).氘氘(D).氚氚(T)就称为氢元素的就称为氢元素的三种核素三种核素.231(1)(1)元素元素:

13、8 O168O178O18(2)(2)核素核素:氢氢元素三种核素元素三种核素: 氕氕 氘氘 氚氚1HHH11123(3)(3)同位素同位素:质子数质子数相同而相同而中子数中子数不同的同一元素的不同的同一元素的不同不同核素核素互互称为同位素称为同位素三者关系三者关系:核素核素核素核素 元素元素(同位素同位素)【迁移与应用迁移与应用】1请你描述构成原子的各种微请你描述构成原子的各种微粒与元粒与元 素、核素间的关系。素、核素间的关系。2请你描述元素、核素、同位请你描述元素、核素、同位素间的素间的 关系关系.1H.1H.1H即氕即氕(H).氘氘(D).氚氚(T)就称为氢元素的就称为氢元素的三种核素三种

14、核素.231原原 子子氕（氕（ ）氘（氘（ ）氚（氚（ ） 名名 称称 氢氢重重 氢氢超重氢超重氢 符符 号号HDT 质子数质子数111中子数中子数012 质量数123氢元素的三种核素氢元素的三种核素H21H21H31同位素性质：同位素性质：a.同位素的同位素的化学性质化学性质相同，相同，物理性质物理性质有一定差别。有一定差别。b.天然存在的同一元素的各同位素所占的原子百天然存在的同一元素的各同位素所占的原子百分组成不变。分组成不变。应用：应用： 金属探伤金属探伤 消除静电消除静电 治疗肿瘤治疗肿瘤 示踪原子，跟踪研究化学反应示踪原子，跟踪研究化学反应 作核燃料作核燃料 用用14C考古考古 环

15、保治污等环保治污等元素的相对原子质量元素的相对原子质量1、定义：、定义：由各种天然核素相对原子量与其原子百分组由各种天然核素相对原子量与其原子百分组成计算出的平均值成计算出的平均值 。2、计算式：、计算式： M M1n1 % M2n2 % M3n3 % 同位素同位素Cl的相对原子质量为的相对原子质量为34.969，在自然界占，在自然界占75.77%(原子数的百分含量原子数的百分含量)，Cl为为36.966，在自然，在自然界 中 占界 中 占 2 4 . 2 3 % ， 则， 则 C l 的 相 对 原 子 质 量 为 ：的 相 对 原 子 质 量 为 ：34.96975.77%36.96624

16、23% 35.45 思考：计算元素的相对原子质量还可以用哪些方法？思考：计算元素的相对原子质量还可以用哪些方法？用质量数代替核素的相对原子质量，求其平均值。用质量数代替核素的相对原子质量，求其平均值。 元元 素素 核核 素素 同同 位位 素素 概念概念 范围范围 特性特性 实例实例具有相同核电具有相同核电荷数荷数(质子数质子数)的同类原子的的同类原子的总称总称宏观概念，对宏观概念，对同类原子而言，同类原子而言，既有游离态又既有游离态又有化合态有化合态主要通过形主要通过形成的单质或成的单质或化合物来体化合物来体现现H、O具有相同数目的具有相同数目的质子和一定数目质子和一定数目的中子的一种原的中

17、子的一种原子子微观概念，对微观概念，对某种元素的一某种元素的一种原子而言种原子而言不同的核素可能不同的核素可能质子数相同，或质子数相同，或中子数相同，或中子数相同，或质量数相同，或质量数相同，或各类数均不相同各类数均不相同1 H、2 H、3 H+、 12 C、24 Mg不同不同核素核素质子数相同而中子数不同的质子数相同而中子数不同的同一元素的原子或同一元素同一元素的原子或同一元素的不同核素的不同核素微观概念，对某种元素的原微观概念，对某种元素的原子而言。因同位素的存在而子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类使原子种类多于元素种类同位素质量数不同，化学性同位素质量数不同，化学性质相同；天

18、然同位素所占原质相同；天然同位素所占原子百分含量一般不变；同位子百分含量一般不变；同位素构成的化合物如素构成的化合物如H20、D20、T20物理性质不同，但化学物理性质不同，但化学性质相同性质相同1 H、2 H、3 H为为H的同位素的同位素同位素、元素、同素异形体的比较：同位素、元素、同素异形体的比较：元素元素同位素同位素同素异形体同素异形体定义定义对象对象广义的原子广义的原子原子原子单质单质定义定义具有相同核电荷数具有相同核电荷数的同的同一类一类原子的总原子的总称称质子数相同，中质子数相同，中子数不同的同一子数不同的同一元素的元素的不同不同原子原子由同种元素组成由同种元素组成的结构和性质不的

19、结构和性质不同的单质同的单质实例实例HC11H、21H、31H金刚石与石墨金刚石与石墨氧气与臭氧氧气与臭氧区别与联系：区别与联系：1、联系：同位素属于同一元素的原子；联系：同位素属于同一元素的原子；同素异形体由同一元素的原子构成。同素异形体由同一元素的原子构成。2、区别：同位素有、区别：同位素有1800余种，元素只有余种，元素只有100多种。多种。亚原子粒子简介：亚原子粒子简介： 人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾经也叫基本粒子人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾经也叫基本粒子, , 近些年越来越多的文献就将其叫粒子。迄今科学上发现的粒子已达数百近些年越来越多的文献就将其

20、叫粒子。迄今科学上发现的粒子已达数百种之多。种之多。 与化学相关的某些亚原子粒子的性质与化学相关的某些亚原子粒子的性质名称名称 符号符号质量质量/u/u电荷电荷/e/e电子电子 质子质子 中子中子 正电子正电子 粒子粒子 粒子粒子光子光子ep ne+ 5.4861041.0073 1.0087 ( (氦原子的核氦原子的核) ) ( (原子核射出的原子核射出的e e- -) ) ( (原子核射出的电磁波原子核射出的电磁波 ) ) 1105.48610412 10夸克简介夸克简介名称名称 下夸克下夸克 上夸克上夸克 奇夸克奇夸克 粲夸克粲夸克 底夸克底夸克 顶夸克顶夸克符号符号 d u s c b

21、 t电荷电荷 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3质量质量 均为质子的均为质子的1/100或或1/200 质子的质子的 200倍倍发现年代发现年代 1974 1977 1995某些最重要的夸克某些最重要的夸克 根据根据 1961 1961 年由盖尔年由盖尔- -曼（曼（Gell M-Mann）建立的新模型，）建立的新模型， 质子质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的，和中子都是由更小的粒子夸克组成的， 但现有的理论还不能预言但现有的理论还不能预言 ( (当然更不用说从实验上证明当然更不用说从实验上证明) )电子是可分的。电子是可分的。原子核外电子排布原子核外电子排布 原子结

22、构原子结构第第2课时课时宏观、微观运动的不同宏观、微观运动的不同宏观物体宏观物体微观粒子微观粒子质量质量很大很大很小很小速度速度较小较小很大（接近光速）很大（接近光速）位移位移可测可测位移、能量位移、能量不可同时测定不可同时测定能量能量可测可测轨迹轨迹可描述可描述（画图或函数描述）（画图或函数描述）用电子云描述用电子云描述（用出现机会的大小描述）（用出现机会的大小描述）电子云电子云电子云电子云：是用统计的方法对核外：是用统计的方法对核外电子运动规律所作的一种描述。电子运动规律所作的一种描述。描述方法描述方法：用点的密度大小表示：用点的密度大小表示电子在某处出现机会的多少。电子在某处出现机会的多

23、少。过程过程：给原子拍照。：给原子拍照。 结果结果：很像在原子核外有一层疏：很像在原子核外有一层疏密不等的密不等的“云云”。理解电子云理解电子云 注意：每一个注意：每一个小黑点只代表电小黑点只代表电子在该处出现一子在该处出现一次，并不代表有次，并不代表有一个电子。一个电子。 一个点没有多大一个点没有多大意义，众多点的意义，众多点的疏密不同才有意疏密不同才有意义。义。核外电子分层排布核外电子分层排布 电子按能量高低在核外分层排布。电子按能量高低在核外分层排布。1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高排排 布布 规规 律律 电子总是尽先排布在能电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。量最低

24、的电子层里。 每个电子层最多只能排每个电子层最多只能排布布2n2个电子。个电子。 K层为最外层时，最多层为最外层时，最多只能容纳只能容纳2个电子。个电子。 其它各层为最外层时，其它各层为最外层时，最多只能容纳最多只能容纳8个电子。个电子。 次外层最多不超过次外层最多不超过18个个电子。电子。K L MN O P2 8 183250 2n21 2 3 4 5 6稀有气体元素原子电子层排布稀有气体元素原子电子层排布核电核电荷数荷数元素元素名称名称元素元素符号符号各电子层的电子数各电子层的电子数KLMNOP最外层电最外层电子数子数2氦氦He2210氖氖Ne28818氩氩Ar288836氪氪Kr281

25、88854氙氙Xe2818188886氡氡Rn2818321888各层最多电子数各层最多电子数281832?原子结构示意图原子结构示意图1原子结构示意图原子结构示意图2金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。 元素化合价原子最外层电子数目失去（或得到）电子的数目Na +1 1 1Mg +22 2O -26 2Cl-1 7 1根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子的数目和该原子的最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化合价，将结果填入下表： 一些元素的原子得失电子的情况Na2O、MgO、NaCl、MgCl2课堂练

26、习课堂练习11.下列原子结构示意图中下列原子结构示意图中,正确的是正确的是:2.某元素原子的原子核外有三个电子层某元素原子的原子核外有三个电子层,最外层有最外层有4个电子个电子,该原子该原子核内的质子数为核内的质子数为:A.14 B.15 C.16 D.173.下列叙述正确的是下列叙述正确的是:A.电子在原子核外作高速圆周运动电子在原子核外作高速圆周运动B.电子云示意图中的小黑点表示一个电子电子云示意图中的小黑点表示一个电子C. 次外层电子数一定是次外层电子数一定是2或或8D.最外层只有一个电子的原子不一定是碱金属元素的原子最外层只有一个电子的原子不一定是碱金属元素的原子A.B.C.D.答案：

27、答案：1.B 2.A 3.D课堂练习课堂练习2 1.根据下列叙述根据下列叙述,写出元素名称并画出原子结构示意图。写出元素名称并画出原子结构示意图。 （1）A元素原子核外元素原子核外M层电子数是层电子数是L层电子数的层电子数的1/2；_ （2）B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍；倍；_ （3）C元素的次外层电子数是最外层电子数的元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4；_ 2.X和和Y是原子序数小于是原子序数小于18的元素，的元素，X原子比原子比Y原子多原子多1个个电子层；电子层；X原子的最外层中只有原子的最外层中只有1个电子；个电子；Y原子的

28、最外原子的最外层电子层中有层电子层中有7个电子。这两种元素形成的化合物的化个电子。这两种元素形成的化合物的化学式是学式是_.答案：答案：1.(1) 硫硫 2 8 4 (2) 硼硼 2 3 (3) 氖氖 2 8 2. NaF原子的发现史公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。 1.道尔顿原子模型(1803年）2.汤姆生原子模型（1904年）3.卢瑟福原子模型（1911年）4.波尔原子模型(1913年）5.电子云模型（量子力学模型）（19271935年）道尔顿原子模型 原子是组成物质的基本粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。汤姆生原子模型 原子是

29、一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。卢瑟福原子模型 原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。它的周围沿着不同的轨道运转，就象行星环绕太阳运转一样。波尔原子模型 电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。电子云模型现代物质结构学说。波粒二象性。根据原子光谱和理论分析根据原子光谱和理论分析核电荷数为核电荷数为120的元素原子核外电子层排布的元素原子核外电子层排布CaK+352 8 18 72 8 1

30、8 7Br补充练习11.某元素原子核外L层电子数是其它层电子数之和的2倍，则该元素的核电荷数为： A.6 B.8 C.12 D.162.两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在核电荷数为110的元素中。满足上述关系的元素共有： A.1对 B.2对 C.3对 D.4对3.A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5个，则A与B形成的化合物的化学式为： A. A2B3 B. BA2 C. AB4 D.B3A2答案：1.AC 2.B 3.D 补充练习2有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的核电荷数依次增大，且均小于20，其中X、Z是金属元素，V和Z元素原子的最外层都只有一个电子，W和Y元素原子的最外层电子数相等，且W元素原子L层电子数是K层电子数的3倍，X元素原子的最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的一半。由此可推知（填元素符号）： V是_W是_X是_Y是_Z是_答案：H、O、Al、S、K