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第一章原子结构与性质1.1.1能层与能级基态与激发态原子光谱新人教化学选择性必修二《物质结构与性质》
激光是20世纪以来继核能、信息技术、生物技术等之后人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”。激光的产生与原子核外电子跃迁释放能量有关。
温故知新:原子核结构的演变“葡萄干布丁”模型(汤姆生1904)电子分布在均匀的同样多的正电荷连续体内实心球模型(道尔顿1803)原子是坚实不可再分的12行星(核式)模型(卢瑟福1911)质量主要集中在核上,电子沿不同轨道运转3电子分层排布模型(波尔1913)核外电子在特定轨道上绕核高速运动4电子云模型(薛定谔1926)电子只能用概率大小来描述在某处出现的可能性5
一、能层1、能层(1)概念:多电子原子的核外电子的能量是不同的,按电子的能量差异,可以将核外电子分成不同的能层。电子层能层用n表示
(2)表示方法及各能层最多容纳的电子数能层一二三四五六七符号K?L?M?N?OPQ最多电子数2=2×128=2×22?18=2×3232=2×42?50=2×5272=2×6298=2×72能层越高,电子的能量越高。能量的高低顺序为E(K)E(L)E(M)E(N)E(O)E(P)E(Q)。①能量规律②数量规律每层容纳的电子数不超过2n2(n为能层序数)
玻尔——核外电子分布分层排布的原子结构模型①原子中的电子在具有确定能层上绕原子核运动,并且不辐射能量②在不同能层上运动的电子具有不同的能量(E),而且能量值是不连续的③只有当电子从一个轨道(Ei)跃迁到另一个轨道(Ej)时,才会辐射或吸收能量
二、基态与激发态原子光谱1、能量最低原理原子的电子排布遵循能量最低原则使整个原子的能量处于状态最低2、基态原子与激发态原子原子基态原子(稳定)激发态原子(不稳定)处于最低能量处于较高能量吸收能量释放能量
基态原子激发态原子吸收能量释放能量能量较高能量最低3、光谱与光谱分析基态KLMN激发态KLMN能量能量KLMN光KLMN不稳定吸收能量电子跃迁释放能量光能量能量基态激发态激发态原子不稳定,易能量变为基态原子,其能量可转化为。释放光E=hv思考:为什么钠的焰色试验出现黄光?锂为紫红色?
不同元素的原子,电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的发射光谱或吸收光谱,总称原子光谱。发射光谱:暗背景、亮线吸收光谱:亮背景、暗线4、原子光谱频率相同,线状不连续。【思考】(1)同一元素发射光谱和吸收光谱有什么异同?Li、He、Hg发射光谱Li、He、Hg吸收光谱
钠原子中处于n=4的状态上的核外电子跃迁到n=3的状态,会产生多条谱线,为什么?同一能层的不同电子所具有的能量存在差异
三.能级(1)分类依据:在多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能,还可以把它们分成。不同能级能层是楼层,能级是楼梯的阶梯(电子亚层)(2)符号:任一能层的能级都是从s能级开始,依次称p、d、f、g能级……ns、np、nd、nf...(n代表能层)能级数=该能层序数第一能层有__个能级,即____第二能层有__个能级,即_______1s2s、2p12
能层KLMNO能级…最多容纳电子…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p2262610261410262818322n2s能级最多容纳的电子数为2p能级最多容纳的电子数为6d能级最多容纳的电子数为10f能级最多容纳的电子数为14(3)表示方法及各能级最多容纳的电子数
1、在每一能层中,能级符号的顺序是:ns、np、nd、nf……(n代表能层)2、任一能层的能级总的从s能级开始:能级数=该能层序数5、不同能层中,能级的能量高低是1s2s3s4s….3、各能级所在能层的取值ns(n≥1)np(n≥2)nd(n≥3)nf(n≥4)4、每一能层最多可容纳2n2个电子,以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍2p3p4p…6、在同一能层中,能级的能量高低是nsnpndnf……【归纳与拓展】
四、原子光谱的应用(1)发现新元素如:铯(1860年)和铷(1861年),其光谱中有特征的篮光和红光。1868年科学家们通过太阳光谱的分析发现了稀有气体氦。在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
(2)检验元素不同元素的焰色试验光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
(3)生产生
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