原子核外电子的运动状态.docx

原子核外电子排布
【学习目标】
知识与技能
了解元素原子核外电子排布的基本规律
会用原子结构示意图熟练表示1——18号元素，惰性气体，部分第四，五周期的主族元素的电子排布式，
在必修1的基础上，进一步认识卢瑟福和玻尔的原子结构模型，了解原子核外电子的运动状态。
在原子核外电子排布基本规律的基础上，进一步了解表述电子运动状态的四个要素，了解电子云，知道1——36号元素的电子排布式，轨道表示式，价电子排式。
过程与方法
学习运用实验，查阅资料等多种手段获取信息，运用比较、分类、归纳等方法对信息进行加工。
情感态度与价值观
体会化学发展史中化学家们追求真理的精神，培养问题意识与探究意识，提高逻辑思维能力，领悟科学发现的艰辛，了解科学发现的意义，培养科学精神
【教学重点】原子电子排布的规律
【教学难点】原子电子排布规律的探究
已有知识背景：
1、原子结构模型的演变过程
“原子结构模型”是科学家根据自己的认识对原子结构的形象描述，一种模型代表了人类某一阶段对原子结构的认识。人类认识原子结构的历史依次为：道尔顿的原子模型→汤姆生的原子模型→卢瑟福原子模型→波尔原子模型→现代量子力学、电子云模型。
公元前5世纪，我国墨翟曾经提出物质微粒说，他称物质的微粒为“端”，意思是不可分割的质点。但在战国时代，有一本著作《庄子·天下篇》中却提到了物质无限可分的思想。与此同时，公元前5世纪的古希腊哲学家德谟克里特把物质碎片小到不可再分的最小组成单位称为“原子”（意思是“不可分割”）。在他的观点中，原子是最微小的不可分割的物质微粒。
19世纪，化学家道尔顿进一步阐述了原子学说的基本观点：化学元素由非常微小的、不可分割的物质微粒——原子组成，原子在所有化学变化中均保持自己独特的性质；同一元素的所有原子，各方面性质相同，而不同元素的原子有自己独特的性质；元素的原子以简单数值比相结合时就发生化合。由此近代原子理论得以建立。然而，道尔顿的学说不能从化合比例决定原子的相对重量。1811年阿伏伽德罗提出了分子的概念（尽管当时不被人接受）。19世纪初原子分子学说的出现，是近代化学发展过程中的重要里程碑。
1897年，汤姆生在研究阴极射线的时候，发现了原子中电子的存在，这打破了“原子不可分割”的理念，明确地向人们昭示：原子是可以继续分割的，它有着自己的内部结构。汤姆逊当时因缺乏实验证据，于是通过想象勾勒出这样的图景：原子呈球状，带正电荷。而带负电荷的电子则一粒粒地“镶嵌”在这个圆球上。这样的一幅图画，就是史称的“葡萄干面包模型”。
1910年卢瑟福和学生们利用高能α粒子（质量数为4，带两个正电荷）去轰击一张极薄的金箔，想通过散射来确认“葡萄干面包”的大小和性质。但是不可思议的情况出现了：当一束平行的α—粒子射向一金属薄片时，穿过薄片的α—粒子绝大多数都是直线前进的，只有极少数（约万分之一）的α—粒子发生了偏转，其中有些α—粒子偏转的程度较大，甚至被反射回来。这样就发生了所谓的α—粒子散射现象。根据以上实验结果，可以得出以下结论：
（1）每个原子中央都有一个带正电荷的原子核，核外有若干电子绕核旋转。原子核和电子之间是十分敞空的，并存在着电场，电场把核和电子束缚在一起，形成相对稳定的原子。
（2）原子核所带的正电量与核外电子的负电总量相等。所以整个原子是电中性的。
（3）由于电子的质量很小，因此原子的质量几乎全部集中在原子核上。
但是，这个看似完美的模型却有着自身难以克服的严重困难。因为物理学家们很快就指出，带负电的电子绕着带正电的原子核运转，这个体系是不稳定的，两者之间会放出强烈的电磁辐射，从而导致电子一点点地失去自己的能量，作为代价，它便不得不逐渐缩小运行半径，直到最终“坠毁”在原子核上为止，整个过程用时不过一眨眼的工夫。
1913年，丹麦物理学家卢瑟福的学生玻尔在研究了氢原子光谱(原子中电子在能量变化时所发射或吸收的一系列光所组成的光谱。光谱是不连续的)后，根据量子力学观点，提出了新的原子结构模型，其要点有：（1）原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。（2）不同原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的，即量子化的。（3）原子核外电子可以在不同的轨道上发生跃迁。当电子吸收了能量（如光能、热能等）后，就会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道的电子不稳定，会回到能量较低的轨道上，就会发射出光子，发出光的波长取决于两个轨道的能量之差。
20世纪初，科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律，认识到原子核外电子的远动不遵循经典力学的原理，必须用量子力学的模型描述核外电子的远动。
1919年，卢瑟福用α粒子撞击氮原子核而发现质子；1932年，英国人查德威克用α粒子撞击铍原子核而发