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能層與能級
原子光譜
第一章 原子結構與性質
1.認識核外電子的運動特點。通過認識原子結構及核外電子排布，辨識微觀粒子的運動狀態不同于宏觀物體的運動狀態。
2.知道電子運動的能量狀態具有量子化的特征(能量不連續)，電子可以處于不同的能級，在一定條件下會發生激發與躍遷。
3.知道原子光譜形成的原因，能論證核外電子運動的能量特點。
回顧原子結構模型發展簡史
英國化學家道爾頓（J.Dalton）把原子從一個撲朔迷離的哲學名詞變為化學中具有確定意義的實在微粒，并提出了原子論
1904年，湯姆孫（J.J.Thomson）在發現電子的基礎上提出了原子結構的"葡萄干布丁"模型，開始涉及原子內部的結構
1911年，英國物理學家盧瑟福（E.Rutherford）根據 α 粒子散射實驗提出了原子結構的核式模型。
丹麥科學家玻爾（N.Bohr）于 1913年根據原子光譜實驗，進一步建立起核外電子分層排布的原子結構模型。
20世紀 20年代中期建立的量子力學理論，使人們對原子結構有了更深刻的認識，從而產生了原子結構的量子力學模型。
問題1：結合所學，請畫出鈉原子原子結構示意圖，談談你對原子結構的認識。
問題2：研究核外電子排布的實驗依據是什么？
研究原子結構的方法——原子光譜
研究原子結構的方法——原子光譜
許多物質都能夠吸收光或發射光，人們常常利用原子光譜儀將物質吸收的光或發射的光的頻率（或波長）和強度分布記錄下來得到光譜。
【思考】如果原子結構真如盧瑟福的核式模型所描述的那樣，根據經典的電動力學觀點，圍繞原子核高速運動的電子一定會自動且連續地輻射能量，最終坍塌到原子核上。
原子的光譜應當是連續光譜，即波長的變化呈連續分布。
盧瑟福原子結構核式模型推論
那么，實際情況如何呢?
研究原子結構的方法——原子光譜
氫原子光譜是由具有特定波長、彼此分立的譜線組成的線狀光譜。
在一個被抽成真空、兩端含有電極的玻璃管中充入低壓氫氣，然后在兩個電極上施加高壓，使氫原子在電場的激發下發光，發出的光經過三棱鏡分光后得到如圖所示的氫原子光譜圖。
尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾
核外電子分層排布的原子結構模型
問題3：原子光譜是如何產生的？
K
L
M
N
基態氫原子：處于能量最低狀態的氫原子。
K
L
M
N
能量
基態原子吸收能量，其中的電子會發生躍遷，由于電子躍遷，原子處于比基態能量高的狀態，形成激發態原子。
問題3：原子光譜是如何產生的？
不同元素原子的電子發生躍遷時可以吸收不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子吸收光譜。
鋰、氦、汞的吸收光譜
特征:亮背景、暗線、線狀不連續
K
L
M
N
能量
光
K
L
M
N
激發態
基態
光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。
問題3：原子光譜是如何產生的？
問題3：原子光譜是如何產生的？
不同元素原子的電子發生躍遷時可以發射不同的光，用光譜儀可以攝取各種原子的發射光譜。
鋰、氦、汞的發射光譜
各種原子的吸收光譜或發射光譜，總稱為原子光譜。
特征:暗背景、亮線、 線狀不連續
問題4：原子光譜的應用
（1）發現新元素
（3）檢驗元素
不同元素的焰色試驗
（2）鑒定元素
在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。
1、元素Na的焰色試驗呈黃色，從能量變化的角度其光譜類型屬于
A.發射光譜 B.吸收光譜
C.連續光譜 D.線狀光譜
2.請解釋鉀、鈉產生焰色及焰色不同的原因。
鉀、鈉及其化合物在火上灼燒時，原子中的電子吸收能量，電子從基態躍遷到激發態后，電子不穩定，電子很快躍遷到較低能量的激發態乃至基態時，能量以光的形式釋放出來。而釋放的光的波長在可見光范圍內，因而能使火焰呈現不同的焰色。
鉀、鈉的原子結構不同電子躍遷是能量變化不同，所以產生的火焰不同
核外電子分層排布的原子結構模型
（1）成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實。
（2）闡明了原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷，而電子所處的軌道的能量是量子化的。
尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾
問題5：回憶所學，核外電子運動特點和排布規律是什么？
①含有多個電子的原子里，電子分別在能量不同的區域內運動
②核外電子是分層排布的
③離核較近的電子，能量較低，離核較遠的電子，能量較高。
能級與能層
1、 能層——電子層
(1)分類依據：
(2)能層的表示方法及各能層最多容納的電子數
2n2
在多電子的原子中，核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，
可以將核外電子分成不同的能層。
能層
一
二
三
四
五
六
七
符號
K　?
L　?
M　?
N　?
O
P
Q
最多電子數
?
　?
2=2×12
8=2×22　
18=2×32
32=2×42
50=2×52
72=2×62
98=2×72
能級與能層
1、 能層——電子層
(3)核外電子的排布規律：
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
①先排能量低的電子層，再排能量高的電子層，由里往外。

②每一層最多容納電子數：2n2個。
③最外層電子數不超過8個（K層為最外層時不超過2個）。
④次外層電子數不超過18個，倒數第三層不超過32個。
問題6：分析鈉原子光譜時發現：即便是相同的兩個能層之間發生電子躍遷，也會出現多條譜線。對于這個現象，你會提出何種假設？
鈉原子光譜
多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同。
還可以把一個能層分為不同能級。
2、 能級
在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能 ，還可以把它們分成 。
不同
能級
(1)分類依據：
能層是樓層
能級是樓梯的階梯
能量越來越高
同一能層各能級
能量越來越高
2、 能級
(2)符號 ：任一能層的能級都是從 s 能級開始，依次稱p、d、f、g能級……
能級數=該能層序數
在同一能層中，能級的能量高低是ns{72833802-FEF1-4C79-8D5D-14CF1EAF98D9}電子層n
能級數
1
s
2
s、p
3
s、p、d
4
s、p、d、f
n
n
能層
K
L
M
N
O
能級
…
最多容納電子
…
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
2
2
6
2
6
10
2
6
14
10
2
6
2
8
18
32
2n2
s能級最多容納的電子數為2
p能級最多容納的電子數為6
d能級最多容納的電子數為10
f能級最多容納的電子數為14
(3)能級表示方法及各能級最多容納的電子數
各能級可容 納的最多電子數依次為1、3、5、7……的二倍
不同能層中符號相同的能級所容納的最多電子數 。
相同
問題7：第五能層最多可以容納多少個電子？
分別容納在哪些能級中？各能級最多容納多少個電子？
各能級最多容納的電子數為：
5s能級 2×1=2
5p能級 2×3=6
5d能級 2×5=10
5f能級 2×7=14
5g能級 2×9=18
總計50個電子，與前面能層的計算結果相同。
(1)2d表示L層上的d能級(　　)
(2)同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小(　　)
(3)s能級的能量一定比p能級的能量低(　　)
(4)各能級最多可容納的電子數按s、p、d、f……的順序依次為自然數中的奇數序列1、3、5、7……的2倍(　　)
(5)4s、4p、4d、4f能級的能量的高低順序為E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)(　　)
×
√
×
×
√

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