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第1課時(shí) 原子結(jié)構(gòu) 核素
第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
化學(xué)
1.了解原子結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量數(shù)、元素、核素、同位素、相對(duì)原子質(zhì)量的概念。
2.初步形成將元素在周期表中的位置與元素組成微粒的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來的能力。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
重點(diǎn)、難點(diǎn)：
同位素、質(zhì)量數(shù)和的含義。
學(xué)習(xí)重難點(diǎn)
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道爾頓模型(1803年)：
堅(jiān)實(shí)的、不可再分實(shí)心球
湯姆孫原子模型（1904年）：
平均分布著正電荷的粒子，鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成中性原子。
盧瑟福原子模型（1911年）：
中心有一個(gè)帶正電荷的核，電子在它的周圍沿著不同軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，就像行星環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。
玻爾原子模型（1913年）：
電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速圓周運(yùn)動(dòng)。
原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程
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現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說
材料一：現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說認(rèn)為原子由原子核與核外電子構(gòu)成，電子在原子核外無確定軌道，而是按概率分布在原子核周圍空間形成電子云，電子云的分布及變化決定了原子的化學(xué)性質(zhì)以及原子間的相互作用和化學(xué)鍵的形成等。
電子云模型等現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說的建立，使人們能夠更深入地理解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化的本質(zhì)，推動(dòng)了化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，為材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了重要的理論基礎(chǔ) 。
材料引入
電子云模型
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材料二：自然界中的碳元素有多種同位素，碳-14是其中一種放射性同位素，它會(huì)以一定的速率進(jìn)行衰變。
通過測(cè)量古代生物遺體或文物中碳- 14的剩余含量，并與正常大氣中碳- 14的含量進(jìn)行對(duì)比，再根據(jù)碳-14的衰變規(guī)律，就可以計(jì)算出該生物死亡或文物制作的年代，從而為考古學(xué)研究提供重要的時(shí)間依據(jù)。
材料引入
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氫彈制造
氫彈是利用核聚變反應(yīng)釋放巨大能量的一種核武器。在氫彈制造中，氫的同位素氘和氚是關(guān)鍵燃料。
碳- 14考古原理
材料引入
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原子
原子核
質(zhì)子：相對(duì)質(zhì)量近似為1，帶1個(gè)單位正電荷
中子：相對(duì)質(zhì)量近似為1，不帶電
核外電子：帶1個(gè)單位負(fù)電荷，質(zhì)量很小(可忽略不計(jì))
質(zhì)子
電子
中子
知識(shí)回顧
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參考數(shù)據(jù)：
①1個(gè)核外電子的質(zhì)量：9.10×10-31 kg
②1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量：1.6726231 × 10-27 kg
③1個(gè)中子的質(zhì)量：1.6749286 ×10-27 kg
知識(shí)回顧
課堂探究
一、質(zhì)量數(shù)
概念：
如果忽略電子的質(zhì)量，將原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值。常用A表示。
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一、質(zhì)量數(shù)
分析構(gòu)成原子的各微粒的電性及其質(zhì)量情況。
構(gòu)成原子的粒子 電子 質(zhì)子 中子
電性和電量 1個(gè)電子帶1個(gè)單位的負(fù)電荷 1個(gè)質(zhì)子帶1個(gè)單位的正電荷 不顯電性
質(zhì)量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27
相對(duì)質(zhì)量 (電子與質(zhì)子質(zhì)量之比) 1.007 1.008
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一、質(zhì)量數(shù)
從表格得出原子的質(zhì)量主要取決于哪種微粒？
構(gòu)成原子的粒子間的兩個(gè)關(guān)系
原子質(zhì)量主要集中在原子核上，所以，原子質(zhì)量主要由質(zhì)子和中子的質(zhì)量決定。
①質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。
②質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)。
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一、質(zhì)量數(shù)
在化學(xué)上，我們?yōu)榱朔奖愕乇硎灸骋辉印Ｔ谠胤?hào)的左下角標(biāo)出其質(zhì)子數(shù)，左上角標(biāo)出質(zhì)量數(shù)，即。
質(zhì)量數(shù)
質(zhì)子數(shù)
元素符號(hào)
S
16
32
質(zhì)量數(shù) A=32
質(zhì)子數(shù) Z=16
中子數(shù) N=32-16=16
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一、質(zhì)量數(shù)
練習(xí)，填寫表格
粒子符號(hào) 質(zhì)子數(shù)(Z) 中子數(shù)(N) 質(zhì)量數(shù)(A) 用X表示
①O 8 18
②Al 14 27
③Ar 18 22
④Cl
⑤H
10
13
17
1
18
0
40
35
1
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二、核素
科學(xué)研究證明，同種元素原子的原子核中，中子數(shù)不一定相同。如組成氫元素的氫原子，就有以下三種。
原子符號(hào) 質(zhì)子數(shù) 中子數(shù) 氫原子的名稱和簡(jiǎn)稱
氕(H)
氘(D)
氚(T)
1
0
1
1
1
2
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二、核素
概念：
把具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子稱為核素。
上面的和就是三種核素。
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三、同位素
和之間我們把它們互稱為什么？
同位素：質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子(即同一元素的不同核素互稱為同位素)。
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三、同位素
【問題1】什么是元素？到目前為止，人們已發(fā)現(xiàn)了118種元素，能否說已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了118種原子？
元素是具有相同核電荷數(shù)（即質(zhì)子數(shù)）的一類原子的總稱。例如，所有質(zhì)子數(shù)為1的原子都屬于氫元素。
不能說發(fā)現(xiàn)了118種原子。因?yàn)橥环N元素可能有多種同位素。同位素是質(zhì)子數(shù)相同但中子數(shù)不同的原子。
例如，氫元素有三種同位素，分別是氕（不含中子）、氘（含1個(gè)中子）和氚（含2個(gè)中子）。所以原子的種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于元素的種類。
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三、同位素
同位素的特性
①同位素在元素周期表里占據(jù)同一位置。
②同一元素的各種同位素的物理性質(zhì)有差異，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。
③在天然存在的某種元素中，不論是游離態(tài)，還是化合態(tài)，各種同位素所占的豐度(各核素所占的百分比)一般是不變的。
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三、同位素
[生活實(shí)例]
氫的同位素
氕：是水和有機(jī)物組成部分。
氘：核聚變?cè)希糜谥圃於喾N高科技產(chǎn)品。
氚：用于制造氫彈。
氧 – 18：
作科研示蹤劑，也用于體育科學(xué)中評(píng)估能耗。
氙 – 128：
生產(chǎn)碘 - 125用于醫(yī)學(xué)診斷和治療、科研實(shí)驗(yàn)。
放射性同位素應(yīng)用于診斷和治療疾病
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四、相對(duì)原子質(zhì)量
什么是原子的相對(duì)原子質(zhì)量？如何計(jì)算原子的相對(duì)原子質(zhì)量？
相對(duì)原子質(zhì)量的定義：
原子的相對(duì)原子質(zhì)量是以一種碳原子（碳 - 12）質(zhì)量的為標(biāo)準(zhǔn)，其他原子的質(zhì)量跟它相比較所得到的比。
相對(duì)原子質(zhì)量的算法是：Ar(X)=
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四、相對(duì)原子質(zhì)量
【問題1】原子(核素)的相對(duì)原子質(zhì)量是不是就是該元素的相對(duì)質(zhì)量？
不是，因?yàn)橐环N元素可以有多種原子(核素)。
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四、相對(duì)原子質(zhì)量
[練習(xí)]
的相對(duì)原子質(zhì)量為34.969，在自然界的含量為75.77%，的相對(duì)原子質(zhì)量為36.966，在自然界的含量為24.23%，
則氯元素的相對(duì)原子質(zhì)量是　　　　　　，
氯元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量是　　　　　。
【解析】氯元素的相對(duì)原子質(zhì)量=34.969×75.77%+36.966×24.23%≈35.453。
氯元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量=35×75.77%+37×24.23%=35.484 6≈35.5。
35.453
35. 5
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四、相對(duì)原子質(zhì)量
注意：
1.在元素周期表中所查到的相對(duì)原子質(zhì)量就是元素的相對(duì)原子質(zhì)量。
2.元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量是我們?cè)谟?jì)算中常用的。
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五、陰、陽離子結(jié)構(gòu)
填寫下列表格并思考離子的核外電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、電荷數(shù)之間的關(guān)系。
粒子符號(hào) 質(zhì)子數(shù)(Z) 質(zhì)量數(shù)(A) 中子數(shù)(N) 電荷數(shù) 核外電子數(shù)
11 23
17 37
12
1
10
20
1
18
結(jié)論：陽離子中核外電子數(shù)＝ － ；
陰離子中核外電子數(shù)＝ ＋ 。
質(zhì)子數(shù)
電荷數(shù)
質(zhì)子數(shù)
電荷數(shù)
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五、陰、陽離子結(jié)構(gòu)
(1)一個(gè)信息豐富的符號(hào)解讀
A——質(zhì)量數(shù)
Z——核電荷數(shù)或質(zhì)子數(shù)
n——離子所帶的電荷數(shù)
b——化學(xué)式中原子的個(gè)數(shù)
(2)粒子中的數(shù)量關(guān)系
①分子或原子：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)
②陽離子Xn＋：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＋n
③陰離子Xn－：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)－n
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六、原子核外電子排布
[材料分析]
根據(jù)數(shù)據(jù)分析電子運(yùn)動(dòng)的特征：
①速度：炮彈 2 km/s，人造衛(wèi)星 7.8 km/s，宇宙飛船 11 km/s，氫核外電子2.2×108 m/s；
②乒乓球半徑：4×10-2 m；原子半徑：約10-10 m。
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六、原子核外電子排布
[材料分析]
電子在原子核外是如何運(yùn)動(dòng)的？多電子的原子呢？有沒有什么規(guī)律呢？
繞核運(yùn)動(dòng)，電子質(zhì)量小；運(yùn)動(dòng)空間小；運(yùn)動(dòng)速度快。
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六、原子核外電子排布
1.電子層
(1)概念：在含有多個(gè)電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
我們把不同的區(qū)域簡(jiǎn)化為不連續(xù)的殼層，也稱作電子層。
(2)不同電子層的表示及能量關(guān)系
各電子層 由內(nèi)到外 電子層數(shù) 1 2 3 4 5 6 7
字母代號(hào) K L M N O P Q
離核遠(yuǎn)近 由近到遠(yuǎn) 能量高低 由低到高 課堂探究
六、原子核外電子排布
2.電子分層排布
(1)能量最低原理
核外電子總是優(yōu)先排布在能量最低的電子層里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的電子層里，即按K→L→M→N……順序排列。
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六、原子核外電子排布
(2)電子層最多容納的電子數(shù)
①第n層最多容納2n2個(gè)電子。
如K、L、M、N層最多容納的電子數(shù)分別為2、8、18、32。
②最外層電子數(shù)目最多不能超過8個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過2個(gè))。
③次外層最多能容納的電子數(shù)不超過18個(gè)。
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六、原子核外電子排布
3.核外電子排布的表示方法
原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖
粒子符號(hào)
原子核
質(zhì)子數(shù)(或核電荷數(shù))
電子層
該電子層上的電子數(shù)
+11
2 8 1
Na
【練習(xí)1】
高鐵動(dòng)車車廂禁止吸煙，高鐵裝有的離子式煙霧傳感器具有穩(wěn)定性好、靈敏度高的特點(diǎn)，其主體是一個(gè)放有镅()放射源的電離室。下列關(guān)于的說法正確的是（ ）
A.核外電子數(shù)為95
B.質(zhì)子數(shù)為146
C.質(zhì)量數(shù)為146
D.中子數(shù)為95
課堂練習(xí)
A
【練習(xí)2】
一種中子數(shù)為9的氧原子的質(zhì)量數(shù)為____，核外電子數(shù)為____，其二價(jià)氧離子的質(zhì)量數(shù)為____，核外電子數(shù)為____。
課堂練習(xí)
17
8
17
10
【練習(xí)3】
太空探索器常用制成的核電池提供動(dòng)力，該钚原子的中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為（ ）
A.238
B.144
C.94
D.50
課堂練習(xí)
D
【練習(xí)4】
與Na＋具有相同電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的微粒是（ ）
A.OH－
B.H2O
C.CH4
D.
課堂練習(xí)
D
課堂小結(jié)
謝謝大家

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