第1章原子结构与元素周期律

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1、第1章原子结构与元素周期律第一篇物质结构基础第1章原子结构与元素周期系[教学要求]　　1．掌握近代理论在解决核外电子运动状态问题上的重要结论：电子云概念，四个量子数的意义，s、p、d原子轨道和电子云分布的图象。　　2．了解屏蔽效应和钻穿效应对多电子原子能级的影响，熟练掌握核外电子的排布。　　3．从原子结构与元素周期系的关系，了解元素某些性质的周期性。[教学重点]　　1．量子力学对核外电子运动状态的描述。　　2．基态原子电子组态的构造原理。　　3．元素的位置、结构、性质之间的关系。[教学难点]　　1．核外电子的运动状态。　　2．元

2、素原子的价电子构型。[教学时数]8学时[教学内容]　　1-1道尔顿原子论（自学）原子论发展简史:古希腊哲学家德谟克利特（Democritus)臆想出原子是物质最小的，不可再分的，永存不变的微粒。17至18世纪，波意耳第一次给出了化学元素的定义-用物理方法不能再分解的最基本的物质组分。1732年，尤拉提出自然界存在多少种原子，就有多少种元素。1785年，拉瓦锡用实验证明了质量守恒定律-化学反应发生了物质组成的变化，但反应前后物质的总质量不变。1797年，希特发现了当量定律。1799年，普鲁斯特发现了定比定律。19世纪初，道尔顿创立

3、了化学原子论。1805年，英国科学家道尔顿（JohnDalton1766-1844）：把元素和原子两个概念真正联系在一起，创立了化学原子论：每一种化学元素有一种原子；同种原子质量相同，不同种原子质量不同；原子不可再分；一种不会转变为另一种原子；化学反应只是改变了原子的结合方式，使反应前的物质变成反应后的物质。倍比定律：若两种元素化合得到不止一种化合物，这些化合物中的元素的质量比存在整数倍的比例关系。瑞典化学家贝采里乌斯（J.J.Berzelius1779-1848）：确定了当时已知元素的原子量，发明了元素符号。　　　　　　　1-

4、2相对原子质量（原子量）1-2-1元素、原子序数和元素符号　　十九世纪原子分子论建立后，人们认识到一切物质都是由原子通过不同的方式结合而构成的。在氧气、氧化镁、水、二氧化硫、碳酸钙等性质各不相同的物质中都合有相同的氧原子，于是元素的概念被定义为："同种的原于叫元素"。元素是在原子水平上表示物质组分的化学分类名称。　原子核组成的奥秘被揭开以后，人们通过科学实验发现：同种元素的原子核里所含的质子数目是一样的，但中子数却可以不同。如自然界中氧元素的原子有99.759%是由8个质子和8个中于组成的816O)，有0.037％是由8个质子和

5、9个中子组成的(817O)，0.204%是由8个质子和10个中子组成的(818O)。因为中于数不同，所以同一元素可以有原子质量不同的几种原子，但决定元素化学性质的主要因素不是原于质量而是核外电子数，核外电子数又决定于核内的质子数即核电荷数，所以质子数相同的一类原子，共化学性质基本是相同的。元素---具有一定核电核数的原子。原子序数---按元素的核电核数进行排序所得的序号。元素符号---　　迄今为止，人们已经发现的化学元素有109种(但第108号元素尚待最后认定)，它们组成了目前已知的大约五百万种不同物质。宇宙万物都是由这些元素的

6、原子构成的。　　必须注意的是，我们不要把元素、单质、原子三个概念彼此混淆。元素和单质是宏观的概念。单质是元素存在的一种形式(自由态或称游离态)。某些元素可以形成几种单质，譬如碳的同素异性体有金刚石、石墨两种；硫的同素异性体有正交硫、单斜硫、无定形硫和弹性硫等。元素只能存在于具体的物质(单质或化合物)中，脱离具体的物质，抽象的元素是不存在的。从这个角度看，元素和单质既有联系又有区别。原子是微观的概念，而元素是一定种类的原子的总称。元素符号既表示一种元素也表示该元素的一个原子。在讨论物质的结构时，原子这个概念又有量的涵义。如氧原子可

7、以论个数，也可以论质量。但元素没有这样的涵义，它指的是同一种类的原子。譬如：水是由氢氧两种元素组成的，水分子中含有两个氢原子和一个氧原子，而绝不能说成水分子中含有两个氢元素和一个氧元素。1-2-2核素、同位素和同位素丰度1.核素---具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子称为核素。例：16O、17O、18O核素。它可以分为稳定核素和放射性核素；还可以分为单核素元素和多核素元素。　具有多种核素的元素称多核素元素。氧元素等都是多核素元素，天然存在的钠元素，只有质子数为11，中于数为12的一种钠原子1123Na，即钠元素只有23

8、Na一种核素，这样的元素称单一核素元素。　　2.同位素---具有相同核电核数，不同中子数的核素互称同位素。例,氢的3种同位素氕，氘，氚。　　3.同位素丰度---某元素的各种天然同位素的分数组成（原子百分比）。　　4.同量素(同重异序素):质子数和中子数不同,质量