人类对原子结构的认识

发布 2021-05-30 04:18:28 阅读 9781

六、教学过程。

科学家对物质结构的研究证实,原子由质子、中子、电子等微粒构成,而这些微粒中还包含着更小的微粒。有了对原子及其结构的认识,人们就更好地探索物质的组成、结构、性质及应用。下面,我们就来了解原子结构模型的演变过程。

板书】一、原子结构模型的演变。

师:下面请同学们结合初中所学的知识,自主阅读教材27-28页“交流与讨论”中的内容,在阅读的过程中归纳:原子结构模型的演变有那几个阶段?

每个阶段的代表人物是哪位科学家?其主要观点是什么?

生:阅读教材内容,汇报上述内容。

师:2023年,道尔顿依据元素化合时的质量比例的关系提出原子是不可再分的实心小球;1904,汤姆生发现原子中存在电子,提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型;在这之后,卢瑟福根据α粒子散射现象,提出了带核原子结构模型;而玻尔则在研究氢原子光谱时,引入了量子论观点,大胆提出了行星轨道式原子模型;20世纪初,科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律,提出必须用量子力学模型描述核外电子的运动。

板书】道尔顿→汤姆生→卢瑟福→玻尔→量子力学。

师:知道了原子结构模型的大体演变过程之后,我们不禁思考到了这样一个问题:常见元素原子的核外电子排布是怎样的呢?

板书】二、原子核外电子排布。

师:首先请大家回忆一下,原子是由什么构成的?

生:原子是由原子核和核外电子构成的。

师:现在人们已经知道原子是由原子核与核外电子构成的,而除氢原子外,所有的原子都是有多个电子的,那么这些多个的核外电子是如何排布在原子核周围的呢?请同学们阅读教材29页图1—27几种原子的核外电子排布,看看核外电子的排布有没有什么规律?

生:核外电子是分层排布的。

师:对于多电子原子,可以近似认为电子在原子核外是分层排布的。这在我们的初中阶段都已经学过了,我们可以从图中这六个原子的电子排布看出,它们的核外电子都是在最内层最多只排了2个电子,而第二层最多排了8个电子,第三层,最多也只可以排布8个电子。

所以我们说这每一层的电子排布数也是有规律的,不是任意排布的,就像同学们围坐在一起时,每一层都已经放了规定数量的椅子,如果这一层的椅子已经被别的同学坐满了,那你就只能坐到外面一层空着的椅子上了。具体规律在化学必修2中会详细学习。

师:同学们可能也已经发现了,如果用图1—27这样的图来表示核外电子排布是很麻烦的,那我们用原子结构示意图来简化表示原子的核外电子排布。

师:其中核电荷数前面的正号表示原子核带正电,而核外电子的第一层、第二层、第三层分别叫做k层、l层、m层。

板书】师:稀有气体也叫惰性气体,具有稳定的化学性质。那么我们就想到,稀有气体稳定的化学性质是不是跟他们的核外电子排布有关呢?

答案是肯定的。正是因为稀有气体的最外层电子达到了8电子的稳定结构(对he来说是2个电子),才使它们有了惰性,不容易发生化学反应。那么,像he、ne、ar这样的元素,它们本身就达到了稳定的结构,而其它多数原子并没有达到稳定的核外电子排布结构,当这些原子碰撞在一起的时候,会怎么样呢?

让我们先来看一段动画。

多**演示】氧化镁的形成过程。

师:从刚才这段动画中,我们看到在镁和氧碰撞过程中,镁原子最外层的两个电子失去后达到了的稳定的核外电子排布,相反的,氧原子则是得到了这两个电子但结果同样是达到了这样的稳定结构,最终生成了氧化镁。

板书】2、氧化镁的形成过程。

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oo2-师:这就是从微观角度分析由单个原子形成化合物的过程。不仅是氧化镁,很多活泼金属与活泼非金属之间都是通过这种得失电子的方式来形成化合物的。

活泼金属诸如钠、镁、铝等,由于这些原子的最外层电子数较少,与活泼非金属反应时易失去最外层的电子,而氧、氟、氯等活泼非金属最外层电子数较多,与活泼金属反应时易得到电子。但无论是活泼金属失电子,还是活泼非金属得电子,它们都有一个共同的特性,请同学来回答是什么?

生:形成稳定的电子层结构。

师:它们都趋向于达到最外层8电子结构,就像ne、ar等惰性元素一样的稳定结构,而原子核并不发生变化。根据这一条规律,请同学们来**一下书本30页上的“问题解决”。

生:思考、答题(教师巡视,启发,指导)

师:根据学生的做题情况,总结。

师:从刚才的练习中,我们可以得出什么结论呢?

师:元素的化合价和得失电子数目一样;金属元素原子最外层电子数与失电子数相等;非金属原子最外层电子数与得电子数之和为8。

元素的化合价与其在反应中得失电子的数目的确有一定的关系,而得失电子数又与最外层电子数有一定的关系,这种关系我们可以总结为金属元素的正化合价等于失电子数,也等于最外层电子数,非金属元素的负化合价的绝对值与得电子数相等,也就是8减去最外层电子数。

板书】3、元素化合价与原子得失电子数目的关系。

正化合价=失电子数=最外层电子数。

负化合价 ︳=得电子数=8-最外层电子数

师:这里我们要注意一点:金属元素一般为正价,而非金属元素既可以为正价也可以为负价,这里所说的负化合价是指非金属元素的最低价态。

师:现在我们知道了原子最外层电子与原子的化学性质密切相关,化学反应是外层电子的得失行为。原子是由原子核和核外电子构成的,那么原子核又由哪些微粒构成呢?

板书】三、原子核的组成。

师:科学研究证明,绝大多数原子的原子核由质子和中子构成。而原子呢,我们已经知道了是由原子核和核外电子构成的,所以组成原子的微粒可以表示为这样的关系。

板书】1、原子的构成。

质子。原子核。

原子中子。核外电子。

师:质子、中子、电子是构成原子的三种粒子,我们说,粒子一般带有电荷,也具有质量,那么这三种粒子的质量大小、带电情况有什么差异?与原子的带电量和质量又有什么关系呢?

请大家阅读课本31页的表1—7中质子、中子和电子的质量、相对质量及电量的关系,能得出什么规律?

师:我们从中可以看出两条规律。一条规律是关于电量的:

中子不带电荷,质子带正电、电子带负电,它们的带电量相同,我们把一个质子或一个电子所带的电量作为一个单位的电荷,所以1个质子带一个单位正电荷,一个电子带一个单位负电荷,而中子不带电,又因为整个原子呈现电中性,所以原子中各微粒有如下关系:核电荷数=质子数=原子核外电子数。

板书】质子:一个单位正电荷。

原子核。中子:不带电。

原子 电中性) 核外电子:一个单位负电荷。

核电荷数=质子数=原子核外电子数。

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