人类对原子结构的认识
一、 教学目标
1)知识与技能：1、通过了解原子结构模型演变的历史，
2、了解部分典型元素原子的核外电子排布
3、通过氧化镁的形成知道化学反应的本质。
4、知道原子的构成，核素、质量数、同位素的概念。
2)过程与方法：1、从氧化镁的形成推知其它常见离子化合物的形成原因。
2、能用原子结构示意图来表示核外电子排布。 3、掌握质量数和元素符号的表示法，构成原子的粒子间的关系，各种粒子间的求算方法。
3)情感态度与价值观：1、体验科学家探索原子结构的艰难过程，认识实验、
假说、模型等科学方法对化学研究的作用。
2、养成观察能力和抽象思维能力，树立世界的物质性、
物质的可分性的辨证唯物主义观点。
二、 教学重难点
1、重点：镁和氧气发生化学反应的本质
原子在化学反应中通过电子得失形成稳定结构的过程；
构成原子的粒子间的关系及核素、同位素的概念。
2、难点：镁和氧气发生化学反应的本质；
构成原子的粒子间的求算方法；
元素、核素、同位素之间的关系及概念的区别，
三、 教学过程
【引入】展示一张荷叶上水滴的美图，提问：在你眼里看到的是什么？ 【学生活动】水滴
【教师活动】没错，但是在科学工作者的眼里，它是由许多的水分子构成的。那
么，为什么人们热衷于探究物质内部的结构？因为结构是决定物质性质的，而性质就直接关乎物质的用途。回忆一下：购成物质的基本粒子有哪些？
【学生活动】分子、原子、离子。 【教师活动】而分子又是由原子构成的，离子又是带电的原子或原子团，而原子，
则是大家都非常熟悉的一名词，但人类对原子的认识和探索已经历了2500多年的漫长历史，直到20世纪80年代，科学家用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子，才对原子结构有了进一步的认识，为什么人类早期对原子结构的探索如此艰难呢？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
【教师活动】人们对物质微观结构的探究有着漫长的历史，早在公元前5世纪，
古希腊哲学家德谟克利特就指出物质是由很小的不可分割的粒子构成，首次提出原子的名称。后来随着社会发展科技进步，人们对原子结构的认识层层深入，逐渐清晰起来。
【自主阅读】下面请同学们自主阅读教材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？
【多媒体演示】 模型 年代 依据 道尔顿 1803 元素化合时的质量比例的关系 原子是不可再分的实心小球 汤姆生 1904 发现电子 卢瑟福 1911 α粒子散射 玻尔 1913 氢原子光谱 量子力学 1926 近代科学实验 主要内容 葡萄干面包式 含核模型 行星轨道式原子模型 量子力学 【PPT】道尔顿（原子学说） 汤姆生（西瓜模型，发现电子） 卢瑟福（核式，发现原子核） 波尔（轨道模型，H光谱）
卢森堡等人（电子云，量子力学）
【教师活动】科学的探索道路是艰辛漫长的，认识是不断深入，不断进步的。后
4位科学家，都为师生关系。能站在前人的肩膀上，大胆突破，推陈出新，这就是科学工作者的气质。今天我们也要站在巨人的肩膀上，来进一步学习原子结构。
【提问】首先请大家回忆一下，原子是由什么构成的？ 【学生活动】原子是由原子核和核外电子构成的。
【教师活动】阅读课本P29图1-27 几种原子的核外电子排布，回答多电子原子
的核外电子排布的规律。
【学生活动】原子核外电子是分层排布的，原子的核外电子数越多，占据的电子
层越多。
【教师活动】为了更形象简单地表示某种原子的核外电子排布，我们可以用“原
子结构示意图”来表示原子的结构。以Mg为例，结合板演分析讲解原子结构示意图的画法。
【板书】Mg +12 2 8 2
【讲解】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。
【练习】那么下面，就请同学们拿出纸笔，根据大屏幕上的1—18号元素的核外
电子排布，写一下除了书上这几种元素以外的元素的原子结构示意图。
【PPT】1~18号元素原子结构示意图，让学生校对自己写的结构。记忆1~18号
元素的原子结构示意图
【教师活动】多电子原子核外电子的排布并不是杂乱无章的，而是有一定的规律，
那么这个规律是什么呢？我们一起来找找看。观察分析稀有气体元素的原子核外电子排布，讨论核外电子排布的规律。 核电荷数 2 10 18 36 54 86 元素名称 氦 氖 氩 氪 氙 氡 各层最多电子数 元素符号 He Ne Ar Kr Xe Rn 各电子层的电子数 K L M N O P 最外层电子数 2 ? 2 8 8 8 8 8 2 8 2 8 8 2 8 18 8 2 8 18 18 8 2 8 18 32 ? 2 8 18 32 18 8 【投影】原子核外电子排布规律 1、能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最低的电子层里, 然后由往外，依次排在能量逐步升高的电子层里，即先排K层，排满K层后再排L层，排满L层后再排M层； 2、每个电子层最多只能容纳2n2个电子；
3、最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层时不能超过2个），次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。
【教师活动】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。
【PPT演示】氧化镁的形成过程
【教师活动】从动画中，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2、8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2、8这样的稳定结构，最终生成了氧化镁。
【板书】氧化镁的形成过程
失去两个电子 +12 2 8 +12 2 8 2
＋
Mg Mg2 得到两个电子
+8 2 8 +8 2 6
－ O O2 【教师活动】最外层电子数不为8，因此可能失去电子或者得到电子转变为稳定
结构——最外层为8（氢原子变为0或2 ）个电子。一般最外层电子数小于4个的多为金属，在化学反应中容易失电子；最外层电子数大于等于4个的多为非金属，在化学反应中容易得电子。那最外层电子与元素化合价之间的关系是什么呢？
元素化合价在数值上等于原子失去或得到的电子数目（失为正，得为负）
【板书】原子最外层电子数与元素化合价的关系
①最外层电子数﹤4时，容易失去电子：化合价＝＋失去的电子数目
②最外层电子数≥4时，容易得到电子：化合价＝最外层电子数－8 【教师活动】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。
【教师活动】我们已知道原子很小但有质量，那么原子的质量到底有多大呢？不
同的原子质量各不相同，可以用现代科学仪器精确地测量出来。例如：一个碳原子的质量是：0．00000000000000000000000001993kg，即1.993×10-26kg。这样小的数字，书写、记忆和使用起来都很不方便。因此，在国际上，采用不同原子的相对质量——相对原子质量。我们已经知道原子是构成物质的一种微粒。它是由原子核和核外电子构成的。那原子核中又有哪些结构和性质呢？今天就让我们来认识原子核。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
【教师活动】原子的体积已经很小了，原子核在它里面，当然更小。如果假设原
子是一个庞大的体育场，那么，原子核则是位于场中央的一个小蚂蚁。在原子中，质子数、核电荷数、电子数有怎样的关系？
关系：质子数+种子数=质量数≈相对原子量 【教师活动】将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所
得的数值，我们称之为质量数。具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。我们在了解了原子的构成后，就要想办法来表示原子的组成。如果用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A表示原子的质量数，那么请大家用A ZX表示表1—8中原子的组成。
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【PPT演示】19 9F 11Na 13Al
【板书】质子数+种子数=质量数≈相对原子量
原子组成的表示形式 质量数—A
质子数—Z X —元素符号
核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素
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【PPT图片】1H 1H 1H的原子结构
【教师活动】找出其中相同的地方和不同的地方
【学生活动】质子数相同，元素种类相同，都是氢元素，化学性质相同。 【教师活动】它们是否属于同一个原子？ 【学生活动】不是，是同位素
【教师活动】是的，质子数相同、中子数不同的核素叫做同位素
【板书】同位素：质子数相同、质量数（或中子数）不同的核素互为同位素 【教师活动】此外，我们常见的元素碳，也存在三种核素，它们的质子数都是6，
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中子数分别为6、7、8，可分别表示为12 6C、 6C、 6C，我们用来作为相对原子质量基准和物质的量基准时所用的C-12就是指质子数和中子数都为6的碳原子。
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【板书】碳元素存在三种核素：12 6C、 6C、 6C
【教师活动】学习了核素之后，让我们来梳理一下元素、同位素和核素这三者之间的区别和关系。
【PPT演示】 元素 同位素 质子数相同、质量数（或中子数）不同的同一元素的原子（即两同一不同） 微观概念。对某种元素的原子而言，因同位素的存在，所以原子种类多于元素种类 核素 具有一定质子数和中子数的某元素的原子 具有相同质子数的概同类原子的总称，与念 核外电子数无关 宏观概念。对同类原范子而言，既有游离态围 又有化合态 指具体的原子 【PPT演示】同位素应用于医学、工业、农业、能源等各领域的图片。 【小结】复习上课所讲的知识点，巩固内容，深化主题。
1.原子结构模型的转变 2. 原子核外电子的排布 3. 原子核的组成
【形成评价】
1、提出新的原子结构模型的基础是 （ ）
A、时间的变化 B、科学实验的进步 C、人们的猜想 D、理论的发展
2、用下面结构示意图的字母
+17 2 8 7 +12 2 8 2 +11 2 8 1 +18 2 8 8 A B C D