师：同学们好，今天我们来学习高二化学选择性必修二《物质结构与性质》第一章第一节《原子结构》第一课时。本节课的学习目标有三点：一、知道电子运动的能量状态具有量子化特征，能从电子跃迁角度初步解释原子光谱的形成；二、通过分析核外电子能量，理解基态与激发态的含义及关系；三、依据光谱实验事实，认识原子结构与核外电子排布，理解能层、能级及两者间的关系。
首先，请看一段用原子摆拍的世界上最小电影《男孩和他的原子》，这段视频为我们呈现了生动形象的原子。现在，我们一起来回顾原子的相关知识。
原子是化学反应中不可再分的基本微粒，是化学变化中的最小粒子，化学反应的实质就是原子的重新组合。原子在化学反应中不可分割，但在物理状态下可以分割。原子由原子核与核外电子组成，原子核由带正电荷的质子和不带电的中子组成，所以质量数等于质子数加中子数。特别要注意的是，氢原子中只有质子和电子，没有中子。在原子中，原子核所带的正电荷数即核电荷数，等于质子所带电荷数，每个质子带一个单位正电荷。又因为原子核内质子数与核外电子数相等，所以在原子中，核电荷数等于质子数，等于核外电子数，这就是原子虽有带电粒子，但整体不显电性的原因。
各电子层最多能容纳(2n2)个电子，最外层电子数不超过8个，K层为最外层时不超过2个，次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个。核外电子总是尽量先排满能量最低、离核最近的电子层，然后才由里往外依次排在能量较高的电子层，失电子时总是先失最外层电子。需要注意，以上几点相互联系，不能孤立理解，必须同时满足各项要求。
从道尔顿模型认为原子是坚实不可再分的实心球，到波尔模型的电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动，再发展到电子云模型，人类对原子结构的认识过程漫长而艰辛。正是无数探索者的努力，让人类对事物的认识一步步走向深入，越来越接近事物本质。
已知决定元素化学性质的主要因素是原子最外层电子数，所以在化学中我们特别关注核外电子的排布规律和方式。我们无法像开头视频中那样直接观察原子结构，那么研究核外电子排布的实验依据是什么呢？科学家在探索过程中，发现原子光谱是认识原子结构的工具之一。
光谱是如何形成的呢？以氢原子光谱为例，在真空管中充入少量氢气，通过高压放电，氢气分解为氢原子发光。用棱镜或光栅把光按波长或频率展开，获得波长和强度的记录，这就是光谱。
根据光对应的波长可将光分类，波长从短到长依次分为紫外光区、可见光区、红外光区。可见光区波长大概在380 - 780纳米，取光谱中可见区部分就是可见光光谱。不同颜色的可见光对应不同波长，不同波长对应不同频率，也就对应不同能量。比如，紫光波长约为390 - 435纳米，红光波长为622 - 760纳米，红光波长较长，能量较小；紫光波长较短，能量较大。可见光光谱上的竖线称为谱线，连在一起的光带叫连续光谱，有几条离散谱线的光谱叫线状光谱。
氢原子光谱为什么是离散的谱线而不是连续的呢？氢原子发射光谱是离散且有特征波长的谱线，说明电子存在跃迁且释放相同的能量。谱线不连续，说明能量是量子化的。能量量子化意味着能量是一份一份特定值，不可分割、不连续，电子按能量分层排布。处于最低能量的原子叫基态原子，当电子跃迁到较高能级时，就变成激发态原子。相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。
光是电子跃迁释放能量的重要形式。不同原子的电子发生跃迁时，可以发射不同波长的光，用光谱仪可以摄取各种原子的发射光谱；不同原子的电子发生跃迁时，也可以吸收不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的吸收光谱。发射光谱和吸收光谱总称为原子光谱。发射光谱的特征是暗背景、亮线、线状、不连续；吸收光谱的特征是亮背景、暗线、线状、不连续。同种气体中性原子的光谱都是线状光谱。每种元素都有特定的谱线，如同条形码，在吸收光谱和发射光谱中，同种元素谱线位置一样。
原子光谱有哪些应用呢？历史上，许多元素是通过原子光谱发现的，比如铯和镓，其光谱图中有特征的蓝光和红光，它们的拉丁文名称也由此而来。又如稀有气体He，原意是太阳元素，1868年通过分析太阳光谱发现，最初人们以为它只存在于太阳，后来才在地球上发现。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，这种方法灵敏度高，称为光谱分析。利用其特定颜色还可做焰色实验检验元素。在日常生活中，我们看到的许多可见光，像2008年北京奥运会的脚印烟花、广州灯光节时小蛮腰的激光、香港街头的霓虹灯、荧光、LED灯光等，都与原子核外电子跃迁释放能量有关。
相信同学们已经对原子光谱有了一定认识，请思考并完成第一题。下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱，其中图1、3、5是原子由基态转化为激发态时的吸收光谱，图2、4、6是原子由激发态转化为基态时的发射光谱。不同元素的原子光谱上特征谱线不同，同种元素谱线位置在吸收光谱和发射光谱中是一样的，所以用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接，分别是1 - 6、3 - 4、2 - 5相连。