物質結構與性質

關于物質結構與性質第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二化學研究的是構成宏觀物體的物質。一、研究物質的組成與結構；二、研究物質的性質與變化。

物質的組成與結構決定了物質的性質與變化；物質的性質改變是物質的組成與結構發(fā)生了變化的結構。那么，物質的組成與結構如何決定性質呢？第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二物質的組成與結構如何決定性質呢？1、鐵易生銹，真金不怕火煉等事例說明了什么問題？為什么？2、O2和O3是同素異形體，空氣中的O2是須臾不能離開的，而空氣中的O3多于1.2mg/L則有害；CO易燃，CO2卻能滅火。這由說明了什么問題？為什么？3、分子式為C2H6O的物質可能有圖示兩種結構，前者與水互溶而后者不能。這又說明了什么問題？第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二4、下圖所示兩種物質：前者是第一種用于醫(yī)學的磺胺藥，為什么服用此藥后可殺死細菌？5、下圖所示是鮑魚及其剖面圖，圖中標出了它的兩層不同結構的殼。你能說出這兩層殼的功用是什么嗎？為什么？第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二小結：1、原子的組成與結構決定性質：鐵易生銹、鈉易與一些物質反應。-----原子結構與性質2、分子的組成與結構決定性質：對氨基苯磺酰胺（磺胺藥）和對氨基苯甲酸

21世紀化學的重要課題：模擬生物體中酶的結構創(chuàng)造具有酶的性質的物質。-----分子結構與性質第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二3、晶體的組成與結構決定性質：金剛石和石墨方解石和霰石

-----晶體結構與性質分子結構原子結構晶體結構結構性質決定第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二請閱讀P2你知道嗎？學習物質結構的知識，可以幫助我們更好地解釋和預測物質的性質與變化；原子結構與元素性質的關系（專題2）；化學鍵理論（專題3）；分子的空間結構（專題4）第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二交流與討論：P3科學研究的方法——實驗方法、模型化方法、科學假設、論證方法等。實驗技術——光譜方法、衍射實驗方法等。第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二二、研究物質結構的意義：閱讀課本P4~5，結合學案進行總結。第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二探索物質的微觀結構原子是怎樣誕生的呢？第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二開天辟地——原子的誕生

——宇宙大爆炸1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。大爆炸后兩小時，誕生了大量的H、少量的He及極少量的Li，然后經過長或短的發(fā)展過程，以上元素發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批的合成了其他元素。第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二

1、宇宙中最豐富的元素是那一種？宇宙年齡有多大？地球年齡有多大？2、你認為[科學史話]中普魯特的推理是符合邏輯的嗎？1、氫元素宇宙中最豐富的元素占88.6%（氦1／8），另外還有90多種元素，宇宙年齡距今約140億年，地球年齡已有46億年。思考與交流

回答2、不符合，科學假設不同于思辨性推測。第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二1.現代大爆炸宇宙學理論宇宙大爆炸大量氫少量氦極少量鋰其他元素原子核的熔合反應約2h后誕生于2.氫是宇宙中最豐富的元素，是所有元素之母。3.所有恒星仍在合成元素，但這些元素都是已知的。4.地球上的元素絕大多數是金屬，非金屬（包括稀有氣體）僅22種。小結第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二一、探索物質的微觀結構人類對原子結構的認識——人類探索原子結構的歷史：德謨克利特；道爾頓；阿伏伽德羅?！咏Y構模型的演變：古希臘原子；道爾頓；湯姆生；盧瑟福；玻爾模型；以奧地利物理學家薛定諤為代表的電子云模型。第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二1.古希臘原子論2.道爾頓原子模型(1803年)3.湯姆生原子模型(1904年)4.盧瑟福原子模型(1911年)5.玻爾原子模型(1913年)6.電子云模型(1926年)不同時期的原子結構模型:第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二1.古希臘原子論古希臘哲學家

原子是最小的、不可分割的物質粒子。原子之間存在著虛空，無數原子從古以來就存在于虛空之中，既不能創(chuàng)生，也不能毀滅，它們在無限的虛空中運動著構成萬物。（Democritus，約公元前460年—前370年）原子第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二原子是由哪些基本微粒構成的？構成原子的各種微粒是否帶有電荷？為什么原子是電中性的？構成原子的各種微粒在數量上有什么規(guī)律？這些微粒的體積和質量有什么特點？談談你對原子結構的認識第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二微粒電子原子核質子中子質量(Kg)9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相對質量0.00054841.0071.008電量(C)1.602×10－191.602×10－190電荷－1+10第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二人類對原子結構的認識第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二1.原子概念的起源

公元前5世紀，當時的哲學家在探討一滴水是否可以無限次分割的問題，有一種觀點認為：水無論進行多少次分割，它都是水，而古希臘哲學家德謨克利特卻提出了不同的觀點，他認為：水或者任何一種物質，都不能無限次的分割，它們在若干次分割以后，最終會得到一種不可再分的基本微粒。德謨克利特把它們叫做原子。（原子一詞來源于希臘語，是不可分的意思。）第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二1.原子概念的起源德謨克利特猜測，宇宙由虛空和原子構成；每一種物質由一種原子構成，如水由水原子構成，鐵由鐵原子構成；原子是物質最小的、不可再分的、永存不變的微粒。他甚至臆想了原子的形狀和大小——水原子是表面光滑的圓球因而水易于流動，油原子表面粗糙因而油流動緩慢，香氣原子輕而易揮發(fā)……第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二2.原子結構模型的演變

實心圓球體(1)19世紀初，英國科學家道爾頓提出近代原子學說，他認為原子是微小的不可分割的實心球體。第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二(2)

1897年，英國科學家湯姆生發(fā)現了電子。

1904年提出“葡萄干面包式”的原子結構模型。即：原子帶正電的部分應充斥整個原子，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置，正象葡萄干嵌在面包中那樣，這就是原子的葡萄干面包模型。

第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二在1911年前后，新西蘭出生的物理學家盧瑟福把一束變速運動的α粒子（質量數為4的帶2個單位正電荷的質子粒）射向一片極薄的金箔。

現象：1.大多數α粒子能穿透金箔而不改變原來的的運動方向2.一小部分α粒子改變了原來的運動方向3.有極少數α粒子被彈了回來

α粒子散射實驗第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二α粒子散射實驗第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二①原子是由帶電正荷的粒子和帶負電的粒子組成。②帶正電荷的粒子體積很小。③帶負電的粒子在（相對于帶正電荷的體積來說）較大的范圍運動。第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二(3)1911年英國物理學家盧瑟福（湯姆生的學生）提出了原子結構的有核模型。第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二(4)1913年丹麥物理學家玻爾（盧瑟福的學生）引入量子論觀點，提出電子在一定軌道上運動的原子結構模型——行星模型第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二

玻爾的原子結構模型理論也不是十分完美，在解釋氫以外的多電子原子的光譜線時，就只能做出近似的估計，無法定量計算?？茖W家們經過13年的艱苦修改、驗證、論證，終于在1925年～1926年，在玻爾原子結構模型的基礎上發(fā)展成為原子的量子力學模型，其核心是薛定諤波動方程。該模型已經受了半個多世紀的考驗。第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二(5)電子云模型（幾率說）第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學說湯姆生：“葡萄干面包式”模型盧瑟福：帶核原子結構模型玻爾：原子軌道模型現代量子力學模型18031904191119131926原子結構的發(fā)展歷史第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二電子運動統(tǒng)計規(guī)律的形象描述：電子云模型微觀粒子的運動特征薛定諤波動方程的提出，標志著近代量子力學理論的建立。它可以計算出電子云徑向分布和角度分布。（幾率說）第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二2、近代化學發(fā)展里程（4）1869年后門捷列夫揭示元素周期律；（1）18世紀，波義耳（化學之父）

最早提出元素的科學定義；（2）19世紀初，道爾頓提出了原子學說；（3）1811年阿伏加德羅提出分子說；（5）1901年約瑟夫·湯姆生提出原子的葡萄干面包模型；（6）1909年,盧瑟福提出原子的有核模型。（原子之父）第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二（7）對有機物認識的進展：（8）物理學上的重大發(fā)現：碳原子的四價碳原子成鍵的立體構型分子中價鍵的飽和性有機合成可“按圖索驥”電子氫原子光譜元素的放射性量子力學（微觀粒子具有波粒二象性）確立。量子力學是研究原子和分子結構的理論基礎。第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二紅外光譜儀電子顯微鏡原子吸收光譜儀X射線衍射儀（9）實驗方法上的改進：第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二宏觀物體的運動特征：可以準確地測出它們在某一時刻所處的位置及運行的速度；可以描畫它們的運動軌跡。微觀物體的運動特征：核外電子質量小，運動空間小，運動速率大。無確定的軌道，無法描述其運動軌跡。無法計算電子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空間某處出現的機會的多少。核外電子運動的特征第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二原子核外電子的運動特征可用統(tǒng)計（圖示）的方法研究電子在核外出現的概率。

電子云——電子在核外空間一定范圍內出現的機會的大小，好像帶負電荷的云霧籠罩在原子核周圍，人們形象的稱為電子云。

電子云圖中小黑點的疏密表示___________。第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二原子結構示意圖：鎂原子（Mg)原子核質子數電子層該層上的電子數第一層倒數第一層最外層次外層電子層數為_______層。第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二依據上頁的原子結構示意圖，回憶你所知道的原子的核外電子排布規(guī)律。？回顧原子核外電子的運動特征第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二電子云·能量越高。離核越遠；分層運動（排布）；QPONMLK7654321第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二氫原子電子云的特點:（1）呈球形對稱。（2）在離核近處密度大，離核遠處密度小。（3）在離核近處單位體積的空間電子出現的機會多，在離核遠處單位體積的空間電子出現的機會少。第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二一、電子層二、原子軌道三、原子軌道伸展方向四、電子的自旋狀態(tài)在多電子原子中，原子核外電子的運動狀態(tài)不同，人們從以下四個方面描述原子核外電子的運動狀態(tài)。第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二一、電子層（又稱能層）n：原子核外電子的運動特征電子層序數（n）1234567符號KLMNOPQ離核越來越遠，能量越來越高在含有多個電子的原子中，電子的能量往往是不同的。人們根據電子的能量差異和主要運動區(qū)域的不同，認為核外電子分別處于不同的電子層上。第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二

實驗和量子力學研究表明，處于同一電子層的原子核外電子，也可以在不同類型的原子軌道上運動。同一個電子層上的電子的能量都相同嗎？？第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二二、原子軌道——電子亞層軌道的類型不同，軌道的形狀也不同。用s、p、d、f分別表示不同形狀的軌道。物理意義：表示電子云的形狀。第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二s軌道：球形第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二p軌道：紡錘形第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二d原子軌道是花瓣形的；f軌道形狀更復雜。第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二原子核外電子的運動特征原子軌道的表示方法：第四電子層：有四種形狀，決定有四種類型軌道。

記作4s，4p，4d，4f

表示為ns，np，nd，nf等。第一電子層：只一種形狀——球形對稱，只有s軌道，記作1s。第二電子層：有二種形狀，有二種類型軌道，分別記作2s、2p。第三電子層：有三種形狀，分別是：球形，紡錘形，花瓣形，有三種類型軌道。分別記作3s，3p，3d。原子軌道種類數與電子層序數相等，即n層有n種軌道。第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二形狀相同的原子軌道在原子核外空間還有不同的伸展方向。你知道嗎？第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二三、軌道的伸展方向：p軌道在空間有x、y、z3個伸展方向，所以p軌道含3個軌道，分別記作：px、py、pz。s軌道是球形對稱的，只有1個軌道d軌道有5個伸展方向，有5個軌道，f軌道有7個伸展方向，有7個軌道。物理意義：表示電子云在空間的伸展方向。與能量無關。第五十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期二（4）電子自旋：原子核外電子還有一種稱為“自旋”的運動。