物质结构与性质

关于物质结构与性质第1页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五化学研究的是构成宏观物体的物质。一、研究物质的组成与结构；二、研究物质的性质与变化。

物质的组成与结构决定了物质的性质与变化；物质的性质改变是物质的组成与结构发生了变化的结构。那么，物质的组成与结构如何决定性质呢？第2页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五物质的组成与结构如何决定性质呢？1、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问题？为什么？2、O2和O3是同素异形体，空气中的O2是须臾不能离开的，而空气中的O3多于1.2mg/L则有害；CO易燃，CO2却能灭火。这由说明了什么问题？为什么？3、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构，前者与水互溶而后者不能。这又说明了什么问题？第3页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五4、下图所示两种物质：前者是第一种用于医学的磺胺药，为什么服用此药后可杀死细菌？5、下图所示是鲍鱼及其剖面图，图中标出了它的两层不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么吗？为什么？第4页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五小结：1、原子的组成与结构决定性质：铁易生锈、钠易与一些物质反应。-----原子结构与性质2、分子的组成与结构决定性质：对氨基苯磺酰胺（磺胺药）和对氨基苯甲酸

21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶的结构创造具有酶的性质的物质。-----分子结构与性质第5页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五3、晶体的组成与结构决定性质：金刚石和石墨方解石和霰石

-----晶体结构与性质分子结构原子结构晶体结构结构性质决定第6页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五请阅读P2你知道吗？学习物质结构的知识，可以帮助我们更好地解释和预测物质的性质与变化；原子结构与元素性质的关系（专题2）；化学键理论（专题3）；分子的空间结构（专题4）第7页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五交流与讨论：P3科学研究的方法——实验方法、模型化方法、科学假设、论证方法等。实验技术——光谱方法、衍射实验方法等。第8页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五二、研究物质结构的意义：阅读课本P4~5，结合学案进行总结。第9页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五探索物质的微观结构原子是怎样诞生的呢？第10页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸第11页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五开天辟地——原子的诞生

——宇宙大爆炸1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。大爆炸后两小时，诞生了大量的H、少量的He及极少量的Li，然后经过长或短的发展过程，以上元素发生原子核的熔合反应，分期分批的合成了其他元素。第12页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五

1、宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地球年龄有多大？2、你认为[科学史话]中普鲁特的推理是符合逻辑的吗？1、氢元素宇宙中最丰富的元素占88.6%（氦1／8），另外还有90多种元素，宇宙年龄距今约140亿年，地球年龄已有46亿年。思考与交流

回答2、不符合，科学假设不同于思辨性推测。第13页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五1.现代大爆炸宇宙学理论宇宙大爆炸大量氢少量氦极少量锂其他元素原子核的熔合反应约2h后诞生于2.氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。3.所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知的。4.地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。小结第14页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五一、探索物质的微观结构人类对原子结构的认识——人类探索原子结构的历史：德谟克利特；道尔顿；阿伏伽德罗。——原子结构模型的演变：古希腊原子；道尔顿；汤姆生；卢瑟福；玻尔模型；以奥地利物理学家薛定谔为代表的电子云模型。第15页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五1.古希腊原子论2.道尔顿原子模型(1803年)3.汤姆生原子模型(1904年)4.卢瑟福原子模型(1911年)5.玻尔原子模型(1913年)6.电子云模型(1926年)不同时期的原子结构模型:第16页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五1.古希腊原子论古希腊哲学家

原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子之间存在着虚空，无数原子从古以来就存在于虚空之中，既不能创生，也不能毁灭，它们在无限的虚空中运动着构成万物。（Democritus，约公元前460年—前370年）原子第17页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五原子是由哪些基本微粒构成的？构成原子的各种微粒是否带有电荷？为什么原子是电中性的？构成原子的各种微粒在数量上有什么规律？这些微粒的体积和质量有什么特点？谈谈你对原子结构的认识第18页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五微粒电子原子核质子中子质量(Kg)9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相对质量0.00054841.0071.008电量(C)1.602×10－191.602×10－190电荷－1+10第19页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五人类对原子结构的认识第20页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五1.原子概念的起源

公元前5世纪，当时的哲学家在探讨一滴水是否可以无限次分割的问题，有一种观点认为：水无论进行多少次分割，它都是水，而古希腊哲学家德谟克利特却提出了不同的观点，他认为：水或者任何一种物质，都不能无限次的分割，它们在若干次分割以后，最终会得到一种不可再分的基本微粒。德谟克利特把它们叫做原子。（原子一词来源于希腊语，是不可分的意思。）第21页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五1.原子概念的起源德谟克利特猜测，宇宙由虚空和原子构成；每一种物质由一种原子构成，如水由水原子构成，铁由铁原子构成；原子是物质最小的、不可再分的、永存不变的微粒。他甚至臆想了原子的形状和大小——水原子是表面光滑的圆球因而水易于流动，油原子表面粗糙因而油流动缓慢，香气原子轻而易挥发……第22页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五2.原子结构模型的演变

实心圆球体(1)19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。第23页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五(2)

1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。

1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。即：原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正象葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的葡萄干面包模型。

第24页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五在1911年前后，新西兰出生的物理学家卢瑟福把一束变速运动的α粒子（质量数为4的带2个单位正电荷的质子粒）射向一片极薄的金箔。

现象：1.大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的的运动方向2.一小部分α粒子改变了原来的运动方向3.有极少数α粒子被弹了回来

α粒子散射实验第25页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五α粒子散射实验第26页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五①原子是由带电正荷的粒子和带负电的粒子组成。②带正电荷的粒子体积很小。③带负电的粒子在（相对于带正电荷的体积来说）较大的范围运动。第27页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五(3)1911年英国物理学家卢瑟福（汤姆生的学生）提出了原子结构的有核模型。第28页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五(4)1913年丹麦物理学家玻尔（卢瑟福的学生）引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型——行星模型第29页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五

玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，在解释氢以外的多电子原子的光谱线时，就只能做出近似的估计，无法定量计算。科学家们经过13年的艰苦修改、验证、论证，终于在1925年～1926年，在玻尔原子结构模型的基础上发展成为原子的量子力学模型，其核心是薛定谔波动方程。该模型已经受了半个多世纪的考验。第30页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五(5)电子云模型（几率说）第31页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五德谟克利特：朴素原子观道尔顿：原子学说汤姆生：“葡萄干面包式”模型卢瑟福：带核原子结构模型玻尔：原子轨道模型现代量子力学模型18031904191119131926原子结构的发展历史第32页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五第33页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五电子运动统计规律的形象描述：电子云模型微观粒子的运动特征薛定谔波动方程的提出，标志着近代量子力学理论的建立。它可以计算出电子云径向分布和角度分布。（几率说）第34页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五2、近代化学发展里程（4）1869年后门捷列夫揭示元素周期律；（1）18世纪，波义耳（化学之父）

最早提出元素的科学定义；（2）19世纪初，道尔顿提出了原子学说；（3）1811年阿伏加德罗提出分子说；（5）1901年约瑟夫·汤姆生提出原子的葡萄干面包模型；（6）1909年,卢瑟福提出原子的有核模型。（原子之父）第35页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五（7）对有机物认识的进展：（8）物理学上的重大发现：碳原子的四价碳原子成键的立体构型分子中价键的饱和性有机合成可“按图索骥”电子氢原子光谱元素的放射性量子力学（微观粒子具有波粒二象性）确立。量子力学是研究原子和分子结构的理论基础。第36页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五红外光谱仪电子显微镜原子吸收光谱仪X射线衍射仪（9）实验方法上的改进：第37页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。微观物体的运动特征：核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少。核外电子运动的特征第38页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五原子核外电子的运动特征可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。

电子云——电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。

电子云图中小黑点的疏密表示___________。第39页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五原子结构示意图：镁原子（Mg)原子核质子数电子层该层上的电子数第一层倒数第一层最外层次外层电子层数为_______层。第40页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五依据上页的原子结构示意图，回忆你所知道的原子的核外电子排布规律。？回顾原子核外电子的运动特征第41页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五电子云·能量越高。离核越远；分层运动（排布）；QPONMLK7654321第42页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五氢原子电子云的特点:（1）呈球形对称。（2）在离核近处密度大，离核远处密度小。（3）在离核近处单位体积的空间电子出现的机会多，在离核远处单位体积的空间电子出现的机会少。第43页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五一、电子层二、原子轨道三、原子轨道伸展方向四、电子的自旋状态在多电子原子中，原子核外电子的运动状态不同，人们从以下四个方面描述原子核外电子的运动状态。第44页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五一、电子层（又称能层）n：原子核外电子的运动特征电子层序数（n）1234567符号KLMNOPQ离核越来越远，能量越来越高在含有多个电子的原子中，电子的能量往往是不同的。人们根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为核外电子分别处于不同的电子层上。第45页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五

实验和量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动。同一个电子层上的电子的能量都相同吗？？第46页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五二、原子轨道——电子亚层轨道的类型不同，轨道的形状也不同。用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。物理意义：表示电子云的形状。第47页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五s轨道：球形第48页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五p轨道：纺锤形第49页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五d原子轨道是花瓣形的；f轨道形状更复杂。第50页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五原子核外电子的运动特征原子轨道的表示方法：第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。

记作4s，4p，4d，4f

表示为ns，np，nd，nf等。第一电子层：只一种形状——球形对称，只有s轨道，记作1s。第二电子层：有二种形状，有二种类型轨道，分别记作2s、2p。第三电子层：有三种形状，分别是：球形，纺锤形，花瓣形，有三种类型轨道。分别记作3s，3p，3d。原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。第51页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。你知道吗？第52页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五三、轨道的伸展方向：p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以p轨道含3个轨道，分别记作：px、py、pz。s轨道是球形对称的，只有1个轨道d轨道有5个伸展方向，有5个轨道，f轨道有7个伸展方向，有7个轨道。物理意义：表示电子云在空间的伸展方向。与能量无关。第53页，共58页，2022年，5月20日，7点52分，星期五（4）电子自旋：原子核外电子还有一种称为“自旋”