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物质结构与性质sun现在学习的是第1页，共55页化学研究的是构成宏观物体的物质。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；一、研究物质的组成与结构；二、研究物质的性质与变化。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物质的性质改变是物质的组成与结构发生了变化的结构。的结构。那么，物质的组成与结构如何决定性质呢？那么，物质的组成与结构如何决定性质呢？现在学习的是第2页，共55页物质的组成与结构如何决定性质呢？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、铁易生锈，真金不怕火炼等事例说明了什么问题？为什么？问题？为什么？2、O2和和O3是同素异形体，空气中的是同素异形体，空气中的O2是须臾不能是须臾不能离开的，而空气中的离开的，而空气中的O3多于多于1.2 mg/L则有害；则有害；CO易易燃，燃，CO2却能灭火。这由说明了什么问题？为什么？却能灭火。这由说明了什么问题？为什么？3、分子式为、分子式为C2H6O的物质可能有图示两种结构，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前者与水互溶而后者不能。这又说明了什么问题？现在学习的是第3页，共55页 4、下图所示两种物质：前者是第一种用于医学的磺胺、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？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、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？为什么不同结构的壳。你能说出这两层壳的功用是什么吗？为什么？现在学习的是第4页，共55页小结：小结：1、原子的组成与结构决定性质：铁易生锈、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。钠易与一些物质反应。-原子结构与性质原子结构与性质2、分子的组成与结构决定性质：、分子的组成与结构决定性质：对氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺（磺胺药）（磺胺药）和对氨基苯甲酸和对氨基苯甲酸 21世纪化学的重要课题：模拟生物体中酶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。的结构创造具有酶的性质的物质。-分子结构与性质分子结构与性质现在学习的是第5页，共55页3、晶体的组成与结构决定性质：晶体的组成与结构决定性质：金刚石和石墨金刚石和石墨 方解石和霰石方解石和霰石 -晶体结构与性质晶体结构与性质分子结构分子结构原子结构原子结构晶体结构晶体结构结结构构性性质质决定决定现在学习的是第6页，共55页请阅读请阅读P2你知道吗？你知道吗？学习物质结构的知识，可以帮助我们更好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；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（专题原子结构与元素性质的关系（专题2）；）；化学键理论（专题化学键理论（专题3）；）；分子的空间结构（专题分子的空间结构（专题4）现在学习的是第7页，共55页交流与讨论：P3科学研究的方法科学研究的方法实验方法、模型化方实验方法、模型化方法、科学假设、论证方法等。法、科学假设、论证方法等。实验技术实验技术光谱方法、衍射实验方法等。光谱方法、衍射实验方法等。现在学习的是第8页，共55页二、研究物质结构的意义：二、研究物质结构的意义：阅读课本阅读课本P45，结合学案进行总结。，结合学案进行总结。现在学习的是第9页，共55页探索物质的微观结构探索物质的微观结构原子是怎样诞生的呢？原子是怎样诞生的呢？现在学习的是第10页，共55页宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸宇宙大爆炸现在学习的是第11页，共55页开天辟地开天辟地原子的诞生原子的诞生 宇宙大爆炸宇宙大爆炸 1932年年勒勒梅梅特特首首次次提提出出了了现现代代宇宇宙宙大大爆爆炸炸理理论论：整整个个宇宇宙宙最最初初聚聚集集在在一一个个“原原始始原原子子”中中，后后来来发发生生了了大大爆爆炸炸，碎碎片片向向四四面面八八方方散散开开，形形成成了了我我们们的的宇宇宙宙。大大爆爆炸炸后后两两小小时时，诞诞生生了了大大量量的的H、少少量量的的He及及极极少少量量的的Li，然然后后经经过过长长或或短短的的发发展展过过程程，以以上上元元素素发发生生原原子子核核的的熔熔合合反反应应，分分期期分分批批的的合合成成了了其他元素。其他元素。现在学习的是第12页，共55页 1、宇宙中最丰富的元素是那一种？宇宙年龄有多大？地、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？球年龄有多大？2、你认为、你认为科学史话科学史话中普鲁特的推理是符合逻辑的吗中普鲁特的推理是符合逻辑的吗？1、氢氢元元素素宇宇宙宙中中最最丰丰富富的的元元素素占占88.6%（氦氦18），另另外外还还有有90多多种种元元素素，宇宇宙宙年年龄龄距距今今约约140亿亿年年，地地球球年年龄已有龄已有46亿年。亿年。思考与交流思考与交流 回答回答2、不符合，科学假设不同于思辨性推测。、不符合，科学假设不同于思辨性推测。现在学习的是第13页，共55页1.现代大爆炸宇宙学理论现代大爆炸宇宙学理论宇宇宙宙大大爆爆炸炸大量氢大量氢少量氦少量氦极少量锂极少量锂其其他他元元素素原子核的熔原子核的熔合反应合反应约约2h后后诞生于诞生于2.氢氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。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所有恒星仍在合成元素，但这些元素都是已知的。的。4.地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）气体）仅仅22种种。现在学习的是第14页，共55页一、探索物质的微观结构一、探索物质的微观结构人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识人类探索原子结构的历史：德谟克人类探索原子结构的历史：德谟克利特；道尔顿；阿伏伽德罗。利特；道尔顿；阿伏伽德罗。原子结构模型的演变：古希腊原子；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；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以奥地利物理学家薛定谔为代表的电子云模型。云模型。现在学习的是第15页，共55页1.古希腊原子论古希腊原子论2.道尔顿原子模型道尔顿原子模型(1803年年)3.汤姆生原子模型汤姆生原子模型(1904年年)4.卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型(1911年年)5.玻尔原子模型玻尔原子模型(1913年年)6.电子云模型电子云模型(1926年年)不同时期的原子结构模型不同时期的原子结构模型:现在学习的是第16页，共55页1.1.古希腊原子论古希腊原子论古希腊哲学家古希腊哲学家 原子是最小的、不可分割的物质粒子。原子原子是最小的、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。的虚空中运动着构成万物。（Democritus Democritus，约公元前，约公元前 460 460 年年前前 370 370 年）年）原子原子现在学习的是第17页，共55页1.1.原子是由哪些基本微粒构成的？原子是由哪些基本微粒构成的？2.2.构成原子的各种微粒是否带有电荷？为什么原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？子是电中性的？3.3.构成原子的各种微粒在数量上有什么规律？这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？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谈谈你对原子结构的认识现在学习的是第18页，共55页微粒微粒电子电子原子核原子核质子质子中子中子质量质量(KgKg)9.10910-311.67310-271.67510-27相对质量相对质量0.00054841.0071.008电量电量(C C)1.602101.6021019191.602101.6021019190 0电荷电荷1+10现在学习的是第19页，共55页人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识现在学习的是第20页，共55页1.原子概念的起源原子概念的起源 公元前公元前5世纪，当时的哲学家在探讨一滴水是世纪，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，而论进行多少次分割，它都是水，而古希腊哲学家德古希腊哲学家德谟克利特谟克利特却提出了不同的观点，他认为：却提出了不同的观点，他认为：水或者任水或者任何一种物质，都不能无限次的分割，它们在若干次何一种物质，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。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德谟克利特把它们叫做原子原子。（原子一词来。（原子一词来源于希腊语，是不可分的意思。）源于希腊语，是不可分的意思。）现在学习的是第21页，共55页1.原子概念的起源原子概念的起源德谟克利特猜测，宇宙由虚空和原子构成；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、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了原子的形状和大小水原子是表面光滑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而油流动缓慢，香气原子轻而易挥发现在学习的是第22页，共55页2.原子结构模型的演变原子结构模型的演变 实心圆球体实心圆球体(1)19世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家道尔顿道尔顿提出近代原子学说，提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的他认为原子是微小的不可分割的实心实心球体。球体。现在学习的是第23页，共55页(2)1897年，英国科学家年，英国科学家汤姆生汤姆生发现了电子。发现了电子。1904年提出年提出“葡萄干面包式葡萄干面包式”的原子结构模型。的原子结构模型。即：即：原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子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，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。这就是原子的葡萄干面包模型。现在学习的是第24页，共55页原子是由带电正荷的粒子和带负电的粒子原子是由带电正荷的粒子和带负电的粒子组成。组成。带正电荷的粒子体积很小。带正电荷的粒子体积很小。带负电的粒子在（相对于带正电荷的体积带负电的粒子在（相对于带正电荷的体积来说）较大的范围运动。来说）较大的范围运动。现在学习的是第27页，共55页(3)1911年英国物理学家年英国物理学家卢瑟福卢瑟福（汤姆生的学生）（汤姆生的学生）提出了提出了原子结构的有核模型。原子结构的有核模型。现在学习的是第28页，共55页(4)1913年丹麦物理学家年丹麦物理学家玻尔玻尔（卢瑟福的学生）（卢瑟福的学生）引入量引入量子论观点，提出子论观点，提出电子在一定轨道上运动电子在一定轨道上运动的原子结构模的原子结构模型型行星模型行星模型现在学习的是第29页，共55页 玻玻尔尔的的原原子子结结构构模模型型理理论论也也不不是是十十分分完完美美，在在解解释释氢氢以以外外的的多多电电子子原原子子的的光光谱谱线线时时，就就只只能能做做出出近近似似的的估估计计，无无法法定定量量计计算算。科科学学家家们们经经过过13年年的的艰艰苦苦修修改改、验验证证、论论证证，终终于于在在1925年年1926年年，在在玻玻尔尔原原子子结结构构模模型型的的基基础础上上发发展展成成为为原原子子的的量量子子力力学学模模型型，其其核核心心是是薛薛定定谔谔波波动动方程方程。该模型已经受了半个多世纪的考验。该模型已经受了半个多世纪的考验。现在学习的是第30页，共55页(5)电子云模型电子云模型 （几率说）（几率说）现在学习的是第31页，共55页德谟克利特：朴素原子观德谟克利特：朴素原子观道尔顿：原子学说道尔顿：原子学说汤姆生：汤姆生：“葡萄干面包式葡萄干面包式”模模型型卢瑟福卢瑟福：带核原子结构模型：带核原子结构模型玻尔玻尔：原子轨道模型：原子轨道模型现代量子力学模型现代量子力学模型18031904191119131926原子结构的发展历史原子结构的发展历史现在学习的是第32页，共55页现在学习的是第33页，共55页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）（几率说）现在学习的是第34页，共55页2 2、近代化学发展里程、近代化学发展里程（4 4）18691869年后年后门捷列夫门捷列夫揭示元素周期律；揭示元素周期律；（1 1）1818世纪，世纪，波义耳波义耳（化学之父）（化学之父）最早提出元素的科学定义；最早提出元素的科学定义；（2 2）1919世纪初，世纪初，道尔顿道尔顿 提出了原子学说；提出了原子学说；（3 3）18111811年年阿伏加德罗阿伏加德罗提出分子说；提出分子说；（5 5）19011901年约瑟夫年约瑟夫汤姆生汤姆生提出原子的葡提出原子的葡 萄干面包模型；萄干面包模型；（6 6）19091909年年,卢瑟福卢瑟福提出原子的有核模型提出原子的有核模型 。（原子之父）（原子之父）现在学习的是第35页，共55页（7 7）对）对有机物认识有机物认识的进展：的进展：（8 8）物理学上的重大发现：）物理学上的重大发现：碳原子的四价碳原子的四价碳原子成键的立体构型碳原子成键的立体构型分子中价键的饱和性分子中价键的饱和性有机合成可有机合成可“按图索骥按图索骥”电子电子氢原子光谱氢原子光谱元素的放射性元素的放射性 量子力学（微观粒子具有波粒二象量子力学（微观粒子具有波粒二象性）确立。量子力学是研究原子和性）确立。量子力学是研究原子和分子结构的理论基础。分子结构的理论基础。现在学习的是第36页，共55页红外光谱仪红外光谱仪电子显微镜电子显微镜原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪X射线衍射仪射线衍射仪（9 9）实验方法上的改进：）实验方法上的改进：现在学习的是第37页，共55页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核外电子运动的特征现在学习的是第38页，共55页原子核外电子的运动特征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。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。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电子云图中小黑点的疏密表示_。现在学习的是第39页，共55页原子结构示意图：原子结构示意图：镁原子镁原子（Mg)原子核原子核质子数质子数电子层电子层该层上的电子数该层上的电子数第一层第一层 倒数第一层倒数第一层 最外层最外层 次外层次外层电子层数为电子层数为_层。层。现在学习的是第40页，共55页依据上页的原子结构示意图，回忆你所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。知道的原子的核外电子排布规律。原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征现在学习的是第41页，共55页电子云电子云能量越高。能量越高。离核越远；离核越远；分层运动（排布）；分层运动（排布）；QPONMLK7654321现在学习的是第42页，共55页氢原子电子云的特点氢原子电子云的特点:（1）呈球形对称。呈球形对称。（2）在离核近处密度大，离核远在离核近处密度大，离核远处密度小。处密度小。（3）在离核近处单位体积的空在离核近处单位体积的空间电子出现的机会多，在离核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远处单位体积的空间电子出现的机会少。的机会少。现在学习的是第43页，共55页一、电子层一、电子层二、原子轨道二、原子轨道三、原子轨道伸展方向三、原子轨道伸展方向四、电子的自旋状态四、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，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人们从以下四个方面描述原子核外电子的运动状态。态。现在学习的是第44页，共55页一、电子层（又称能层）一、电子层（又称能层）n：原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征电子层序数电子层序数（n）1234567符号符号KLMNOPQ 离核越来越远，能量越来越高离核越来越远，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。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。外电子分别处于不同的电子层上。现在学习的是第45页，共55页 实验实验和量子力学研究表明，处和量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，也于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的可以在不同类型的原子轨道原子轨道上运动。上运动。现在学习的是第46页，共55页二、原子轨道二、原子轨道电子亚层电子亚层轨道的轨道的类型不同类型不同，轨道的轨道的形状也不同形状也不同。用用s s、p p、d d、f f分别表示不同形状的轨道分别表示不同形状的轨道。物理意义：表示电子云的形状。物理意义：表示电子云的形状。现在学习的是第47页，共55页s s轨道：轨道：球球形形现在学习的是第48页，共55页p p轨道：轨道：纺锤纺锤形形现在学习的是第49页，共55页d d原子轨道是原子轨道是花瓣形的；花瓣形的；f f轨道形状更复杂。轨道形状更复杂。现在学习的是第50页，共55页 原子核外电子的运动特征原子核外电子的运动特征原子轨道的表示方法：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。第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。记作记作4s，4p，4d，4f表示为表示为ns，np，nd，nf等。等。第一电子层：只一种形状第一电子层：只一种形状球形对称，球形对称，只有只有s轨道，记作轨道，记作1s。第二电子层：有二种形状，第二电子层：有二种形状，有二种类型轨道，分别记作有二种类型轨道，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，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，即原子轨道种类数与电子层序数相等，即n n层有层有n n种轨道。种轨道。现在学习的是第51页，共55页形状相同的原子轨道在原子核外空间还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。有不同的伸展方向。现在学习的是第52页，共55页三、轨道的伸展方向三、轨道的伸展方向：p轨道在空间有轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，个伸展方向，所以所以p轨道含轨道含3个轨道，分别记作：个轨道，分别记作：px、py、pz。s轨道是球形对称的，只有轨道是球形对称的，只有1个轨道个轨道d轨道有轨道有5个伸展方向，有个伸展方向，有5个轨道，个轨道，f轨道有轨道有7个伸展方向，有个伸展方向，有7个轨道。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。物理意义：表示电子云在空间的伸展方向。与能量无关。现在学习的是第53页，共55页（4 4）电子自旋：）电子自旋：原子核外电子还有一种称为原子核外电子还有一种称为“自旋自旋”的的运动。运动。原子核外电子的自旋可以有两种不同原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上箭头的状态，通常人们用向上箭头“”和向和向下箭头下箭头“”来表示这两种不同的自旋状态。来表示这两种不同的自旋状态。每个轨道最多只能容纳两个自旋状态不每个轨道最多只能容纳两个自旋状态不同的电子同的电子现在学习的是第54页，共55页电子层电子层原子轨原子轨道类型道类型原子轨道原子轨道数目数目可容纳的可容纳的电子数目电子数目1 11s1s2 22s2s，2p2p3 33s3s，3p3p，3d3d4 44s4s，4p4p，4d4d，4f4fn n1 12 24 48 89 9181816163232n n2 22n2n2 2总结：总结：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数现在学习的是第55页，共55页