从宏观物体到微观物质的层次结构
说明：本文是综合网络上的相关知识，编辑而成，以供大家参考。
一
我们所在的这个宇宙是人类已知的最大物体，其曲率半径达到10^31m，约等于10^16光年。
（注：1光年≈ 9.46×10^15m，即约9.46万亿公里。天文学上还用“秒差距”pc作距离
单位，1pc≈3.08568×10^16m，约为3.26光年）。
宇宙中的物质不是连续均匀分布的，而是一团一团的，呈立体网状的。宇宙中包含很多个超星系团，并且各个超星系团之间相距遥远。
每一个超星系团里面又包含若干个星系团，星系团彼此之间也是距离遥远。
每一个星系团里面又包含若干个星系群，星系群彼此之间也是距离遥远。（星系群就是小的星系团，有的观点没有星系群的说法。）
每一个星系群里面又包含很多个大星系，大星系彼此之间也是距离遥远。我们所在的银河系就是大星系之一，银河系直径约为10万多光年。
每一个大星系里面又包含很多个恒星系。我们所在的太阳系，就是一个恒星系，它属于银河系中的一员。银河系包含上千亿颗恒星，恒星彼此之间距离非常遥远。
恒星系基本上都是由位于中心的一颗或两三颗恒星，以及周围的若干附属天体组成。附属天体包括行星、行星的卫星、彗星和其他一些小天体。
宇宙中除了上述天体，还弥漫着大量的星际气体和星际尘埃。
宇宙中所有的天体都在不断运转变化，各个星系团、恒星、行星和卫星等，都在旋转，既绕着它们系统的中心公转，同时又在自转。但旋转的速度、方向和轨道角度等都各有不同。
宇宙中时常都有老的恒星死亡，变成红巨星、白矮星或黑洞；也时常有新的恒星诞生，有超新星爆发。还有星系碰撞、撕裂、吞并等现象。
我们所在的太阳系，是由中心的一颗恒星——太阳，和周围的八大行星、数颗矮行星、上百颗天然卫星以及数以亿计的各种小天体组成。太阳系的直径约为10^16 m ，即大约1光年。
太阳是一颗中等大小的恒星，是一个炽热的充满强磁场的等离子球体，也是太阳系最大的天体。太阳的直径约为1.39×10^9m（即约为139万公里），大约只是太阳系直径的千万分之一。太阳的质量很大，占了太阳系总质量的98.5% 以上。
地球是太阳系八大行星中的由内向外排列的第三颗行星，太阳到地球的距离称为一个天文单位，约为1.5×10^11m（即约1.5亿公里）。
地球的直径约为12700多公里。地球构造主体分为三个层次，由外到内依次是：地壳、地幔和地核。地壳是地球固体部分的最外层，平均厚度约17 km 。
地球是圈层结构，可分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可划分为三个基本圈层，即地幔圈、液态外核圈和固态内核圈。在地球外圈与地球内圈之间还有一个过渡圈层，叫软流圈。这样，整个地球总共包括八个圈层。
岩石圈，是地球表层的一个坚硬的固体圈层，主要由地壳和地幔的上层部分组成，成分主要是各种岩石。岩石圈厚度不均，平均厚度约为100 km 。岩石圈可分为六大板块：欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极洲板块，这些板块在软流圈上面缓慢漂移。
地球表面71%为海洋，29%为陆地。地球陆地分为五块大陆（欧亚大陆、非洲大陆、美洲大陆、澳洲大陆和南极大陆）和很多岛屿。地球上的海洋包括四个大洋（太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋）及其附属海域。（也有观点认为还应该划分一个南冰洋）。
地球上的生物包括植物、动物和微生物。现存的植物约有40多万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。现存的生物都生活在岩石圈的上层部分至大气圈的下层部分，以及水圈的大部分，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。
地球上的生物种类繁多，尺度悬殊也很大。最小的寄生病毒，直径不到30nm；能独立存活的微生物，也有小至100nm的。而现存的最大动物——蓝鲸，体长可达30m以上，体重可达到近200t。
人类属于动物之一，但是与其他动物明显不同，人类具有高度智慧，创造了高度发达的文明。目前在宇宙中还没有发现其他高级智慧生物。
高等生物的躯体，可分为若干个部分，每个部分又分为若干组织，每种组织由相应的细胞构成。一个人体总共由几十万亿个细胞构成。
细胞是生物体基本的结构和功能单位。除了寄生病毒以外的所有生物体，都是由各种细胞构成。不同种类的细胞，其寿命、功能和大小都不同，小的只有1μm，大的有100μm（即0.1mm）。
物质可分为无机化合物和有机化合物两大类。
有机化合物，简称有机物，是指含有碳元素的化合物，也可看作是碳氢化合物及其衍生物。通常把一些简单的含碳化合物，比如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐等，作为无机物来研究。生物体中大多数种类的物质、生物死亡后分解或转化的物质、石化燃料类物质及其化工制品（塑料、橡胶、药物等），大都属于有机物。
除了有机物之外的其他所有物质，都属于无机物。比如各种岩石、沙砾、土壤和大气的主要成分，水（冰），矿物等，都是无机物。
目前已知的无机化合物约有5万种，而有机化合物达到700万种以上。
不论无机物还是有机物，都是由大量的分子组成的。
分子是物质中能够独立存在、相对稳定并保持该物质化学特性的最小单元。不同的物质，具有不同的分子。所有分子都在永不停歇地做无规则运动（包括移动或振动），分子之间都有间隙。在分子的作用力范围内（通常不超过分子直径10倍的距离），分子之间具有相互作用力（引力和斥力）。
不同的分子，大小和质量都差异较大。蛋白质、纤维素之类的高分子化合物，其分子能达到0.1mm，分子量可达几百万。一般物质的分子，直径尺度为10^-10m，即0.1纳米，分子量从几到几百不等。
分子量，表示物质分子的相对质量。各种分子的分子量，可以查询资料或根据原子量计算得到。
物质的量，用摩尔（mol）作单位来表示。 1mol的任何物质所包含的结构粒子数与12克的碳-12元素的原子数目相等，该数目等于6.02×10^23，这个数目叫摩尔常数，又称为阿佛加德罗常数，即1mol = 6.02×10^23 。
1mol物质的质量叫该物质的摩尔质量，单位是g/mol 。任何原子、分子或离子的摩尔质量，数值上分别等于该种粒子的原子量、分子量或组成离子的原子团的原子量之和。比如氧气的分子量是32，那么1摩尔氧气分子的总质量为32克。
任何物质的质量，等于物质的量（摩尔数，单位mol）与该物质的摩尔质量（单位g/mol）之乘积。
在0℃及1标准大气压的标准状况下，1mol的任何气体所占的体积都是22.4升。
分子都是由一种或多种原子构成。不同种类和数量的原子，能够构成很多种不同的分子。即使相同种类和数量的原子，也可以构成不同的分子，因为分子结构还包括以下两个方面：一是原子在分子中的排列方式，二是分子中的原子与原子之间的结合方式。
如果某种物质的分子只包含一个原子，我们就说这种物质是由原子直接构成的。纯金属物质基本都属于这种情况。
如果某种物质的分子包含多种原子，但物质并非由分子简单组合而成，而是由不同原子按照一定规律间隔排列组合而成，我们也可以认为这种物质是由不同原子构成的。氯化钠之类的离子型晶体基本就属于这种情况。
原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位，是物质进行化学反应的基本微粒。
原子由位于它中心的一个致密的原子核，和周围各个轨道上绕核高速运动的若干个电子构成。
原子核由若干个质子和中子组成。质子和中子又统称为核子。
不同的元素，其原子中所含的质子、中子和电子的数目不同。
不同轨道上的电子会在不同的特定区域内运动，根据某个电子在空间某区域出现的几率，而有着某种特殊形状的电子空间，人们形象地称之为电子云。
一个质子带一个正电荷，中子不带电。一个电子带一个负电荷。由于原子中的质子数和电子数相等，所以原子整体呈电中性（不显电性）。
原子是参与化学反应的最小单位，在化学反应中，各种原子核都不变，只是核外电子发生迁移，从而使某些原子核组成新的组合，变成新的分子。
元素是质子数相同的一类原子的总称，人类已经发现了一百多种元素。几乎每种元素都包括若干种不同的同位素原子（所含的中子数不同）。自然界存在的同位素共三百多种，而人造的同位素达到一千多种。很多同位素原子都不稳定，易衰变成其他原子。
元素周期表中的原子序数 = 核电荷数= 核内质子数= 核外电子数。
原子质量数 = 质子数 + 中子数。（电子质量极小，可忽略不计）。
已经发现的这一百多种元素，构成了地球上千千万万种不同的物质。理论和实际探测都表明，自然界的元素种类不会超过150种。
不同的原子，其大小和质量都不一样。最小的是氢原子，直径约8×10^-11m；最大的是铯原子，直径约5×10^-10m 。总的来说，原子与分子的尺度都接近同一个数量级，说明分子中的各个原子结合得比较紧密。人类已经发现的稳定的原子当中，最轻的是氢-1原子，最重的是铅-208原子。
原子中的原子核很小，但密度很大，具有的能量也很大。不同的原子核，其大小和质量不同。原子核直径大多在10^-15 ~ 10^-14m之间，大约是原子直径的万分之一。在这极小的原子核里却集中了99.96 % 以上的原子质量。原子核的密度极大，核密度约为10^17 kg/m3。
上述数据说明，原子内的粒子（原子核和电子）只占整个原子体积的万亿分之一，也就是说原子内部基本就是空荡荡的。这与恒星系内部相似。
质子和中子的直径都约为10^-15m ，基本上与原子核在同一个数量级，说明核内的质子和中子结合很紧密。中子的质量比质子略大一点点。
电子很小，也很轻。电子的大小不到质子的千分之一，电子的质量大约是质子的1840分之一。
如今，人类发现宇宙中共有四种基本相互作用力：强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力和万有引力，分别简称为：强力、弱力、电磁力和引力。能在宏观世界中表现出来的只有引力和电磁力两种（引力表现为重力，除引力外的所有力都属于电磁力）。强力和弱力都只作用在微观粒子身上。
强力只在10^-15m范围内有显著作用，弱力的作用范围不超过10^-16m 。电磁力和万有引力的作用范围都是无限远（但作用力会随着距离增加而大大减小）。
四种力的强度比较如下：强力100，电磁力1，弱力10^-10，万有引力10^-38。相比而言，万有引力的强度非常弱，对于生活中的普通物体或微观粒子，它们之间的万有引力可以忽略不计；但在巨大的天体之间，万有引力几乎是唯一的作用力。
人们把构成物质的那些最小的微粒，叫基本粒子。事实上，没有绝对的基本粒子。到目前为止，人类发现的所谓基本粒子已达上百种。
根据作用力的不同，基本粒子分为强子、轻子和传播子三大类。
根据基本粒子的角动量（称为自旋）的不同，基本粒子又分为费米子和玻色子两类。自旋为半整数（?或-?以及它们的倍数）的粒子称为费米子，自旋为整数的粒子称为玻色子。
费米子满足泡利不相容原理，即不能有两个及以上的费米子出现在相同的量子态中。费米子包括轻子、核子、超子等，以及由奇数个核子组成的原子核。
玻色子不遵守泡利不相容原理，允许多个玻色子占有同一种状态。玻色子包括：胶子、光子、介子、w玻色子、z玻色子、希格斯玻色子，由偶数个核子组成的原子核，以及假设中的引力子等。除了原子核以外，其余玻色子基本都属于传播子，它们在粒子之间起媒介作用，传递粒子的相互作用。
强子就是所有参与强力作用的粒子的总称，包括夸克、介子、核子等，它们都是构成物质的基本粒子。
轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用，而不参与强相互作用的粒子的总称。轻子共有六种，包括：电子、电子中微子、μ子（缪子）、μ子中微子、τ子（陶子）、τ子中微子。（如果再包括它们的反粒子，则共有12种）。它们有的带电，有的不带电。轻子并非都很轻，有的还很重。
传播子有14种，包括：胶子（8种）、光子、W+玻色子、W-玻色子、Z玻色子、希格斯玻色子各1种，以及引力子（处于假设中）。
弱力主要在微观粒子发生衰变时起作用，它会对费米子和某些玻色子起作用，尤其在粒子的β衰变中最明显。
夸克是构成物质的基本单元之一，是唯一一种经受住四种基本作用力（强力、弱力、电磁力、万有引力）的粒子。夸克的空间尺度是微观粒子中最小的，大约小于10^-19m 。夸克分为六类（称为六味），分别是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。其中，前两类属于第一代，中间两类属于第二代，最后两类
属于第三代。第二、三代夸克都不稳定，易衰变为第一代。第一代夸克最稳定，所以核子都是由第一代夸克构成的。每一味夸克又分为三种（称为三色），这就有18种夸克。每种夸克又有一种对应的反夸克，所以夸克总数有36种。
上、粲、顶三类夸克的电荷为+2/3，下、奇、底三类夸克的电荷为?1/3。夸克的分数电荷，说明电荷基本单位也可再分。
夸克可以通过弱相互作用，由一种味转变成另一种味。它们都倾向于变成同一代的另一味夸克。
每个质子都是由两个上夸克和一个下夸克组成，每个中子都是由两个下夸克和一个上夸克组成。一个核子内的三个夸克，必须分别是三种色。核子中的夸克只能稳定存在于核子内，不能被分割出来，这叫夸克禁闭现象。
胶子是负责在两个夸克之间传递强作用力的基本粒子，它把几个夸克捆绑在一起，使之形成质子、中子、介子或其他强子。胶子不但传递强相互作用，它还参与强相互作用。胶子共发现有8种。
虽然胶子本身无质量，但由于强力场的能量十分巨大，使得胶子表现出来的总质量很大，占核子质量的95% 以上，远远大于三个夸克的总质量。
在核子内部，夸克之间的作用力随着距离的增加而增大，随着距离的减小而减弱，这点与其他力不同。就好像胶子是橡皮筋或胶粘剂一样，把夸克们连接在一起，距离拉大时，拉力就大增；距离减小，拉力就弱，呈松弛状态。这叫夸克的渐进自由现象。
一个夸克与一个反夸克能够构成介子。介子是比电子重的带电或不带电的粒子，可分为几种。介子属于强子，参与强相互作用。它们都不能稳定存在，经历一定平均寿命后即转变为别的基本粒子。
核子之间的力叫核力。研究认为，某些介子是传递核子之间相互作用力的媒介，它们把质子、中子等聚集在原子核内。关于核力的很多问题，还处于研究中。已经发现核力具有强力、短程力、电荷无关性、引力斥力平衡性、交换性和饱和性等特征。
光子是传递电磁相互作用的媒介。
假设中的引力子是传递万有引力的媒介。
各种基本粒子的质量差异很大，核子很重，某些轻子也较重，电子很轻，中微子非常轻，胶子和光子本身无质量。
基本粒子中，质子、电子、中微子是很稳定的粒子，衰减速度极慢，其半衰期寿命远长于现在的宇宙年龄。
基本粒子的产生和衰变过程也要遵循质能守恒定律，此外还有动量守恒、角动量守恒、电荷守恒以及其他微观守恒定律。
附一：各种物体的尺度一览
1、宇宙曲率半径约10^31 m（约10^16光年，即亿亿光年）。
2、超星系团直径约几亿光年到几十亿光年不等。
3、星系团直径约几百万光年。
4、星系群（较小的星系团）直径约百万光年。
5、大星系直径约几千光年至几十万光年不等。
6、银河系直径约十万多光年，是大星系之一。
7、恒星系直径小的不到1光年，大的有几光年。
8、太阳系直径约1光年，是恒星系之一。
9、恒星直径小的几十公里，大的超过10亿公里。
10、太阳直径约139万公里，是恒星之一。
11、木星直径约14万公里，是太阳系里最大的行星。
12、地球直径约1.27万公里，是太阳系的行星之一。
13、北美巨杉高度达到100米以上，是全世界最高的树木品种。
14、蓝鲸体长可达30m ，是地球现存的最大动物品种。
15、最小的寄生病毒直径不到30 纳米，是地球上很小的生命体。
16、人绝大多数成年人身高1～2米不等。
17、细胞小的只有1微米，大的有0.1毫米，细胞是生物的基本组成单位。
18、分子约0.1纳米至0.1毫米不等。
19、原子直径约0.08～0.5纳米不等。
20、原子核直径多数为10^-15 ~ 10^-14 米不等，约为原子直径的万分之一。
21、核子（质子或中子）直径约为10^-15 米。
22、电子直径小于10^-18 米，不到核子的千分之一。
23、夸克直径小于10^-19 m米，是目前人类已知的最小粒子。
24、光子无大小，无质量，它是能量子，不是实物粒子。
附二：各种物体尺度的形象比较
如果把地球看作只有一套普通住宅大小，那么一座1公里长的山就相当于这座住宅表面上的一粒芝麻。
如果把太阳看作一张小圆桌，那么，地球就相当于一颗豌豆，它们之间的距离大概为一个足球场的长度。
如果太阳系是一座中小城市（或一个村），那么太阳只是其中心处的一粒芝麻，几大行星就是芝麻周围的几粒尘埃，并且都在距离芝麻大约一间屋远的范围内，地球这粒尘埃更是与芝麻只有手掌宽的距离；而其他大量的各种小天体就是更加细微的尘埃，十分稀疏地散布在整个城市（或村庄）。所有尘埃的总质量也不到芝麻质量的百分之二。
如果银河系是一座中小城市（或一个村），那么，太阳系只是其中的一只碗。
如果宇宙有十个地球并排那么宽，那么银河系只是其中一粒芝麻那么小。
生物体的大多数细胞比针尖还小，人体最大的细胞也刚好只有针尖大。
物质的分子，最大的有针尖大，最小的只有针尖的千分之一。
原子很小，大约就是针尖的千分之一。如果原子有一粒芝麻那么大，则真正的芝麻就有一座中小城市（或一个村）那么大。这与太阳和太阳系的比例大致相等。
如果把原子放大为足球场，那么原子核只是位于其中心的一颗豌豆，原子核内的质子和中子，就像是组成豌豆的许多小块，而电子就是在这个足球场飞奔的细微尘埃。
最小的东西是夸克，如果夸克有芝麻那样大，则原子都有一个省那么大。
从宏观物体到微观物质的层次结构 说明：本文是综合网络上的相关知识，编辑而成，以供大家参考。 一 我们所在的这个宇宙是人类已知的最大物体，其曲率半径达到10^31m，约等于10^16光年。 （注：1光年≈ 9.46×10^15m，即约9.46万亿公里。天文学上还用“秒差距”pc作距离 单位，1pc≈3.08568×10^16m，约为3.26光年）。 宇宙中的物质不是连续均匀分布的，而是一团一团的，呈立体网状的。宇宙中包含很多个超星系团，并且各个超星系团之间相距遥远。 每一个超星系团里面又包含若干个星系团，星系团彼此之间也是距离遥远。 每一个星系团里面又包含若干个星系群，星系群彼此之间也是距离遥远。（星系群就是小的星系团，有的观点没有星系群的说法。） 每一个星系群里面又包含很多个大星系，大星系彼此之间也是距离遥远。我们所在的银河系就是大星系之一，银河系直径约为10万多光年。 每一个大星系里面又包含很多个恒星系。我们所在的太阳系，就是一个恒星系，它属于银河系中的一员。银河系包含上千亿颗恒星，恒星彼此之间距离非常遥远。 恒星系基本上都是由位于中心的一颗或两三颗恒星，以及周围的若干附属天体组成。附属天体包括行星、行星的卫星、彗星和其他一些小天体。 宇宙中除了上述天体，还弥漫着大量的星际气体和星际尘埃。 宇宙中所有的天体都在不断运转变化，各个星系团、恒星、行星和卫星等，都在旋转，既绕着它们系统的中心公转，同时又在自转。但旋转的速度、方向和轨道角度等都各有不同。 宇宙中时常都有老的恒星死亡，变成红巨星、白矮星或黑洞；也时常有新的恒星诞生，有超新星爆发。还有星系碰撞、撕裂、吞并等现象。 我们所在的太阳系，是由中心的一颗恒星——太阳，和周围的八大行星、数颗矮行星、上百颗天然卫星以及数以亿计的各种小天体组成。太阳系的直径约为10^16 m ，即大约1光年。 太阳是一颗中等大小的恒星，是一个炽热的充满强磁场的等离子球体，也是太阳系最大的天体。太阳的直径约为1.39×10^9m（即约为139万公里），大约只是太阳系直径的千万分之一。太阳的质量很大，占了太阳系总质量的98.5% 以上。
- 专题1 微观结构与物质的多样性复习 一、核外电子排布与周期律 （一）原子核外电子排布规律 （1）各电子层最多容纳的电子数为2n2个。 （2）最外层电子数不超过8个（K层为最外层不超过2个），次外层不超过18个 （3）核外电子优先占有能量较低的轨道，只有当能量较低的轨道排满后，再排能量比较高的轨道。 一最低、一最多、两不超 本节容要求 ?能写出1-20元素的原子结构示意图和常见离子结构示意图。 ?能够根据结构示意图判断是何种粒子。 ?电子排布相同的离子半径大小，核电荷数，位置关系的比较等。 【例1】已知短周期元素的离子：a A2+、b B+、c C3-、d D-都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是 A、原子半径A＞B＞D＞C B、原子序数d＞c＞b＞a C、离子半径C＞D＞B＞A D、单质的还原性A＞B＞D＞C 【例2】科学家最近合成出了第112号元素，其原子的质量数为277，这是迄今已知元素中最重的原子。关于该元素的叙述正确的是 A、其原子核中子数和质子数都是112 B、其原子核中子数为165，核外电子数为112 C、其原子质量是12C原子质量的277倍 - . - 总结资料-
D、其原子质量与12C原子质量之比为277∶12 练习1、质量数为23，中子数为12的原子的原子结构示意图： （二）元素周期律 1、定义：元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律叫元素周期 律。 2、本质：元素周期律是元素原子的核外电子排布随着元素核电荷数的递增而呈 现周期性的变化的必然结果。 3、19世纪中叶门捷列夫发现了元素周期律。 本节容要求 ?会叙述元素周期律的容和实质。 ?知道判断元素金属性和非金属性的强弱依据。 【例3】甲、乙两种非金属：①甲比乙容易与H2化合；②甲原子能与乙阴离子发生氧化还原反应得到乙单质；③甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；④与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲的单质熔沸点比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是。练习2、X元素最高氧化物对应的水化物为H2XO3，它的气态氢化物为 A、HX B、H2X C、XH3 D、XH4 3、下列的氢氧化物中，碱性最强的是 A、Ca(OH)2 B、NaOH C、KOH D、Al(OH)3（三）元素周期表及其应用 1、元素周期表的结构
第十二章物质的微观结构 A 原子的核式结构 一、电子的发现 1.1897年，汤姆孙对阴极射线研究发现电子 2.电子的发现的重要意义：原子可分，电子是原子的组成部分 3.汤姆孙原子结构模型（葡萄干蛋糕模型、枣糕模型、西瓜模型） 带正电的物质均匀的分布在球体中，带负电的电子镶嵌在正电的物质中。 二、α粒子散射实验 1.实验装置 2.实验结果 1)绝大多数α粒子穿过金箔后运动方向偏离不多（平均20—30） 2)少数α粒子穿过金箔后运动方向有较大偏转 3)极少数α粒子产生超过900的大角度偏转 4)个别甚至反弹
三、卢瑟福的原子核式结构模型 1.核式结构模型（行星模型） （1）在原子的中心有一个很小的核，叫原子核。 （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里. （3）带负电的电子在核外不停地绕核运动。 2.原子半径R、原子核半径r R=10-10m r=10-15----10-14m B 物质的放射性 一、天然放射性现象 1．1896年法国物理学家贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核可分。 1.天然放射性现象：原子核自发地放出射线的现象。 2.天然放射性：原子核自发地放出射线的性质. 3.放射性元素：具有放射性的元素。原子序数大于83的天然元素都具有放射性。 二、三种射线 照相底 片 天然放射现
1．三种射线的性质由下表列出： 2．原子核由于放出某种射线而转变成新核的变化，叫做原子核的衰变。 原子核衰变前后质量数、电荷数、能量均守恒。 α衰变： 211H+201n →42He β衰变： 01n →11H+0 -1e γ衰变： 一般伴随α，β衰变同时进行 3．放射性元素的半衰期 放射性元素有半数的原子核发生衰变所需要的时间，称为这种元素的半衰期。 X A Z Y A-4Z-2+H e 42 X A Z Y A Z+1+e 0-1
第十二章物质的微观结构 本章学习提要 1．α粒子散射实验及原子的核式结构模型。 2．天然放射现象和α、β、γ三种射线的基本特性及应用。 3．原子核由中予和质子组成，在核子间存在强大的核力。 4．重核裂变是获得核能的有效方法之一；链式反应和发生链式反应的条件。 5．核能在能源、军事、生命科学等领域的应用；核反应堆、核电站的基本构成；核能转变为电能的概况。 本章容属于物质的微观领域。本章的重点是原子的核式结构和原子核的组成；难点是理解核能的来源。在了解我国核物理研究和核工业发展的成就的同时，要学习邓稼先等科学家乐于奉献、报效祖国的精神，树立献身科学的远想。 A 原子的核式结构 一、学习要求 知道电子是原子的组成部分。知道卢瑟福的α粒子散射实验。知道卢瑟福原子核式结构模型的特点。在形成知识和解决问题的过程中，要知道用物理学的研究方法一一提出假设、建立物理模型、实验验证等方法，“感受”微观世界的奥秘。感悟科学家对事物敏锐的洞察力和创造性思维能力。 二、要点辨析 1．卢瑟福的α粒子散射实验 1909年，卢瑟福指导他的学生进行了α粒子散射的研究。在做α粒子轰击原子（4×10-7m厚的金箔）的实验时，从大量的观察记录中，发现了居然约有八千分之一的α粒子偏 转90°，甚至有少数被反弹回来（约占总数1 20000 ）。卢瑟福为此苦思了好几个星期。经过严谨的理论推导，卢瑟福于1911年提出了原子的“有核结构模型”。他认为原子中的所有正电荷和几乎全部原子质量都集中在原子中心的“核”，带正电的核和带负电的电子间的静电引力把整个原子结合在一起。由于α粒子的质量大约是电子质量的7000多倍，所以α粒子在与电子作用时，几乎不会改变方向。只有当α粒子打到原子核时，由于库仑斥力，才有可能发生大角度散射。 原子核的发现，使人们对原子的结构有了正确的认识，开始了人类对原子核研究的历史。
第四讲物质的微观结构 【教学目标】 1、认识了解原子和原子核的结构； 2、掌握放射性元素衰变和原子核人工转变的相关概念； 3、了解核能的应用和发展前景 【教学重点】：放射性元素的衰变 【教学难点】：原子核的人工转变 【考点链接】： 1.发现阴极射线：说明（—英国） 2.α粒子散射实验：说明（-英国） 3*.玻尔的原子模型：解释了原子发光的原理（—丹麦） 二.α粒子散射实验 1
1.实验现象: (1)绝大多数α粒子 (2)少数α粒子 (3)绝少数α粒子 2.实验现象的解释: (1)原子内部绝大部分区域是 (2)原子内部有的粒子存在 3.原子的核式结构模型: (1)原子的中心有一个很小的核,叫做 (2)原子的都集中在原子核里, (3)带负电的电子在核外空间 . 三、天然放射现象 1. 首先发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。 2.原子序数大于83的所有天然存在的元素都有，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有，它们放射出的射线共有种。 四、三种射线的本质和特性、核的衰变 1.α射线：速度约为1/10光速的，贯穿作用，电离作用。 2.β射线：高速运动的，速度接近。贯穿本领，电离作用。 3.γ射线：波长极短的，贯穿本领，电离作用。 4.一张普通的白纸即能挡住α射线，但β射线能穿过几毫米厚的铝板，而γ射线能穿透几厘米厚的铅板。中子能穿过几十厘米厚的混凝土． 5.半衰期： ①定义：放射性元素的原子核所需要的时间。 ②放射性元素的半衰期与无关。 ③它是一个统计规律，只对的原子核才适用。 2
旗开得胜 五、原子核的人工转变、原子核的组成 1.卢瑟福发现质子： 2.查德威克发现中子： 3.原子核的组成： ①原子核由组成。质子和中子统称为。 ②核子之间存在使之结合在一起的。 核力是一种只存在于相邻的核子之间，只在2×10-15m的短距离内起作用的力。 六、放射性同位素 1.具有相同和不同的原子互称为同位素。 2.放射性同位素的应用： ①利用它的射线； ②作为示踪原子。 3. 使人类首次得到放射性同位素。 3
1、分子和原子： 分子原子定义 性质 联系 区别 2、分子是由原子构成的；有些分子由同种原子构成如：1个氧分子（O2）是由 多数分子由不同种原子构成如：1个二氧化碳分子（CO2）是由 3、注意：水是由水构成的， 水分子是由构成的， 1个水分子是由和构成的。 有的物质是由原子直接构成的，如：汞是由 4、用分子观点解释由分子构成的物质的物理变化和化学变化 物理变化：。 化学变化：。 如：水蒸发时水分子的变大，但水分子，故为变化， 实验室用过氧化氢分解制取氧气时，分子就变成了和，故为变化。 再如，加热红色的氧化汞粉末时，会分解成和，每个 结合成个，许多聚集成。 5、化学变化的实质：在化学变化过程中，分裂变成，重新组合，形成新物质的。如：水在化学变化中的最小粒子是。 6、从微观角度解释纯净物和混合物（由分子构成的物质）的区别： 纯净物，混合物由如：又如图： 7、原子的构成 （1）原子结构示意图的认识 8、原子是由居于原子中心的________________________和构成的。 原子核是由和两种粒子构成的。 9、由于原子核内的质子带__________________，中子____________，原子核带的___________________与____________________相等，相反，所以整个原子不显电性。 不同种类的原子，核内的质子数________，核外的电子数______________。 10、在原子中=______________=________________ 11、不同原子的根本区别是__________________________________ 说明：原子一般是由质子、中子和电子构成，有的原子不一定有中子，质子数也不一定等于中子数。 12、练习： +12 28 2 电子层 （带电） （不带电）电） （带电） 原子
第十二章 C 物质的微观结构 一、教学任务分析 本节内容是学生在学习了原子的核式结构、物质的放射性等知识后，对物质微观结构的认识以及研究过程与方法有一定了解的基础上，进一步探究原子核的组成。从科学研究方法来看，原子物理学作为一个相对独立的知识体系，它具有自己独特的研究方法——高速粒子轰击与观察分析推理，致使卢瑟福建立了原子的核式结构模型、发现了质子和中子，并因为原子核是由质子和中子组成的假说与实验事实相符，从而得到了公认。 学习本节内容需要知道原子核式结构、天然放射现象，探测射线的仪器和方法，还要知道动量守恒和能量守恒。 通过复习三种射线的性质让学生进一步认识到原子核具有复杂的结构。 通过知道卢瑟福发现质子的过程及质子的性质，引导学生思考原子核只有质子组成吗？ 通过查德威克对α粒子轰击铍核产生一种贯穿能力极强的射线的分析过程，发现另一种核子——中子。 通过教师介绍海森伯和伊凡宁柯的原子核组成的假说且该假说得到普遍公认使学生知道原子核的组成。 本节课的学习应在教师讲解指导下结合学生分析推理，沿着当年科学家的探索之路，感受发现质子和中子的过程与方法，在得出原子核由质子和中子组成的结论的同时，领略探索微观世界的困难。 二、教学目标 1．知识与技能 （1）知道原子核的人工转变。 （2）知道原子核是由核子（中子和质子）组成的。 （3）知道原子核内的核子间存在强大的核力。 （4）知道同位素。 （5）知道原子核符号的书写要求。 2．过程与方法 （1）通过α粒子轰击原子核的实验装置及过程的介绍，感受探索微观粒子的研究方法。 （2）通过中子发现的过程，运用科学的分析推理得到事物的本质。 3．情感、态度价值观 （1）体验科学探索所经历的从预言到实验验证再到分析推理，从而得到事物本质的过程，养成科学的探究态度。
物质、元素、分子、原子、离子——物质的宏观组成和微观构成 一、元素 1.定义：具有相同数（数）的一类原子的总称 *一种元素与另一种元素的本质区别：数不同 注意：*由同种元素组成的物质不一定是单质，不可能是＿＿＿＿物。（如由O2、O3组成的混合物或金刚石与石墨的混合物） 2.元素组成物质：如水是有＿＿＿＿＿组成的，铁是由＿＿＿＿＿组成的，，氯化钠是＿＿＿＿＿组成的。 练习：1.研究表明，缺碘会引起甲状腺肿大，可从海带中补碘。这里的“碘”是指 A．碘原子B．碘分子C．碘离子 D．碘元素 2．下列化学用语既能表示一种元素，又能表示一个原子，还能表示一种物质的是 A．O B．Zn C．N2 D．CO 3. 空气中含量最多的元素是：＿＿＿＿；构成物质种类最多的元素是：＿＿＿＿；金刚石、石墨都是＿＿＿＿元素的单质；地壳中含量最多的四种元素是：＿＿＿＿＿＿＿＿；含量最多的金属元素是：＿＿＿＿；人体缺＿＿＿＿元素会贫血；老人缺＿＿＿＿元素会骨质疏松；青少年缺＿＿＿＿会得佝偻病和发育不良；人体缺＿＿＿＿元素，会患甲状腺肿大（即大脖子病） 二、物质的组成、构成 1. 组成：物质（纯净物）由元素组成 2. 构成：构成的物质粒子有、、。 （1）由＿＿＿构成的物质：金属、稀有气体、金刚石、石墨、红磷、白磷、硅等。 （2）由＿＿＿构成的物质：如氯化氢由氯化氢分子构成。 H2O、CO2、H2、O2、N2、Cl2、O3。 （3）由＿＿＿构成的物质：离子化合物，如氯化钠由钠离子（Na+）氯离子（Cl-）构成 练习：1．下列粒子都能直接构成物质的是（）A．分子、中子 B.原子、电子 C.原子、离子 D.离子、中子2．参考下列物质的微观结构图示，其中由阴、阳离子构成的物质是（） A．铜 B．干冰 C．氯化钠 D．金刚石 3．用“分子”、“原子”或“离子”填空。 水由水＿＿＿＿构成；氯化钠溶液中含有钠＿＿＿＿；化学变化中的最小粒子是＿＿＿＿。 3.根据化学式表述物质的组成和构成： （1）物质由＿＿＿＿组成； （2）物质由粒子（＿＿＿＿、＿＿＿＿或＿＿＿＿）构成； （3）分子由＿＿＿＿构成 练习： 1.水是由＿＿＿＿＿＿＿＿组成的；水是由＿＿＿＿＿＿＿＿构成的；水分子是由＿＿＿＿＿＿＿＿构成的； 每一个水分子是由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿构成的 2. 铁是由＿＿＿＿＿＿组成的；铁是由＿＿＿＿＿＿构成的 3. 氯化钠是由＿＿＿＿＿＿＿＿组成的；氯化钠是由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿构成的 4.鱼油中富含的DHA（化学式为C22H32O2）是大脑细胞形成和发育不可缺少的物质，下列关于DHA的叙述中不正确 ．．．的是（） A．DHA由三种元素组成B．DHA中氢元素的质量分数最大 C．DHA是有机化合物D．DHA中碳、氢、氧三种元素的质量比为33︰4︰4 4.物质与其构成粒子之间的关系
A原子的核式结构
【基础类型题】： 1 ?最先发现电子，并确认电子是组成原子成分之一的是 A.汤姆孙B ?卢瑟福C ?盖革D ?马斯登 2.卢瑟福提出原子的核式结构学说，其根据是用a粒子轰击金箔的实验，在 实验中，他观察到a粒子 A.全部穿过金原子 B.绝大多数穿过金原子，只有少数发生大角度偏转，及少数甚至被弹回 C?绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过金原子 D.全部发生很大的偏转 3.卢瑟福a粒子散射实验的结果是 A.证明了质子的存在 B?证明了原子核是由质子和中子组成的 C?说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D.说明原子中有中子存在 4?根据a粒子散射实验，可以估算出原子核的直径约为 m ，原 子直径大约是m 。 5.当a粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹中不可能存在的是 【能力提高题】： 6.对于a粒子散射实验装置的描述，下列说法中正确的是 A.主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜 B?金箔的厚度对实验无影响 C.如果改用铝箔就不能发生散射现象 D.实验装置应放在真空中 7.在a粒子散射实验中，当a粒子最接近金原子核时，a粒子符合下列情况中的 A.动能最小 B .势能最小 C.和金原子组成的系统的总能量最小 D .所受原子核的斥力最小 8.在a粒子散射实验中，没有考虑到a粒子跟电子的碰撞，这是由于 A.a粒子并不跟电子相互作用 B.a粒子跟电子相碰时，损失的能量很少，可忽略 C.电子的体积实在太小，a粒子碰撞不到 D.a粒子跟各电子相碰撞的效果互相抵消 参考答案 【基础类型题】： 1. A 2 . B 3 . C 4 . 10-15—10-14, 10-10 5 . BC
第十二章 物质的微观结构 A 、 原子的核式结构 【知识点1】了解．． 电子的发现 1、英国物理学家汤姆逊对阴极射线进行了一系列的实验研究，1897年，他确认阴极射线是由质量小于氢原子质量千分之一的带负电的粒子组成的，汤姆逊把这种粒子叫电子。以 后美国物理学家密立根精确地测定了电子的电量，电子的电量是e=1.6×10-19C ；电子的质量 是m=0.91×10-30kg 。 2、汤姆逊发现电子，是物理学史上的重要事件。电子比已知的最小的原子还要小，它说明原子不是构成物质的最小微粒，原子本身也具有结构，原子还可以再分，这样“原子不可分”的观念就彻底被否定了。 通常情况下，原子是电中性的，而电子是原子的组成部分，电子带负电且质量又很小，那么原子里一定还有带正电的且集中了原子几乎所有质量的部分。电子和原子中带正电的部分是怎样组成原子的呢？科学家们曾提出了几种原子模型，汤姆逊提出的原子模型是：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子则镶嵌在球内（“枣糕型”）。 【知识点2】知道．． α粒子散射实验 1、实验目的：英国物理学家卢瑟福想证明汤姆逊原子模型的正确性，1911年起做了“α粒子散射实验”。所谓“α粒子散射实验”是用放射性元素钋放出的α粒子束，轰击金箔的实验。实验结果却否定了汤姆逊原子模型。 2、为什么用α粒子轰击金箔？原子的结构非常紧密，要认识原子的组成，需要用高速粒子对它进行轰击，以便对产生的物理现象进行分析。由于α粒子具有足够的能量，有可能接近原子的中心，并且α粒子还可以使荧光物质发光，如果α粒子因与其它粒子发生相互作用而改变了运动的方向，便可在荧光屏上显示出它的方向变化，因此卢瑟福用α粒子散射的方法来研究原子的结构。 3、实验装置：主要由：放射源、金箔、荧光 屏、显微镜和转动圆盘几部分组成，如图12-A-1所示。放射源钋放出α粒子；为避免气体分子对α 粒子的运动产生影响，整个装置放在真空中；使 用金箔的目的有二个：（1）金有极好的延展性， 便于制成很薄的金箔，使α粒子在穿过金箔的过 程中只与某一个金原子发生相互作用，（2）金的原子序数很大，这样金原子跟α粒子有足够大的库仑力，使产生的物理现象更为明显。实验过程中，荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动，可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的α粒子的径迹。 4、实验结果以及对结果分析： 实验的结果：α粒子穿过金箔后“绝大多数”沿原来的方向前进； “少数”发生了较大的偏转； “极少数”发生了大角度偏转；“有的甚至”被反弹。 对结果分析：由于电子带负电，其质量约为α粒子的1／7300，不可能使动能较大的α粒子产生大角度偏转。若按汤姆逊原子模型，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，α粒子穿过原子时由于α粒子周围正电荷对它的斥力有相当一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很大，因此α粒子的大角度偏转说明汤姆逊模型与实验事实不符。实验现象中的“绝大多数”α粒子穿过金箔后方向没有明显改变，表明α粒子在穿过时基本上没有受到力的作用，说明原子中的绝大部分几乎是空的，实验现象中的“极少数”α粒子发生了大角度偏转，“有的甚至”反弹回来，说明α粒子在原子中的某些地方受到了质量、电量均比α粒图12-A-1
创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 富县高级中学集体备课教案 年级：高一科目：化学授课人：
审核人签字：年月日富富县高级中学集体备课教案 年级：高一科目：化学授课人：
程 [练习]1、写出正丁烷和异丁烷的结构式。 [讲解]正丁烷的4个碳原子都在同一条主链上，而异 丁烷只有3个碳原子在同一条主链上，另有1个碳原 子在支链上。请问，支链能否连接在主链的最左端或 最右端的碳原子上？ [分析]不能。那样的话，仍然是在同一条主链上，没 有支链。 [练习]2、写出正丁烷和异丁烷的结构简式。 [强调]请同学们注意，画在纸平面上或是在黑板上的 结构式、结构简式，是不能反映出分子中的原子在空 间的伸展方向的。 [展示]正丁烷和异丁烷的物理性质 [观察与思考]乙醇（沸点为78℃）和二甲醚（沸点为 -23℃）互为同分异构体，它们的分子式都是C2H6O。 观察它们的分子结构模型，分析两者间有什么差异。 [讲解]在C2H6O分子中，氧原子可以与碳原子直接相 连，也可以与氢原子直接相连，且均以单键相连。 [板书]实例2：乙醇与甲醚 [练习]写出乙醇与甲醚的结构简式。 CH3-CH2-OH CH3-O-CH3 [板书]二、同分异构体的物理、化学性质不同 [作业] [板书设计] 一、同分异构现象和同素异形体 1、同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有 不同结构的现象。
2、同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物互称 为同分异构体。 二、同素异形体的物理、化学性质不同 教后 反思 审核人签字：年月日 富县高级中学集体备课教案 年级：高一科目：化学授课人： 课题不同类型的晶体第 1 课时 三维目标1、以不同类型的晶体为例认识物质的多样性与微观结构有关； 2、认识物质的结构决定物质的性质，性质的特点体现了结构的特点； 3、培养学生的空间想象力。 重点离子晶体、原子晶体、分子晶体中 心 发 言 人 石 佳 利 难点离子晶体、原子晶体、分子晶体 教具课型课时安排 1 课时 教法讲授法、模型观察法、 练习法 学法 情境学习法、观察 法、练习法 个人主页 教学[复习提问]在上一个单元，我们学习了化学键的有关知识。化学键是如何定义和分类的? [投影] [练习]下列物质中哪些是离子化合物?哪些是共价化合物? KCl、HCl、NaOH、O2、CO2、NH4Cl [你知道吗？]在日常生活中我们会遇到许多晶体，如金刚石、雪花、水晶等。这些晶体在外观上有什么特
专题复习1《微观结构与物质的多样性》知识梳理 一、原子核外电子的排布 1、在含有多个电子的原子中，能量低的电子通常在离核较的区域内运动，能量高的电子通常在离核较的区域内运动。据此可以认为：电子在原子核外距核由到，能量是由到的方式进行排布。通常把能量最、离核最的电子层叫第一层，由里往外以此类推，共有个电子层，分别用字母________________________表示，每层最多容纳的电子数为个，而最外层电子数不得超过个（第一层为最外层时，电子数不超过个），次外层不得超过个，倒数第三层不得超过个。 2、画出1到10号元素原子结构示意图 。 二、元素周期律 1、人们按照核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种编号叫做。元素的原子序数在数值上等于该元素的。 2、以横坐标表示元素原子核最外层电子数，以纵坐标表示原子半径，画函数示意图，分析可知：随着元素核电荷数的递增，原子半径的变化是。更多的研究表明，除了元素的原子半径外（除外），元素的和，元素的都呈现周期性变化。我们把这种元素的性质随着核电荷数的递增而呈现周期性变化的规律叫做。元素周期律的本质原因是。 3、根据原子序数11～17的元素，用化学用语填写下列空白： ⑴与水反应最剧烈的元素是，最高价氧化物的水化物碱性最强的是，原子半径最大的是，最活泼的非金属是。 ⑵金属性最强的元素是，非金属性最强的元素是，最稳定的气态氢化物是，16号元素氢化物的化学式为。 4、通常情况下：元素的金属性强弱的判断依据有， ，。 元素的非金属性强弱判断的依据有，， 。 三、元素周期表及其应用 1、元素周期表中共有个周期，是短周期，是长周期。其中第周期也被称为不完全周期。 2、在元素周期表中，是主族元素，主族和0族由、共同组成。是副族元素，副族元素完全由构成。 3、元素所在的周期序数=，主族元素所在的族序数=，元素周期表是元素周期律的具体表现形式。在同一周期中，从左到右，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐，原子核对核外电子的吸引能力逐渐，元素的金属性逐渐，非金属性逐渐。在同一主族中，从上到下，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐，电子层数逐渐，原子核对外层电子的吸引能力逐渐，元素的金属性逐渐，非金属性逐渐。 4、元素的决定了元素在周期表中的位置，元素在周期表中的反映了原子的结构和元素的性质特点。我们可以根据元素在周期表中的位置，推测元素的，预测。元素周期表中位置相近的元素性质相似，人们可以借助元素周期表研究合成有特定性质的新物质。例如，在金属和非金属的分界线附近寻找材料，在过渡元素中寻找各种优良的和______________材料。 5、1869年，俄国化学家经过研究提出了元素周期律。 四、微粒之间的相互作用力 1、构成物质的基本粒子可以是 2、化学键的定义 3、称为离子键，含有离子键的化合物称为。活泼金属与活泼的非金属化合时，原子间的电子转移发生在原子的，可以在元素符号周围用或来表示原子的最外层电子。像这样的式子我们称之为