物质的微观结构25页PPT

2．各原子结构模型的理论支持 (1)道尔顿——实心球体模型： 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他 认为：物质是由原子构成的，原子是微小的不可分割的实 心球体，原子不能被创造也不能被毁灭，在化学变化中原 子不可以再分割，它们的化学性质在化学反应中保持不变 。但道尔顿的原子理论还远远不是一种完善的理论，存在 一些明显的缺点和错误：
（2）根据结构预测物质性质
（3）合成或分离预期性能的新材料
（4）从分子水平探索生命现象
（5）研究结构实现绿色合成，促进社会可持续发展
2．几点说明 (1)同素异形体的判断关键是要掌握两点：①它们是结构不 同的单质，②它们由同种元素构成。 (2)结构决定性质，同种元素组成的物质，结构不同，性质 有很大差异。 (3)合成新材料须从结构入手，找出性质体现结构的关系。
(4)实现社会的 可持续发展 ，期待着物质结构研 究方面的新成果。
1．连线题： 答案：A—①③ B—②④⑥ C—⑤
2．排序题：下列关于人类探索物质结构的先后顺序是 __________________。 a．汤姆生发现电子 b．阿伏加德罗提出分子概念 c．道尔顿提出原子概念 d．有机合成迅速发展 e．门捷列夫发现元素周期律 f．人类发现DNA图谱 答案：c、b、e、a、d、f
或被笔直地弹回。这说明原子并不是无法穿越的实心球， 而是有隙可乘的。这就是著名的“α粒子散射实验”。卢瑟福 根据α粒子散射现象，指出原子是由原子核和核外电子构成 的，原子核带正电荷，位于原子中心，它几乎集中了原子 的全部质量，电子带负电荷，在原子核周围空间作高速运 动，就像行星环绕太阳运转一样。
(4)玻尔——原子轨道模型：
心部件是由具有磁性的物质构成。
(2)抓住中和反应和反物质的特征即可，常见H＋带正电

半径： 10－10米 质量： 10－26千克（氢10－27千克）
五、化学变化的本质
构成物质的分子分解成原子，原子重新组合成新分子。
物质微观粒子模型
重点
1、物理变化和化学变化的本质区别
——分子是否发生改变（分子构成的物质） 物理变化——分子本身不变，可以是分子间的距离变化。 化学变化——分子本身发生变化，变成更小的微粒——原子。
距离
分子
物质微观粒子模型
水的电解
通电
重新组合
水
氢氧
分
原原
子
子子
氧
氢
分
分
子
子
1、分子由更小的粒子——原子构成。
物质微观粒子模型
水的电解
通电
重新组合
水
氢氧
分
原原
子
子子
氧
氢
分
分
子
子
2、在由分子构成的物质中，分子 是保持物质化学性质的最小粒子。
物质微观粒子模型
水的电解
通电
重新组合
水
氢氧
分
原原
子
子子
氧
氢
物质的微观粒子模型
物质微观粒子模型
如何用模型表示水分子？
用蓝球表示氢原子
用黄球表示氧原子
一个水分子是由一个氧原子 和2的氢原子构成的。
物质微观粒子模型
氢分子
水分子 氧分子
蓝色代表氧原子 黑色代表碳原子 棕色代表氮原子 黄色代表硫原子 涉及几种原子，各分子中分别有几个原子？
物质微观粒子模型
物质微观粒子模型
启示：1、分子、原子都很小
物质微观粒子模型
判断：
1、分子一定比原子大
(× )

2．对原子结构的探索过程：
(1)道尔顿原子模型(1803 年)——实心球模型。 (2)汤姆生原子模型(1904 年)——西瓜模型(原子中有电
子，电子带负电)。 (3)卢瑟福原子模型(1911 年)——核式结构模型(α粒子
散射实验：原子核的存在)。 (4)玻尔原子模型(1913 年)——分层模型。 (5)1927～1935 年——电子云模型。
质子和 36 个电子。
【答案】C
【类题演练 1】 (2019·上海)瓶中 CO 气体分子的微观示意
图为(“ ”表示 C 原子，“ ”表示 O 原子)
()
【解析】 一氧化碳是由一氧化碳分子构成的，每个一氧
化碳分子是由 1 个碳原子和 1 个氧原子构成的。 【答案】B
专题二 原子的结构
原子核在整个原子中所占的体积很小，但原子的质量 主要集中在原子核上。在原子内，核电荷数＝质子数＝核 外电子数。
N 为 7 号元素，下列有关说法正确的是
()
A．N5-是一种单质
B．1 个 N5-带 1 个单位的正电荷
C．1 个 N5-中共含有 35 个质子
D．1 个 N5-中共含有 35 个电子
【解析】 氮原子的质子数和电子数均为 7，N5-是 5 个 N
原子得到一个电子得到的微粒，所以每个 N5-中含有 35 个
三、物质由元素组成 1．具体物质的元素组成：
(1)元素是具有相同质子数(即核电荷数)的同一类原子 的总称。一种元素与另一种元素的本质区别是质子 数(核电荷数)不同。
(2)元素、原子、离子和分子的比较见下表：
2．列举重要化肥的有效元素(N、P、K)：植物生长过程中 需要量较多的是含氮、磷、钾元素的无机盐。植物生 长缺乏氮元素时，植株矮小，叶色发黄；缺乏磷元素 时，植株暗绿带红；缺乏钾元素时，植株矮小，叶片 上带许多褐斑。

是一个挨一个的紧密排列还 是彼此之间存在空隙呢？
在两个实验中，两种物质混合后 总体积都发生了变化，同学们能 得到什么启示呢？ 小结：分子之间有空隙
7
石 墨 表 面 原 子 排 列 显 微 镜 下 的 苯 分 子
8
扫描隧道显微镜
分子是运动还是静止的呢？
9
实验一
观察实验现象，思考这个实验现象说明了什么？
变大 簧测力计的示数___________ （填“变大”、
“变小”或“不变”），这个现象说明_______
分子间存在引力 ___________________________ 。
为 有 暗 香 来 。
遥 知 不 是 雪 ，
凌 寒 独 自 开 。
墙 角 数 枝 梅 ，
《
梅 花 》
学习目标
1、知道物质结构基本事实的观点
2、会识别扩散现象，并会解释扩散现象 3、知道什么是分子热运动
4、知道说明分子之间有相互作用力的一
些事例
2
了解：人类对物质结构的认识历程
想一想：什么是分子？
分子：保持物质原有特性的最小微粒。
C
）
A、固体分子间没有作用力，而液体分子间有作用力 B、同种分子没有作用力，而异种分子间有作用力 C、任何分子间均有作用力，距离越小，作用力越大 D、水具有黏性，分子间是否具有作用力与此无关
34
关于分子，你认为下面说法中错误的是： （ D） A.一切物体都是由分子组成的
B.分子做永不停息的运动
C.分子之间存在相互作用力
巩固练习
下列诗词、歌词或俗语中不含有分 子无规则运动这一物理知识的是 （D）
A．稻花香里说丰年 B．美酒飘香歌声飞 C．墙里开花墙外香 D．亲戚远来香

蚌埠医学院魏杰制作 医学物 理学
能量均分定理：在温度为T的平衡态下，物体分
第一节物 质微结构
子每个自由度的平均动能都相等，都等于
第二节分
子动理论 对于理想气体，由于分子之间没有相互作用，分
第三节
分布率 子间也就没有势能。因此，理想气体的内能就是
第四节 输运过程
所有分子动能的总和。
第五节 表面现象
对包含有N个自由度为i 的分子的理想气体,其内能
为：
部分作业
解答
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返
有，不得
回
翻结录束。
前
页
10
后 页
第七章分
回
翻结录束。 所以分子力随分子间距离的增大而急剧减小，为 前
2 短程力。
页
后
页
第七章分
子动理论
魏杰制作 ，版权所 有，不得 翻录。
蚌埠医学院魏杰制作 医学物F理学来自当r=r0时，为平衡位置，
第一节物 F=0。
质微结构
第二节分 r0的数量级约为10-10m , 子动理论 此时分子势能最低，分子
0
r0
r
分子间作用势能EP与分子间距离r的关系
返 回
前 页
3
后
页
第七章分
子动理论
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第一节物 质微结构 第二节分 子动理论 第三节 分布率 第四节 输运过程 第五节 表面现象 部分作业
解答
蚌埠医学院魏杰制作 医学物 理学
第二节 理想气体分子动理论
一、理想气体状态方程
在不受外界影响的条件下，一个系统的宏观性质 不随时间改变的状态称为平衡态。 在微观上，分子的热运动是永不停息的，系统的 平衡态是一种动态平衡。

宇观
宏观.
微观
3
1.物质的微观结构层次
第一层次：分子
物质保持其化学性质的基本单元，物质的化学性质和物理性质主
物
要由分子结构决定，分子由若干个原子通过化学键结合而成。
质
第二层次：原子
机
化学元素的最小单元，采用化学方法不可分割。
构
第三层次：原子核
的
微
质子和中子
观
第四层次：强子
层
强相互作用离子的统称，各种介子和重子。强子由夸克组成
乙方：
1.亚里士多德、阿那萨古拉：物质可以无限可分。
2.公孙龙：一尺之锤，日取其半，. 万世不竭。
18
4.历史回顾-人类对物质微观结构的认识历史
1.原子的认知
直到公元19世纪，原子才由化学键和物理学家重新
给以较为精确的表述。并得到了越来越多的证明。19世
纪初，法国的普鲁斯托和英国的道尔顿相继发现了元素
1 nm=10-9 m
1 keV=103 eV
1 fm=10-15 m
原子核中每个核子的平均
结合能为MeV量级。核物
理中，100MeV下为低能，
100MeV-3GeV为中能，
3GeV以上为高能。
.
13
3.单位和物理常量
3.2 物理常量
基本物理常量：是在目前的理论中不能用更基本的常量表示出来 的量，它们的数值必须用实验来测定。其中，前七个为基本原子 常量（不包括G）
其他物理量根据其定义或者物理方程表示，称为导出量，他们的 单位称为导出单位。如：SI中能量和功的单位为J，或采用SI允 许的电子伏（eV）为单位。
1eV=1.60×10-19J
.
12

2. 轻子：不参与强相互作用、自旋量子数都是半 整数的粒子。 3种带电轻子：电子e、子和子；3 种中性轻子：电子中微子e 、子中微子 和子中 微子 ，静质量可能都是零。以上6种轻子连同它 们的反粒子，共计12种轻子。
3. 传播子：传递相互作用的媒介粒子。
电磁力传播子是光子 ；弱力传播子是中间玻色 子W、W和Z0；强力传播子是胶子，粒子参与强相互 作用时胶子确实存在并起作用。迄今还没发现自由 状态下的胶子和引力子。
质子 重子：
基
1.强子：
中子
本
介子
粒
子
电子 电子中微子
的 2.轻子： μ子、μ子中微子
分
τ子、τ子中微子
类
胶子 （传递强力）
3.传播子： 光子 （传递电磁力） 中间玻色子 （传递弱力）
到70年代中期，由于实验和理论研究工作取得了一系列重 大的进展，使我们对强子内部结构规律的认识逐渐明朗和深入。 概括起来，可以归纳为以下几点:
5.微观世界的基本规律
●在微观世界里，粒子的产生和消亡都是非常普遍也 是时时处处都在发生的。
如：电子遇上正电子，同时消亡转化为光子；而高能光子在原 子核的库仑场中又可以转化为一对电子和正电子。当质子遇上 反质子，同时消亡转化为介子等。
●对称与守恒定律
空间平移对称——动量守恒 守恒定律具有普遍意义 空间旋转对称——角动量守恒 的根源在于时间、空间
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自然界的奥秘是无穷无尽的！
宇宙往大的方向延伸是无限的！
宇宙观测已达到＞100亿光年的尺度 1光年＝光线走一年的距离 ≅ 9.51012公里 1013公里 ＝ 十万亿公里

光有波动性，用表征波动性的波长(λ)和频率(v)描述。1905 年，爱因斯坦
（A.Einstein，1879~1955）受普朗克量子理论的启发提出了光子学说，认为光
子不仅具有能量，而且还具有动量，对一个光子而言，其E和p分别为：
E = hv
（1-1）
·8·
第 1 章 物质结构基础
p = mv = h /λ
速度射出，其德布罗意波长又为若干？
解：普朗克常数h = 6.626×10-34J·s，1J = 1kg·m2·s-2
对于电子，由式 1-3：
λ
=
h mv
=
6.626 ×10−34 ×103 g ⋅ m2 ⋅ s −1 (9.11×10−28 g )(5.97 ×106 m ⋅ s −1 )
=
1.22 ×10−10
在微观世界中，量子化现象是普遍存在的，是微观粒子运动的重要特征。 量子论提出的所谓“连续”或“不连续”的概念，实质上就是量的变化有没 有一个最小单位。在描述宏观物体运动规律性的经典物理学中，许多物理量 是可以连续变化的。例如物体的电量的测量可以为几十库仑或零点几库仑， 仿佛物体的电量可以增减任意一个无穷小量。但从微观角度分析，物体的电
表为牛顿，认为光是一种作直线运动的微粒，不同种光的微粒有不同颜色，
白色是各种微粒的混合结果。波动学说的代表为惠更斯（Christian Huygens，
1629-1695），认为光是一种波，不同波长的光波有不同颜色，白色由各种波长
的光波混合而得。
证明光是粒子的论据有光的吸收、光的发射和光电效应等。证明光的波
在宏观物体中，物理量的量子化特征常常难以觉察出来。例如测出的电 量往往都是最小单位一个电子电量的极大倍数，但对原子、离子等微观粒子 就完全不同了，一个一个的电子电量的增减就不可认为是连续变化了。因此， 不连续性是微观世界的重要特征。

内容要求 ①知道物质是由分子构成、分子是由原子构成的，物质 也可由原子直接构成。 ②知道原子组成分子时的结构和种类不同，物质性质也 不同。 学业要求
探究
第2节 物质的微观粒子模型
如果要设计一个飞行器，我们可以先做一个微缩模型（航 模）进行实验研究。
在对微观粒子的研究中，往往可利用放大的模型来解释小 到难以视察的物体。
图2-9 水由水分子构成
图2-10 金属铝由铝原子构成
图2-11 铅笔芯内的石墨由碳原子构成
二、粒子的大小与质量
分子和原子都有一定的_______和_______ 。 原子的体积很_____，原子半径一般在 _______米数量级。 如碳原子的半径为 0.6×10-10 米。 分子和原子的质量也非常_____，
一、构成物质的粒子模型
人们常用模型来表示分子由______构成，因为这种方式 更形象直观。
我们曾用蓝球表示氧原子，用白球表示氢原子，用水分 子、氧分子和氢分子构成的模型来反应水的电解过程， 解释水的电解现象。
我们也可以用同通样电的模型方法来表示各种不同的物质分子。
水分子代表氢原子源自代表氧原子图1-11 水电解的过程示意图
科学方法测得 1 个碳原子的质量约为 _____________ 千克。 不同种类的分子和原子，质量是_______的。
1个氢原子的质量： 1.674×10-27千克
1个氧原子的质量： 2.657×10-26千克
1个碳原子的质量： 1.993×10-26千克
1个氢气分子的质量： 3.348×10-27千克
2．初步了解用球棍或其他工具材料制作简单分子模型的方法。
器材
已构建成的若干简单分子结构模型（含球棍模型、比例模型或其 他材料制作的模型）、各色小型球棍材料等。

图①的变化过程中没有新分子生成，是物理变化，图②的变化过程中有新分子生成，是化学变化
[解析] 图①的变化过程中没有新分子生成，属于物理变化，图②的变化过程中有新分子生成，属于化学变化；
（2）由图②、图③可得到:化学变化前后一定不变的粒子是______。
一个氧分子由两个氧原子构成，一个臭氧分子由三个氧原子构成
水分子和过氧化氢分子都是由氢原子和氧原子构成的，一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，一个过氧化氢分子由两个氢原子和两个氧原子构成，一氧化碳分子和二氧化碳分子也是这种情况
结论
分子可以由同种原子构成，也可以由不同种原子构成
不同数量的同种原子可以结合成不同的分子
不同种原子以不同的原子数量可以结合成不同的分子
总结
分子的种类由原子的种类和数量决定
2.分子的概念：由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子。如水由水分子构成，保持水化学性质的最小粒子是水分子。特别提醒
物理变化
分子本身不变，只是构成物质的分子间的空隙发生了改变
化学变化
分子本身发生变化，变成更小的微粒——原子，而原子又重新结合成新的分子
解题通法巧解化学微观示意图题
此类试题一般有两种:一种是利用图示判断纯净物和混合物，另一种是利用示意图表示一个化学反应。图中一般单个球表示原子，如 “ ”“ ”“ ”等；多个球连在一起表示分子，如“ ”“ ”等。图中若只有一种微粒，则属于纯净物，如图1所示；若有多种微粒，则属于混合物，如图2所示。
原子
[解析] 由图②、图③可知，化学变化前后一定不变的粒子是原子；
（3）图②中反应后容器内的物质属于________（选填“混合物”或“纯净物”）。
混合物
[解析] 图②中反应后容器内的物质含有两种分子，属于混合物；

7.5物质结构的微观模型
一、物质是由什么组成的？
1、保持着该物质化学性质不变的 很小微粒，叫分子。
科普知识：
用容积为1cm3的盒子装一盒空气， 空气分子数量大约有2.7×1019个。假设 人数数的速度可以达到1010次/秒，这个 人数完这些分子也需要 80 年。
结论：1、分子很小； 2、数量很多。
一、物质是由什么组成的？
1、保持着该物质化学性质不变的 很小微粒，叫分子。 2、物质是由 大量 分子构成的
·
和酒精 和水混 合前
酒精和 水混合 后
得出结论：分子间有空隙
扩散现象：
两种不同的物质自发地彼此进入对 方的现象。
扩散现象说明：一切物体的分子都在—— 永不——停—息——地—做——无—规——则—运动
腌制咸鸡蛋，大概30天变咸，而炒菜，放入 盐，很快就入味。
提科学问题：扩散快慢与温度有关吗？
猜想：扩散快慢与温子间存在空隙，而且分子在永 不停息地做无规则运动，那么，固体、液 体的分子为什么不会飞散开，而总是聚合 在一起，使固体、液体保持一定的体积呢？
思考：
1、 既然分子间存在空隙，而且分子在永 不停息地做无规则运动，那么，固体、液 体的分子为什么不会飞散开，而总是聚合 在一起，使固体、液体保持一定的体积呢？
2、分子间既然存在引力，为什么分子间还 会有空隙而不是连在一起呢？
感悟收获：
1、物质是由大量 分子 组成的； 2、分子在—永——不—停——息—地——做—无——规—则——运—动——————； 3、分子间存在着—相—互——作—用——的—引——力—和——斥—力—— 。 4、转换法：
作业：
1、上网查一下有关物质构成的物理学史。
2、请同学们从日常生活中，寻找出分子 间存在作用力的更多例子；利用身边的物 品，创造更多的小实验。

视频：水分子
视频：固体分子
二、粒子的大小与质量
分子和原子都有一定的体积和质量。原子的体积很小，原 子的半径一般在10－10米数量级。如，一个碳原子的半径为 0.6×10－10米。分子和原子的质量很微小。用科学方法测得1个 碳原子的质量约为1.993×10－26kg。
不同种类的分子和原子的质量是不同的。
数的启示？
1、一滴水的分子个数：1021个水分子构成，1mL水需要约20滴水组成。 2、如果把水分子放大到乒乓球那么大，那么乒乓球就要放大到地球那么大 3、铅笔留下的黑色的笔迹是碳原子的堆积，一个句号竟有1018个碳原子
启示：1、分子很小，原子更小
感受粒子的质量
已知一粒米的质量约为2.1×10-5千克，如果等分这粒米， 要分多少次才能把它分到10-27千克？
新的分子 D．分子和原子之间都有间隔，分子之间间隔较大，原子之
间间隔较小
课堂练习
3、分子和原子的主要区别是（ D
）
A. 分子大、原子小
B. 分子的质量大，原子的质量小
C. 分子可直接构成物质，原子则要先构成分子后
再构成物质
D. 在化学变化中分子可再分，原子则不能再分
课堂练习
4、对于分子的叙述正确的是（ C 67×1021个水分子”说明了( )
C两．个在氢化原学子变构化成中一，个分氢子分可子以，分许成多原氢子分，子原构子成又氢可气以。结合成新的分子
C99．3×构1成0－分2子6k的g。原子种类相同但数目不同
在分化子学 和变原化子中都分有子一可定再的分体，积原和子质则量不。能再分
原如子，的 水体是积由很水小分，子原构子成的半。径一般在10－10米数量级。
C分．子在可化直学接变构化成中物，质分，子原可子以则分要成先原构子成，分原子子后又再可构以成结物合质成新的分子

I2
【答案】A
I2 Br2 I2 CsCl
Br2 I2 Br2 SiO2
作业
Ⅰ . ①BaCl2 ②金刚石 ③NH4Cl ④Na2SO4 ⑤ 干冰 ⑥碘片 按下列要求回答： (1)熔化时不需要破坏化学键的是________(填序号，下同)， 熔化时需要破坏共价键的是________，熔点最高的是 ________，熔点最低的是________。 (2)晶体以分子间作用力结合的是________。 【答案】(1)⑤⑥/②/②/⑤ (2)⑤⑥
C2H6O 分子结构不同
沸点
78 ℃
－23 ℃
性质
物理性质不同，化学性质不同
二、同分异构现象
3．四角度认识同分异构体 (1)从物质看：互为同分异构体的物质只能是化合物。它们之间的转 化属于化学变化，若共存则为混合物。 (2)从分子式看：互为同分异构体的化合物，其分子式相同，相对分 子质量也相同，但相对分子质量相同的化合物分子式不一定相同，如甲酸 (HCOOH)和乙醇(CH3CH2OH)的相对分子质量均为46。 (3)从结构看：互为同分异构体的化合物，空间结构不同。 (4)从性质看：互为同分异构体的化合物，物理性质不同，化学性质 可能相似。
一、同素异形现象
【例1】意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了
极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，下列 说法正确的是( )
【答案】D
A．N4属于一种新型化合物 B．N4转化为N2属于物理变化 C．N4的摩尔质量为56 D．N4与N2互为同素异形体
二、同分异构现象 1．同分异构现象和同分异构体 (1)化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的 现象，称为同分异构现象。 (2)分子式相同而结构不同的化合物，互称为同分 异构体。 (3)同分异构现象主要表现在有机化合物中。