物质微观结构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

金金属箔
[1]大多数粒子不改变本来的运动方向，原因是：
原子内有较大的间隙。
。
[2]有小部分改变本来的运动路径，原因是： α粒子受到了同种电荷互相排挤作用而改变了运动方向。。
[3]极少数被弹射了回来，原因是： α粒子撞击到了带正电荷、质量大、体积很小的核。 。
自从卢瑟福用α粒子轰击了金属箔后，使人 们对原子内部的结构有了更深入的了解，从而对 原子内部结构的认识更接近了它的本质。
2.汤姆生的原子结构模型
汤姆生模型 （西瓜模型）
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。
金金属箔
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。 问题思考：
在化学变化中可分的微粒是（ B ） A．原子 B.分子 C.电子 D.原子核
6.下列叙述正确的是……………（ B ） A．原子核都是由质子和中子构成的 B．原子和分子都是构成物质的一种粒子，它 们都是在不停地运动的 C．原子既可以构成分子，也可以构成物质 D．物质在产生物理变化时，分子产生了变化， 在产生化学变化时，原子产生了变化
原 子
原子核 (+)
质子:一个质子带一个单位的正电荷 中子: 中子不带电
电子: 一个电子带一个单位的负电荷
( —）
原子核所带的电荷数简称为核电荷数。
说一说：以氧原子为例解说原子的结构
电子:8个，带8个单位负电荷

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。

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 从左 到右变小 。更多的研究表明，除了元素的原子
半径外（ 稀有气体除外），元素的金属性和 非金属
性 ，元素的 主要化合价都呈现周期性变化。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 。元素周期律的本质 原因是 元素核外电子排布的周期性变化 。
B. CO2和H2O
C. NaCl和HCl D. NaOH和Na2O2
（ ）15. 将下列晶体熔化：氢氧化钠、二氧化
硅、氧化钙、四氯化碳，需要克服的微粒间
的相互作用①共价键 ②离子键 ③分子间作
用力，正确的顺序是
A.①②②③ B. ②①②③
C.②③②① D. ①①②③
第二十五页，共36页。
12．以下说法正确的是 （ ） A．C60与金刚石一样属于原子晶体 B．干冰气化没有破坏化学键 C．共价化合物可以含离子键
第五页，共36页。
原子序数 11 12 13 14 15 16 17 元素符号 Na Mg Al Si P S Cl
主要化合 价
最高价氧 化物
+1
Na2O
+2
MgO
+3
Al2O3
+4 +5 +6 -4 -3 -2
SiH4
PH3
H2S
SiO2 P2O5 SO3
+7 -1
HCl
Cl2O7
最高价氧化物
对应水化物的 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4
电子数 电子数 素的化学性质

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
阅魏读杰材制料作
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返
有，不得
回
翻结录束。
前
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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
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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
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后
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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。

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；

第八章 纳米固体材料的微观结构
1
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前言
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2
主要内容
纳米固体的结构特点
纳米固体界面的结构模型
纳米固体界面的X光实验研究
界面结构的电镜观察
穆斯堡尔谱研究
纳米固体结构的内耗研究
19
由表可以看出：对应不同热处理的试样的平均键长（Si—N 键长或Si—Si键长）几乎相同。只有假设颗粒内和界面内平均 键长在一定温度范围内热处理都不发生变化的情况下才能与实 验结果相符合，因此，我们没有理由认为界面中Si—N键长或 Si—Si键长是变化的，原子排列是混乱的，而用 短 程 有 序 来 描 述纳米非晶氮化硅块材界面结构是合理的。
下面我们简述一下自1987年以来描述纳米固体 材料微结构的几个模型。
8
纳米微晶界面内原子排列既没有
纳
类气态模型 长程序，又没有短程序，是一种
米
类气态的，无序程度很高的结构。
固
体
界
面
有序模型 纳米材料的界面原子排列是有序的。
的
结
构 模 型
结构特征 分布模型
纳米结构材料的界面并不是具有 单一的同样的结构，界面结构是 多种多样的。
10
如图8.2所示，非晶体的
原子径向分布概率函数第一
峰对应于最近邻原子分布，
它尖而高，位置与晶体中最
近邻原子间距一致，由峰面
积推算得最近邻原子数也与
晶体的基本一致，表明从最
近邻原子分布看，仍保持晶
体的短程有序性。但随着原
子间距r的增大。概率函数的
峰值变得越来越不显著。说

1 泡利不相容原理
2
能量最低原理
3
洪特规则
原子结构与元素周期系
1、泡利不相容原理
科学家泡利（W·Pauli，1900～1958）于1925年根据元素在周期表中的位置和光谱 分析的结果提出：“在同一个原子中没有运动状态四个方面完全相同的电子存在”， 即泡利不相容原理。由此可以推出：
1）每个原子轨道只能容 纳两个电子，且自旋方 向相反。因为只有这样 才能使原子的能量最低。
另外，由于电子在原子核外同不区域出现的几率不同，我们通常用小黑点来表示核外电子在某 处出现的几率大小。小黑点密，说明电子云密度值大，即电子在该处出现的几率大；小黑点疏， 说明电子云密度值小，即电子在该处出现的几率小。 电子出现机会最大的区域，就是电子云密度最大的地方。把电子出现的几率相等的地方联接起 来的线，称为等密度线，亦称电子云的界面，这个界面所包括的空间范围称为原子轨道。
原子结构与元素周期系
3）磁量子数m
电子层n 1 2 3
4
电子亚层l
亚层符号
磁量子数m
轨道数
0
s
0
1
0
s
1
p
0 4
0，+1，-1
0
s
0
1
p
0，+1，-1
9
2
d
0，+1，-1，+2，-2
0
s
0
1
p
0，+1，-1
16
2
d
0，+1，-1，+2，-2
3
f
0，+1，-1，+2，-2，+3 ，-3
各电子层的原子轨道数
电子云形状相同时，电子所处电子层数 越大，说明电子离核越远，电子的能量 也就越高。由于n只能取正整数，所以电 子的能量是不连续的，或者说能量是量 子化的。

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。

混凝土的微观结构
乔贝 任亚楠
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混凝土的微观结构
• 2.1定义 • 2.2重要性 • 2.3复杂性 • 2.4骨料相的微结构 • 2.5水化水泥浆体的微结构 • 2.6混凝土中的过渡区
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2.1定义
• 微结构：是指宏观结构中用显微镜放大才可见的部 分。
• 所谓宏观结构一般是指用肉眼可见的、粗大的微结 构;肉眼不可见的界限大约在1mm的五分之一。
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2.6混凝土中的过渡区
• 粗骨料颗粒和水化水泥浆体之间存在着过渡区，虽 然它的组成和水化水泥浆体相同，但其微结构与性 能不同于水泥浆体。
• 过渡区的发展顺序：
首先，新压实的混凝土中，大颗粒骨料周围形成水膜。
随后，水泥浆体本体中，钙、硫酸根、氢氧根以及铝 酸根离子，结合生成钙矾石和氢氧化钙。由于水灰 比比较大，这些靠近粗骨料的结晶产物为较粗大的 晶体，因此形成比水泥浆或砂浆本体更多孔隙的构 架；板状的氢氧化钙晶体趋向形成定向层。
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2.5水化水泥浆体的微结构
• 水化水泥浆体在这里的含义是指由波特兰水泥（以 下称硅酸盐水泥）制备的浆体。硅酸盐水泥是一种 灰色粉末，呈多棱角颗粒，粒径约为1~5um。它通 过粉磨熟料和少量硫酸钙得到，熟料是由氧化钙和 硅、铝、铁的氧化物经高温反应产生的几种化合物 非匀质的混合物而生产出的。熟料基本组成大约对 应为C3S、C2S、C3A和C4AF。
• 一个固体各个相的类型、数量、尺寸、形状及其分
布即构成了该固体的微结构。
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2.2重要性
• 材料领域的进步首先在于可以从内部的微观结构认 识到其性能由来的机理。换句话说，性能可以通过 使材料微结构适当地变化得到改进。虽然混凝土是 应用最为广泛的结构材料，但它的微结构是不均质 且高度复杂的。所以研究它的微结构至关重要。

实验二
液体之间可以发生扩散（液体扩散） 分子间有间隙一升水和一升酒精混合，体积小于两升
液体之间的扩散现象
实例
存放煤的墙角，几 年后墙壁表面厚厚的 一层都变黑了。
固体之间可以发生扩散现象。（固体扩散）
扩散现象表明： 一切物质的分子都永不停息地做无规则的运
动 温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，扩
2、 扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地作无规则运动 3、扩散快慢（分子热运动）与__温___度____有关；
温度越____高______，分子热运动越剧烈。 4、物体难以被拉伸，说明分子间存在__引__力_____
物体难以被压缩，说明分子间存在__斥__力_____
想一想
毒品“毁灭自己,祸及家庭,危害社会” ，我国采用 “禁种、禁贩、禁制、禁吸”四禁并举的禁毒方针。
接看不到。要用电子显微镜
才能看到！
在通常的温度和压强下，
1毫升的水中含有大约４
×1022个水分子，若把这些
水分子均匀地分布在地球表
面，1cm2面积上可得5000多
个水分子！
3
二、分子热运动
这叫什么现象？
实验一
不同的物质在互相接触时,彼此进入对方的现象,叫做扩散。 气体之间可以发生扩散现象。（气体扩散）
（ 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
7．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
D.有的分子之间只有引力，
有的分子之间只有斥力
8．压缩固体和液体很困难说明分子间
（A）