《物質(zhì)的組成與構(gòu)成》課件

物質(zhì)的組成與構(gòu)成物質(zhì)是構(gòu)成世界萬物最基本的要素，但你是否了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？課程目標了解物質(zhì)的基本組成掌握物質(zhì)的構(gòu)成、原子、分子和晶體的基本概念。理解原子結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)原子的基本結(jié)構(gòu)，包括原子核、質(zhì)子、中子和電子。認識化學(xué)鍵了解化學(xué)鍵的類型、形成過程以及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。物質(zhì)的定義占有空間物質(zhì)具有體積，即占據(jù)一定的空間。具有質(zhì)量物質(zhì)具有質(zhì)量，可以用天平測量其質(zhì)量。物質(zhì)的基本組成單位原子物質(zhì)的最小微粒，具有該物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。分子由兩個或多個原子通過化學(xué)鍵結(jié)合而成的微粒。離子原子或原子團失去或得到電子后形成的帶電微粒。原子的基本結(jié)構(gòu)原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒，具有原子核和核外電子兩個部分。原子核位于原子的中心，帶正電荷，由質(zhì)子和中子組成。核外電子帶負電荷，圍繞原子核運動。原子的結(jié)構(gòu)模型原子模型是科學(xué)家們對原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種理論解釋。從道爾頓的實心球模型到湯姆遜的葡萄干布丁模型，再到盧瑟福的核式模型和玻爾的電子層模型，原子模型不斷發(fā)展，揭示了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，但同時越來越精確。元素的分類金屬元素大部分元素，具有光澤、延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等非金屬元素通常沒有金屬光澤、不延展、不導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差類金屬元素性質(zhì)介于金屬和非金屬之間，導(dǎo)電性隨溫度升高而增強原子的構(gòu)成原子核質(zhì)子（帶正電）中子（不帶電）核外電子電子（帶負電）原子核的構(gòu)成質(zhì)子中子原子核主要由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。質(zhì)子和中子的性質(zhì)1質(zhì)子帶正電荷，質(zhì)量約為1.6726×10^-27kg。2中子不帶電，質(zhì)量略大于質(zhì)子，約為1.6749×10^-27kg。電子的性質(zhì)帶負電電子帶負電荷，其電荷量為-1.602×10-19庫侖。質(zhì)量極小電子的質(zhì)量約為9.109×10-31千克，比質(zhì)子和中子輕得多。運動速度快電子在原子核外高速運動，其運動速度接近光速。能量量子化電子在原子核外只能占據(jù)特定的能級，這些能級是量子化的。原子的電子排布1電子層電子按照能量高低，分層排布，由內(nèi)向外分別為K、L、M、N…層。2電子亞層每個電子層又分為若干電子亞層，分別用s、p、d、f表示，能量依次升高。3電子軌道每個電子亞層包含若干個電子軌道，每個軌道最多容納2個電子。電子層和電子軌道1電子層電子在原子核外空間運動，并非雜亂無章，而是按照一定的能量層級分布，這些能量層級被稱為電子層。2電子軌道每個電子層都包含一個或多個電子軌道，電子軌道是電子運動的區(qū)域，每個軌道只能容納兩個電子。3能級每個電子層都有一個特定的能量值，離原子核越遠的電子層，能量越高，稱為能級?；瘜W(xué)鍵的形成1原子間的相互作用原子通過相互作用形成化學(xué)鍵2穩(wěn)定性形成化學(xué)鍵使原子更穩(wěn)定3物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)離子鍵的形成電子轉(zhuǎn)移金屬原子失去電子，形成帶正電的陽離子；非金屬原子得到電子，形成帶負電的陰離子。靜電吸引帶相反電荷的離子相互吸引，形成離子鍵，構(gòu)成離子化合物。穩(wěn)定結(jié)構(gòu)離子化合物通過離子鍵結(jié)合，形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。共價鍵的形成1原子間相互作用兩個原子互相靠近，外層電子發(fā)生相互作用。2電子云重疊當原子核間的距離減小到一定程度時，原子軌道發(fā)生重疊，電子云相互交融。3共享電子對重疊的原子軌道中，兩個原子共用一對電子，形成共價鍵。金屬鍵的形成1自由電子金屬原子最外層電子易于脫離原子核的束縛，形成自由電子2電子云自由電子在金屬晶體中自由移動，形成電子云3金屬鍵金屬陽離子與電子云之間的相互作用，稱為金屬鍵氫鍵的形成1極性分子氫鍵形成于極性分子之間2氫原子氫原子與電負性強的原子形成共價鍵3靜電吸引力氫原子與另一個電負性強的原子之間存在靜電吸引力分子的結(jié)構(gòu)分子是由兩個或多個原子通過化學(xué)鍵結(jié)合形成的。原子通過共價鍵形成分子，共價鍵是由兩個原子共享電子對而形成的。例如，水分子是由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵結(jié)合形成的。分子的結(jié)構(gòu)是指原子在分子中排列方式和化學(xué)鍵的連接方式。分子的結(jié)構(gòu)決定了分子的性質(zhì)，例如，分子的形狀、極性、熔點、沸點等。分子的結(jié)構(gòu)可以通過不同的方法來確定，例如，X射線衍射、電子衍射、核磁共振等。分子的極性極性分子當分子中不同原子對共用電子對的吸引力不同，就會產(chǎn)生極性，形成正負極。非極性分子如果分子中各個原子對共用電子對的吸引力相同，或者即使有差異，但分子結(jié)構(gòu)對稱，則不會產(chǎn)生極性。晶體的構(gòu)成周期性排列晶體是由大量原子、離子或分子以規(guī)則的、周期性的方式排列而成的?？臻g點陣晶體內(nèi)部的原子或離子在空間上的排列可以抽象地用空間點陣來表示，稱為晶格。晶胞晶胞是晶格中最小的重復(fù)單元，可以完整地反映出晶體結(jié)構(gòu)的特征。晶體的分類1按化學(xué)鍵類型分類離子晶體、共價晶體、金屬晶體、分子晶體2按結(jié)構(gòu)特征分類簡單立方、體心立方、面心立方、六方密堆積晶體的性質(zhì)高硬度晶體具有高度規(guī)則的排列，使其具有較高的硬度和強度。例如，鉆石是世界上最硬的天然物質(zhì)。規(guī)則的幾何形狀晶體具有固定的幾何形狀，例如立方體、六角形等，這與晶體內(nèi)部的原子排列密切相關(guān)。各向異性晶體的物理性質(zhì)，如導(dǎo)電率、光學(xué)性質(zhì)等，在不同方向上可能不同，這稱為各向異性。無定形固體無定形固體，也稱為非晶態(tài)固體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)無規(guī)律排列，不具有規(guī)則的幾何外形，也沒有固定的熔點。常見的無定形固體包括玻璃、橡膠、塑料等。這些物質(zhì)在加熱時，不會像晶體那樣在固定溫度下熔化，而是逐漸軟化，最終變成液體。物質(zhì)的狀態(tài)變化固態(tài)固態(tài)物質(zhì)具有固定的形狀和體積，分子排列緊密，相互作用力強。液態(tài)液態(tài)物質(zhì)沒有固定的形狀，但具有固定的體積，分子排列較松散，相互作用力較弱。氣態(tài)氣態(tài)物質(zhì)沒有固定的形狀和體積，分子排列十分松散，相互作用力很弱。相變的基本規(guī)律吸熱固體熔化、液體汽化、固體升華都是吸熱過程，需要吸收能量才能發(fā)生。放熱氣體液化、液體凝固、氣體凝華都是放熱過程，在發(fā)生時會釋放能量?？赡嫖镔|(zhì)的狀態(tài)變化是可逆的，例如水可以凝固成冰，冰也可以熔化成水。相圖及其應(yīng)用相圖是表示物質(zhì)在不同溫度和壓力下存在狀態(tài)的圖形。相圖可以幫助我們預(yù)測物質(zhì)在特定條件下的相態(tài)變化，以及如何控制這些變化。相圖在化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如：預(yù)測物質(zhì)在特定溫度和壓力下的相態(tài)，設(shè)計合成新的材料，以及優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)流程?；瘜W(xué)式與化學(xué)式計算化學(xué)式用元素符號和數(shù)字表示物質(zhì)組成的式子。例如，水是H?O，代表一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成?；瘜W(xué)式計算根據(jù)化學(xué)式，可以計算物質(zhì)的相對分子質(zhì)量、元素的質(zhì)量分數(shù)等。例如，水的相對分子質(zhì)量為18，氫元素的質(zhì)量分數(shù)為11.11%。化學(xué)反應(yīng)方程式用化學(xué)式表示化學(xué)反應(yīng)的式子，可以用來計算反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量關(guān)系。結(jié)論與總結(jié)1物質(zhì)的組成物質(zhì)是由原子組成的，原子是物質(zhì)的基本組成單位。2原子的結(jié)構(gòu)原子由原子核和電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。3化學(xué)鍵原子之間通過化學(xué)鍵結(jié)合形成分子或晶體。4物質(zhì)狀態(tài)物質(zhì)存在于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)，物質(zhì)狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)化。課后思考題1.物質(zhì)是由什么組成的？2.