苏教选修三专题揭示物质结构的奥秘PPT学习教案

会计学1苏教选修三专题揭示物质结构的奥秘苏教选修三专题揭示物质结构的奥秘【思考】【思考】1.1.大千世界中的物质是由什么构成的？大千世界中的物质是由什么构成的？2.2.如何才能获得具有优异性能的新物质？如何才能获得具有优异性能的新物质？第1页/共36页道尔顿：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人类探索原子结构的历史人类探索原子结构的历史第2页/共36页他认为：他认为：物质由原子组成，原子不能被创造，也不能物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中原子不可再分割，它被毁灭，在化学变化中原子不可再分割，它们的化学性质在化学反应中保持不变。们的化学性质在化学反应中保持不变。原子是组成物质的基本粒子，它们是坚实原子是组成物质的基本粒子，它们是坚实的、的、不可再分的实心球不可再分的实心球。19世纪初，道尔顿提出了原子学说世纪初，道尔顿提出了原子学说一、人类对原子结构的认识实心圆球体实心圆球体第3页/共36页 18111811年，意大利科学家阿伏加德年，意大利科学家阿伏加德(1776(17761856)1856)，首先提出了，首先提出了分子分子的概念，他认为气体分子的概念，他认为气体分子可以由几个原子构成，还确定了气体分子含有的可以由几个原子构成，还确定了气体分子含有的原子数目，开辟了一条确定相对分子质量和相对原子数目，开辟了一条确定相对分子质量和相对原子质量的新途径。但是，这个假设在当时没有原子质量的新途径。但是，这个假设在当时没有得到公认。得到公认。到到18601860年，由于意大利化学家康尼查罗的工年，由于意大利化学家康尼查罗的工作，阿伏加德罗假说才得到公认。国际化学界接作，阿伏加德罗假说才得到公认。国际化学界接受了受了5050年前阿伏加德罗提出的分子假说，确立了年前阿伏加德罗提出的分子假说，确立了原子分子论原子分子论：不同元素代表不同原子，原子按一：不同元素代表不同原子，原子按一定方式结合成分子，分子又组成物质，分子结构定方式结合成分子，分子又组成物质，分子结构直接决定分子的性质。直接决定分子的性质。一、人类对原子结构的认识第4页/共36页（3 3）18111811年阿伏加德罗提出分子说年阿伏加德罗提出分子说（4 4）18691869年门捷列夫揭示年门捷列夫揭示元素周期律元素周期律；1869年，已有年，已有63种元素为科种元素为科学家所认识，学家所认识，门捷列夫门捷列夫将各元将各元素按原子量的变化联系起来，素按原子量的变化联系起来，揭示了自然界的一条基本规律揭示了自然界的一条基本规律-元素周期律。元素周期律。一、人类对原子结构的认识第5页/共36页（5 5）19041904年约瑟夫年约瑟夫汤姆生汤姆生,提出提出原子的原子的葡萄干面包模型葡萄干面包模型；一、人类对原子结构的认识电子在球体运动电子在球体运动第6页/共36页枣糕式模型枣糕式模型葡萄干面包模型葡萄干面包模型v电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。各种原子之中。v汤姆生原子模型：汤姆生原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中面包里的葡萄干镶嵌其中。第7页/共36页v卢瑟福和他的助手做了著名卢瑟福和他的助手做了著名粒子散射实验粒子散射实验。根据实。根据实验，卢瑟福在验，卢瑟福在19111911年提出原子有核模型。年提出原子有核模型。v卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型（又称（又称行星原子模型行星原子模型）：原子是由居）：原子是由居于原子中心的于原子中心的带正电的原子核带正电的原子核和核外带和核外带负电的电子负电的电子构构成。成。原子核的质量原子核的质量几乎等于原子的几乎等于原子的全部质量全部质量，电子在，电子在原子核外空间绕核做原子核外空间绕核做高速运动高速运动。卢瑟福卢瑟福原子之父原子之父第8页/共36页卢卢瑟福瑟福原子模型原子模型第9页/共36页 粒子散射实验粒子散射实验第10页/共36页v玻尔借助诞生不久的玻尔借助诞生不久的量子理论量子理论改进了卢瑟福的模型。改进了卢瑟福的模型。v玻尔原子模型玻尔原子模型（又称（又称轨道模型轨道模型）：当原子只有）：当原子只有一个一个电子电子时，电子沿时，电子沿特定球形轨道特定球形轨道运转；当原子有运转；当原子有多个多个电子电子时，它们将分布时，它们将分布在多个球壳中绕核运动在多个球壳中绕核运动。v不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。第11页/共36页玻尔原子模型玻尔原子模型第12页/共36页电子云电子云第13页/共36页v现代科学家们在实验中发现，电子在原子核现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像的次数少，就像“云雾云雾”笼罩在原子核周围。笼罩在原子核周围。因而提出了因而提出了“电子云模型电子云模型”。v电子云电子云密度大密度大的地方，表明电子在核外的地方，表明电子在核外单位单位体积内出现的机会多体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。，反之，出现的机会少。电子云示意图（电子云示意图（平面图平面图）中）中：（重点）（重点）小黑点表示小黑点表示 ，小黑点的疏密表示小黑点的疏密表示 成成 _关系。关系。电子在核外空间区域内出现的电子在核外空间区域内出现的机会机会电子在核外空间区域内出现机会的大小电子在核外空间区域内出现机会的大小正比正比第14页/共36页（9 9）对有机物认识的进展：）对有机物认识的进展：（1010）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微粒的波粒二象性微粒的波粒二象性（量子力学）（量子力学）第15页/共36页红外光谱红外光谱电子显微电子显微原子吸收光谱原子吸收光谱X射线衍射射线衍射（1111）实验方法上的改进：）实验方法上的改进：第16页/共36页2、卢瑟福从卢瑟福从粒子散射实验得出了什么结论？粒子散射实验得出了什么结论？1、道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中包含有下述论点：原子是不能再分的微粒；同种元素包含有下述论点：原子是不能再分的微粒；同种元素的原子的各种性质和质量都相同；原子是微小的实心球的原子的各种性质和质量都相同；原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这体。从现代的观点看，你认为这3个论点中，不确切的是（个论点中，不确切的是（）A只有只有 B只有，只有，C只有只有 D有有 A原子中存在原子核，它占原子中极小的体积原子中存在原子核，它占原子中极小的体积 B原子核带正电荷，且电荷数远大于原子核带正电荷，且电荷数远大于粒子粒子 C金原子核质量远大于金原子核质量远大于粒子粒子当堂检测D第17页/共36页1 1、关于、关于“电子云电子云”的描述中，正确的是的描述中，正确的是 A A、一个小黑点表示一个电子、一个小黑点表示一个电子B B、一个小黑点代表电子在此出现过一次、一个小黑点代表电子在此出现过一次C C、电子云是带正电的云雾、电子云是带正电的云雾D D、小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现、小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少机会的多少D D当堂检测第18页/共36页3 从原子结构模型的演变历史中，我们可得到的启迪是从原子结构模型的演变历史中，我们可得到的启迪是A实验是揭示原子结构奥秘的重要手段实验是揭示原子结构奥秘的重要手段B早期的化学家在研究过程不够细致，所以没有发现正早期的化学家在研究过程不够细致，所以没有发现正确的原子结构模型确的原子结构模型C玻尔原子结构模型以前的各种原子结构模型都是不正玻尔原子结构模型以前的各种原子结构模型都是不正确的，对学习认识原子结构是毫无用处的确的，对学习认识原子结构是毫无用处的D继承、积累、突破和革命是科学发展的形式继承、积累、突破和革命是科学发展的形式 4 1998年诺贝尔化学奖授予科恩年诺贝尔化学奖授予科恩(美美)和波普尔和波普尔(英英)，以表，以表彰他们在理论化学领域做出的重大贡献。他们的工作使实彰他们在理论化学领域做出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域正在经历一场革命性的变化。下列说法正确的是学领域正在经历一场革命性的变化。下列说法正确的是 A化学不做实验就什么都不知道化学不做实验就什么都不知道 B化学不再需要实验化学不再需要实验C化学不再是纯实验科学化学不再是纯实验科学 D未来化学的方向是经验化未来化学的方向是经验化A、B、Dc第19页/共36页得体会。得体会。第20页/共36页 1 1、为什么已经发现的构成物质的、为什么已经发现的构成物质的元素仅有元素仅有100100余种，而已经发现和人工合成的余种，而已经发现和人工合成的物质却有几千万种之多？物质却有几千万种之多？2 2、金刚石是自然界硬度最高的物质，石墨质软且能、金刚石是自然界硬度最高的物质，石墨质软且能导电，导电，C C6060可溶于苯等有机溶剂，碳纳米管具有非同可溶于苯等有机溶剂，碳纳米管具有非同寻常的强度、导电性和热稳定性。这些物质都是由寻常的强度、导电性和热稳定性。这些物质都是由碳元素组成的，但为什么它们的性质和用途却存在碳元素组成的，但为什么它们的性质和用途却存在很大的差异很大的差异?第21页/共36页3 3为什么氮元素的非金属性比磷元素强，而为什么氮元素的非金属性比磷元素强，而氮气却不如白磷活泼氮气却不如白磷活泼?4 4为什么碳、氮、氧、氟与氢形成的最简单为什么碳、氮、氧、氟与氢形成的最简单的化合物的化合物(CH(CH4 4、NHNH3 3、H H2 2O O、HF)HF)中氢原子的数目中氢原子的数目不相等不相等?它们的空间构型为什么有很大差异？它们的空间构型为什么有很大差异？为什么水分子见可以形成氢键？为什么水分子见可以形成氢键？5 5为什么分子组成都是为什么分子组成都是C C2 2H H6 6O O的乙醇和二甲醚的乙醇和二甲醚在性质上差异很大？例如乙醇能与金属钠反应在性质上差异很大？例如乙醇能与金属钠反应放出氢气而二甲醚却不能，乙醇易溶于水而二放出氢气而二甲醚却不能，乙醇易溶于水而二甲醚却不溶于水。甲醚却不溶于水。6 6为什么氨水和硝酸银溶液作用生成的氢氧为什么氨水和硝酸银溶液作用生成的氢氧化银沉淀可溶于过量的氨水中化银沉淀可溶于过量的氨水中?第22页/共36页原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质分子空间结构分子空间结构与物质性质与物质性质微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质1 1、揭示物质的结构和性能之间的关系、揭示物质的结构和性能之间的关系（结构决定性质，性质反映结构）（结构决定性质，性质反映结构）帮助我们预测物质的性能帮助我们预测物质的性能第23页/共36页2 2.合成或从自然界中分离出更多的新物质合成或从自然界中分离出更多的新物质第24页/共36页碳碳纳纳米米管管第25页/共36页纳米材料制备纳米材料制备高效太阳能电池高效太阳能电池第26页/共36页材材料料记忆合金骨记忆合金骨科内固定系列科内固定系列第27页/共36页特种陶瓷特种陶瓷第28页/共36页光导纤维内窥光导纤维内窥镜镜信息科学信息科学第29页/共36页形状记忆合金发动机形状记忆合金发动机第30页/共36页第31页/共36页太阳灶太阳灶第32页/共36页化学家鲍林提出了氢键理论和化学家鲍林提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型。蛋白质分子的螺旋结构模型。第33页/共36页氨基酸氨基酸生命科学生命科学第34页/共36页4.4.研究物质结构，实现绿色合成，促进社会可研究物质结构，实现绿色合成，促进社会可持续发展持续发展 为了满足人类生活和生产的需要，人类每为了满足人类生活和生产的需要，人类每年都从实验室或工厂制造出成千上万种化学物年都从实验室或工厂制造出成千上万种化学物质。新物质的制造，在提高人们生活质量的同质。新物质的制造，在提高人们生活质量的同时也可能带来环境的污染与破坏。实现用简单时也可能带来环境的污染与破坏。实现用简单、安全、环境友好的操作，快速、定量地把价、安全、环境友好的操作，快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为人类所需求的物质廉、易得的起始原料转化为人类所需求的物质的绿色合成方法，需要研究物质的转化规律，的绿色合成方法，需要研究物质的转化规律，研究催化剂的结构和催化机理，合成具有高活研究催化剂的结构和催化机理，合成具有高活性和选择性的催化剂性和选择性的催化剂，这些问题的解决都依赖，这些问题的解决都依赖于对物质结构深入的研究。于对物质结构深入的研究。第35页/共36页