《化学元素与化合物的奥秘》课件

化学元素与化合物的奥秘为什么选择探索元素与化合物认识世界解决问题提升认知理解化学元素和化合物，可以让我们更深掌握元素与化合物的知识，可以帮助我们入地了解自然界，认识周围事物的本质，解决实际问题，例如开发新材料、设计药并解释各种现象背后的原因物、保护环境等化学元素的基本概念化学元素是构成物质的基本单元素的种类有限，目前已知的12元，是自然界中最小的、不可元素有118种，用元素符号表再分的物质单位示元素周期表科学的伟大发明排列规律周期性变化元素周期表按照原子序数递增排列，元素周期表反映了元素性质的周期将具有相似化学性质的元素归为一性变化规律，可以预测元素的性质类预测新元素元素周期表可以帮助科学家预测未知元素的性质，并指导新元素的合成和发现元素的分类与特性金属元素非金属元素稀有气体通常具有良好的导电性、通常具有较差的导电性、化学性质很不活泼，通导热性、延展性，大多导热性，大多呈固态、常存在于单质状态，用呈银白色或灰色液态或气态于制造灯泡、激光器等金属元素的神奇世界导电导热金属元素可以很好地导电，例如铜、银、金金属元素可以迅速传递热量，例如铝、铁、等铜等12反应活性延展43金属元素的反应活性不同，例如钠、钾活性金属元素可以拉伸成细丝或压成薄片，例如强，金、铂活性弱金、银、铂等非金属元素的独特魅力氧气1是生命必需物质，参与呼吸作用，并用于燃烧碳2是构成生命的基础元素，也用于制造多种材料，如金刚石、石墨等氮气3空气中含量最多的元素，用于制造化肥、炸药等卤素4包括氟、氯、溴、碘，具有强氧化性，用于消毒、制药等稀有气体与惰性元素氦气是最轻的元素，用于制造气球、飞艇等氖气发出红色光，用于制造霓虹灯氩气化学性质稳定，用于焊接、制造灯泡等氙气用于制造激光器、高压灯等元素的电子结构原子核位于原子中心，包含质子和中子，决定元素的种类电子带负电荷，绕着原子核运动，构成电子的电子云决定元素的化学性质电子层电子在原子核周围按照一定规律排列，形成不同的电子层电子亚层每个电子层又分为不同的电子亚层，例如亚层、亚层、亚层s pd等原子的基本组成质子1带正电荷，决定元素的种类中子2不带电荷，与质子共同构成原子核电子3带负电荷，绕着原子核运动原子轨道与电子排布原子轨道电子排布电子构型电子在原子核外空间运动，其能量和空间电子按照能量最低原理，依次占据各个原电子构型是电子排布的简写形式，可以用分布可以用原子轨道来描述子轨道，形成元素的电子排布来预测元素的化学性质化学键的形成定义1化学键是原子之间相互作用形成的一种稳定的结构，保持物质的稳定性和特性类型2化学键主要分为共价键、离子键和金属键，每种化学键都有其独特的特点重要性3化学键是化学反应的基础，解释了物质结构和性质，为我们了解化学反应提供了重要依据共价键的奥秘单键双键三键共价键是原子之间通过共享电子对形成的化学键，根据共享电子对的数量，共价键可分为单键、双键和三键离子键的特点形成特性举例金属原子失去电子形成带正电的阳离子，非离子键通常存在于金属和非金属元素之间，食盐NaCl、氯化钾KCl、氧化钙CaO金属原子得到电子形成带负电的阴离子，阴离子化合物通常具有较高的熔点和沸点等都是典型的离子化合物阳离子通过静电作用结合形成离子键金属键的独特性12自由电子电子海金属原子最外层电子容易脱离原子核自由电子在金属晶体中自由移动，形束缚，形成自由电子成电子海，将金属离子联系在一起3特点金属键使金属具有良好的导电性、导热性和延展性分子的构成定义特点举例分子是由两个或多个原子通过共价键结合分子通常具有特定的大小、形状和几何结水H2O、二氧化碳CO

2、甲烷CH4形成的，是保持物质化学性质的最小粒子构，这些特征决定了物质的性质等都是常见的分子化合物的形成原理定义形成12化合物是由两种或多种元素组化合物通常通过化学反应形成，成的纯净物，其组成和性质是原子之间形成化学键，改变原固定的子的排列方式性质3化合物的性质通常与组成元素的性质不同，具有新的特性有机化合物与无机化合物有机化合物1以碳元素为骨架，通常含有氢元素，可以是气体、液体或固体无机化合物2不以碳元素为骨架，通常含有金属或非金属元素，大多为固体区别3有机化合物与无机化合物在结构、性质和用途方面存在明显区别水最普通最神奇的化合yet物生命之源水是生命必需物质，约占人体质量的，参与生命活动的所有60%过程溶剂水是良好的溶剂，可以溶解多种物质，是化学反应的良好介质特殊性质水具有较高的比热容，可以调节温度，并具有独特的热胀冷缩性质二氧化碳的结构与特性结构性质二氧化碳分子由一个碳原子和两个二氧化碳是无色无味的气体，密度氧原子构成，呈线性结构比空气大，不燃烧，也不支持燃烧作用二氧化碳是植物光合作用的原料，也是温室气体，对地球气候变化有重要影响盐的世界离子化合物小苏打2碳酸氢钠NaHCO3，用于烘焙、清洁、医药等领域食盐1氯化钠，常见调味料，也是工业NaCl的重要原料纯碱碳酸钠，用于制造玻璃、造纸、Na2CO33洗涤剂等重要的无机酸12盐酸硫酸HCl H2SO4强酸，用于制造化肥、塑料、医药等强酸，用于制造化肥、电池、炸药等3硝酸HNO3强酸，用于制造化肥、炸药、染料等重要的无机碱氢氧化钠氢氧化钙氨水NaOH CaOH2NH3·H2O强碱，又称烧碱，用于制造肥皂、造纸、弱碱，又称熟石灰，用于建筑材料、农业弱碱，用于制造化肥、合成氨等纺织等生产等化学反应的基本类型化合反应两种或多种物质反应生成分解反应一种物质分解成两种或多置换反应一种单质与一种化合物反123一种新的物质种物质应生成另一种单质和另一种化合物复分解反应两种化合物互相交换成分，生成两种新的化合氧化还原反应物质发生电子转移的化学反应45物置换反应定义1一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物条件2反应物中单质的金属活动性必须大于生成物中单质的金属活动性举例3铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁Fe+CuSO4=Cu+FeSO4复分解反应定义两种化合物互相交换成分，生成两种新的化合物条件反应物中必须有两种化合物，且反应物中至少有一种是可溶性的举例盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水HCl+NaOH=NaCl+H2O中和反应定义特征酸与碱反应生成盐和水的反应中和反应是放热反应，溶液的酸碱性会发生中和应用中和反应广泛应用于化工生产、农业生产和日常生活氧化还原反应定义氧化1物质发生电子转移的化学反应失去电子的反应2应用还原4氧化还原反应广泛应用于化学工业、能源3得到电子的反应生产和生命活动化学平衡与动态平衡定义动态平衡可逆反应在一定条件下，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和化学平衡是一个动态过程，正反应和逆反应仍在不断进行，但反应生成物的浓度保持不变，达到平衡状态速率相等，宏观上表现为平衡状态化学反应速率定义1化学反应速率是指单位时间内反应物浓度或生成物浓度的变化量影响因素2化学反应速率受温度、浓度、压强、催化剂等因素影响应用3控制化学反应速率是化学工业生产中重要的环节催化剂的作用定义作用应用催化剂是一种能改变反应速率，但本身的质催化剂可以降低反应的活化能，使反应更容催化剂在化学工业、生物化学等领域都有着量和化学性质在反应前后不变的物质易进行广泛的应用元素与环境的关系化学元素与环境密切相关，一些元素的排放会造成环境污染，例如二氧化碳、氮氧化物、重金属等元素在生命中的角色12构成生命体维持生命活动人体是由各种化学元素组成的，例如元素参与生命活动的所有过程，例如碳、氢、氧、氮、磷、硫等呼吸、消化、代谢等3重要元素人体必需元素包括常量元素和微量元素，缺失或过量都会导致疾病人体必需微量元素铁锌碘123构成血红蛋白，参与氧气的运输参与免疫功能，促进生长发育合成甲状腺激素，调节新陈代谢硒钙45抗氧化，增强免疫力构成骨骼和牙齿，参与神经传导和肌肉收缩工业中的元素应用钢铁1铁是制造钢铁的重要元素，用于建筑、机械、交通等领域铝2铝是轻金属，广泛应用于航空航天、建筑、包装等领域硅3硅是半导体材料，用于制造计算机芯片、太阳能电池等铜4铜是优良的导电材料，用于制造电线、电缆、电机等稀土元素的价值定义稀土元素是指镧系元素和钪、钇，共种17特点稀土元素具有独特的物理化学性质，在现代科技中有着广泛的应用应用稀土元素用于制造合金、磁性材料、发光材料、催化剂等，是重要的战略资源半导体元素定义特点半导体元素是指其导电性介于导体半导体元素的导电性可以受到温度、和绝缘体之间的元素，例如硅、锗光照、电场等因素的影响等应用半导体元素是现代电子工业的基础材料，用于制造集成电路、太阳能电池等放射性元素特点2放射性元素的衰变过程会释放能量，并会转化成其他元素定义1放射性元素是指原子核不稳定，会自发地放出射线的元素，例如铀、镭等应用放射性元素用于医学诊断和治疗、工业探3伤、农业育种等领域化学元素与能源核能化石能源可再生能源核能是利用放射性元素的核裂变或核聚变化石能源如石油、天然气、煤炭等，是由可再生能源如太阳能、风能、水能等，是反应释放的能量，是重要的清洁能源古代生物遗体经过漫长地质年代演变而成取之不尽用之不竭的能源的新元素的发现历程门捷列夫未来展望发现了元素周期律，预测了尚未发现元素的性质科学家仍在不断探索和合成新的元素，推动化学学科的发展123人工合成科学家通过核反应合成了一些自然界不存在的元素，例如镅、锔等同位素的概念定义同位素是指具有相同原子序数，但原子核中中子数不同的同一元素的不同原子特点同位素的化学性质基本相同，但物理性质会有所不同，例如放射性同位素应用同位素广泛应用于医学、农业、工业等领域，例如碳用于考古测年-14元素的同素异形定义特点应用同素异形是指由同一种元素组成的，但同素异形的物理性质和化学性质会有明同素异形具有不同的用途，例如金刚石原子排列方式不同的单质显差异，例如金刚石和石墨都是碳元素用于切割、石墨用于铅笔芯的同素异形化合物的命名规则1无机化合物命名根据化学式，按照一定的规则命名化合物，例如氧化物、酸、碱、盐等2有机化合物命名有机化合物的命名较为复杂，通常采用国际纯粹与应用化学联合会制定IUPAC的命名规则化学式的书写定义规则意义化学式是用元素符号和数字表示物质组成化学式书写遵循一定的规则，例如用元素化学式可以表示物质的组成、原子个数比、的式子符号表示元素，用数字表示原子个数相对分子质量等信息元素的价态定义1元素的价态是指一个元素原子在形成化合物时得失电子的数目表示方法2用罗马数字表示，带正号表示失去电子，带负号表示得到电子应用3价态可以帮助我们判断化合物的名称和化学式化学计量定义基本单位应用化学计量是研究物质的量及其关系的学科，摩尔mol是化学计量的基本单位，表示化学计量是化学研究和生产的重要工具，可主要研究物质的组成、质量、体积、浓度等

6.02×10^23个粒子的集合以用于计算化学反应中物质的用量和产率方面的关系化学反应中的量比关系定义应用化学反应中的量比关系是指化学反应中各物质的物质的量之间的比例关量比关系可以帮助我们计算化学反应中物质的用量和产率，进行化学反系应的实际操作123计算可以通过化学反应方程式来计算化学反应中各物质的量比关系元素的周期性变化原子半径同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小；同族元素从上到下，原子半径逐渐增大电离能同周期元素从左到右，电离能逐渐增大；同族元素从上到下，电离能逐渐减小电负性同周期元素从左到右，电负性逐渐增大；同族元素从上到下，电负性逐渐减小金属性同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱；同族元素从上到下，金属性逐渐增强元素周期表的规律周期规律族规律元素周期表中，元素的性质呈周期元素周期表中，同族元素的化学性性变化，例如原子半径、电离能、质相似，例如碱金属元素、卤素元电负性等素等应用掌握元素周期表的规律，可以帮助我们预测和解释元素的性质，以及它们在化学反应中的行为化学元素的趣味故事金碳氧气金是贵金属，人们对金有着特殊的崇拜和碳是生命的基础元素，也是制造多种材料氧气是生命必需物质，也是重要的工业原追求，从古代的神话传说到现代的金融市的关键元素，从石墨铅笔到金刚石首饰，料，从呼吸作用到燃烧反应，氧气在维持场，金始终扮演着重要的角色碳元素在我们的生活中无处不在生命和推动工业发展中都起着不可或缺的作用著名化学家的贡献拉瓦锡1提出了质量守恒定律，奠定了现代化学的基础道尔顿2提出了原子学说，解释了物质的结构和性质门捷列夫3发现了元素周期律，创制了元素周期表居里夫人4发现了放射性元素钋和镭，为放射化学的发展做出了重大贡献未来元素研究的方向超重元素合成和研究更重的元素，探索元素周期表的边界元素性质更深入地研究元素的性质，寻找新的应用领域元素与生命研究元素在生命中的作用机制，开发新药和治疗方法元素与环境研究元素对环境的影响，解决环境污染问题人工合成元素定义方法人工合成元素是指自然界不存在的，利用加速器或核反应堆，轰击原子通过核反应合成的新元素核，使其发生核反应，产生新的元素意义人工合成元素拓展了元素周期表，推动了核物理和化学学科的发展纳米材料与元素定义元素作用应用纳米材料是指尺寸在纳米尺度1-100纳米纳米材料的性质与组成元素密切相关，例纳米材料在电子、能源、医药、环保等领的材料，具有独特的物理化学性质如纳米金、纳米银等域有着广泛的应用化学元素在现代科技中的应用电子信息医药硅、锗等半导体元素是制造计算机芯片、太阳能电池等的一些元素如铁、锌、钙等是人体必需元素，用于制造各种核心材料药物1234能源材料铀、钚等放射性元素用于核能发电，是重要的清洁能源稀土元素、金属元素等用于制造新型合金、磁性材料、发光材料等环境化学与元素污染源一些元素的排放会造成环境污染，例如重金属、二氧化碳、氮氧化物等治理方法利用化学方法治理环境污染，例如吸附、沉淀、催化转化等研究方向开发新的环境友好型材料和技术，减少污染，保护环境化学元素与可持续发展资源利用环境保护合理利用自然资源，例如开发清洁减少污染物的排放，保护生态环境，能源，减少化石能源的消耗实现可持续发展科技发展利用化学元素的特性，开发新的技术，为可持续发展提供保障化学元素研究的伦理问题12环境风险安全风险一些元素的应用可能会对环境造成潜一些元素的应用可能会对人体健康造在的风险，例如核废料的处理成风险，例如放射性元素的应用3社会影响一些元素的应用可能会对社会产生重大影响，例如稀土元素的资源争夺展望化学元素的未来新元素发现元素应用可持续发展科学家将会继续探索和合成新的元素，拓化学元素将在新材料、能源、医药等领域化学元素研究将继续为解决环境污染、能展元素周期表的边界发挥更加重要的作用源危机等问题提供科学支撑课程总结与回顾我们学习了化学元素和化合物我们探讨了元素在生命、环境12的基本概念，了解了元素周期和工业中的重要作用，以及化表的规律和化学键的形成原理学元素研究的未来发展方向希望大家通过学习，对化学元素和化合物有更深入的认识，并能够将其应3用于生活和工作中。