【化学课件】关于“分子与原子”课件

分子与原子欢迎来到化学微观世界的探索之旅！分子与原子是构成我们周围所有物质的基本单位，它们虽然肉眼无法看见，却决定着物质的所有性质和变化通过本课程的学习，我们将深入了解这些微观粒子的奥秘，掌握化学变化的本质规律这是九年级化学的核心知识点，也是理解物质结构的关键概念让我们一起踏上这场奇妙的微观世界之旅，探索物质构成的最深层秘密！课程目标1掌握基本概念深入理解分子和原子的定义、特性及两者之间的本质区别2理解构成原理认识微观粒子如何构成宏观物质，建立微观与宏观的联系3应用理论解释运用分子原子理论解释生活中的各种化学现象和物理变化4认识变化规律掌握化学变化的微观本质，理解反应过程中原子的重新组合第一部分微观世界简介化学的微观基础从宏观到微观化学是研究物质组成、结构、性质和变化规律的科学要真正理当我们看到水的沸腾、铁的生锈、食物的消化时，这些宏观现象解化学，必须深入到物质的微观层面，探索那些看不见摸不着的的背后都隐藏着微观粒子的奥秘微粒世界通过学习微观理论，我们能够用科学的眼光解释日常生活中遇到正是这些微观粒子的运动、结合和分离，造就了我们所观察到的的各种化学现象，真正做到知其然并知其所以然各种宏观现象物质的微观构成微观粒子种类粒子尺寸概念构成规律构成物质的主要微观粒子包括分子、微观粒子的尺寸通常以纳米为单位测一切物质都由这些微观粒子按照一定原子和离子不同的物质由不同类型量，纳米等于的负次方米这的规律组合而成理解这些组合规律1109的微观粒子构成，这决定了物质的不个尺度远远超出了人类直觉的理解范是掌握化学知识的基础同性质围微观粒子探索历史古希腊原子论现代原子理论公元前世纪，古希腊哲学家德谟克利特提出了最早的原子概念，认为世纪以来，随着科学技术的发展，人们对原子结构的认识不断深化520物质由不可分割的原子构成和完善123道尔顿原子学说年，英国化学家道尔顿提出科学的原子学说，为现代化学奠定了1803理论基础第二部分分子的概念分子定义基本特性常见实例分子是保持物质化学性分子具有质量小、体积生活中常见的水、氧气、质的最小粒子，它决定小、不断运动等基本特二氧化碳等都是由分子了物质的基本化学特征征构成的分子的定义保持化学性质独立存在12分子是能够保持物质化学性质的最小粒子单分子可以在一定条件下独立稳定存在位化学变化单位原子结合体在化学反应中，分子可以分解重组形成新物分子由两个或多个原子通过化学键结合而成43质分子的基本特性质量体积极小分子的质量和体积都极其微小，远超人类感官的感知极限不断运动分子处于永恒的运动状态，温度越高运动越剧烈分子间隔分子之间存在一定的间隔，这解释了物质的可压缩性相互作用分子间存在引力和斥力，决定了物质的聚集状态分子运动的证据布朗运动年植物学家布朗观察到花粉颗粒在水中的无规则运动，这是分子1827运动的直接证据显微镜下可以看到微小颗粒不停地做无规则运动扩散现象花香能够传播到远处，墨水滴入清水中会自动扩散，这些都是分子运动的宏观表现不同物质的分子相互混合渗透溶解过程糖块放入水中会逐渐溶解并均匀分布，这是糖分子和水分子相互运动混合的结果温度越高溶解越快常见分子举例水分子（₂）H O由两个氢原子和一个氧原子构成，是地球上最重要的化合物之一氧气分子（₂）O由两个氧原子构成的双原子分子，维持生命的重要物质二氧化碳分子（₂）CO由一个碳原子和两个氧原子构成，温室气体的主要成分分子模型展示电子云模型最精确的分子表示方法空间填充模型显示分子的真实大小和形状球棍模型清晰显示原子间的连接关系这三种模型各有特点，球棍模型便于理解分子结构，空间填充模型反映真实形状，电子云模型则最符合量子力学原理思考讨论分子的大小

0.07410²³纳米个分子氢气分子直径一滴水中的分子数

0.05毫升一滴水的体积氢气分子是自然界中最小的分子，直径仅为纳米如果把分子放大到

0.074乒乓球大小，那么乒乓球就会比地球还大！一滴普通的水中就包含了约10²³个水分子，这个数字比全世界所有沙滩上的沙粒总数还要多第三部分原子的概念原子定义化学变化中的最小粒子原子结构原子核与核外电子构成元素周期表所有已知元素的排列规律原子的定义最小粒子基本单元原子是化学变化中不可再分的最小粒子原子是构成所有物质的最基本建筑单元单位守恒性质元素特征在化学反应中原子种类和数量保持不变每种化学元素都对应特定类型的原子原子的基本结构原子核电子云位于原子中心，由质子和中子组成，质量集中，体积极小质子核外电子在原子核周围高速运动，形成电子云电子带负电荷，带正电荷，中子不带电荷，共同构成原子的核心部分质量很小，但占据了原子的大部分空间原子核虽然体积很小，但几乎包含了原子的全部质量，密度极大电子的运动轨迹不确定，只能用概率描述其在空间中的分布原子的基本特征质子数决定元素原子核中质子的数量决定元素的种类同种元素质子相同同一元素的所有原子具有相同的质子数不同元素质子不同不同元素的原子质子数必然不同原子结构模型1道尔顿实心球模型年提出，认为原子是不可分割的实心球体，为原子理论1803奠定基础2汤姆逊葡萄干布丁模型年发现电子后，认为原子是正电荷球体中嵌入负电子19043卢瑟福行星模型年通过粒子散射实验，发现原子核的存在1911α4玻尔轨道模型年提出电子在固定轨道运行，解释了原子光谱现象1913元素周期表简介排列规律元素分类结构关系元素按原子序数（质子数）递增排列，根据原子结构特点，元素可分为金属原子的电子层结构与元素在周期表中具有明显的周期性变化规律同一周元素、非金属元素和稀有气体元素的位置密切相关通过周期表位置可期的元素电子层数相同，同一族的元不同类型元素具有不同的化学性质和以推断元素的原子结构和化学性质素最外层电子数相同物理性质第四部分分子与原子的关系分子与原子是化学中两个最基本的概念，它们既有联系又有区别理解两者的关系对于掌握物质构成理论至关重要让我们深入探讨这两个重要概念之间的异同点分子与原子的区别比较项目分子原子定义保持物质化学性质的化学变化中的最小粒最小粒子子构成由原子通过化学键结由原子核和核外电子合形成构成化学反应中可以分解为原子不能再分，只能重新组合独立存在多数分子可以独立存大多数原子不能独立在稳定存在物质构成的两种方式由分子构成的物质由原子直接构成的物质大多数非金属单质和化合物都是由分子构成的例如氢气金属单质、部分非金属单质（如碳、硅）和离子化合物等由原子（₂）、氧气（₂）、水（₂）、二氧化碳（₂）等或离子直接构成，不存在分子概念H OH OCO分子间作用力较弱原子间结合力强••熔沸点相对较低熔沸点通常较高••多为气体或液体多为固体••分子与原子大小比较常见误区辨析误区一所有物质都由误区二分子一定比原分子构成子大实际上，金属和离子化合物是分子大小取决于构成原子，氢由原子或离子直接构成的，不分子比许多原子都小存在分子误区三原子不可再分原子可以分为更小的基本粒子，但在化学反应中不可再分第五部分物质的微观解释宏观现象我们用感官观察到的物质变化和性质表现微观本质隐藏在现象背后的分子原子运动规律理论桥梁用微观理论解释和预测宏观现象物质的三态变化固态分子排列紧密且有序，分子间距离最小，相互作用力最强分子只能在固定位置振动，不能自由移动固体具有固定的形状和体积液态分子排列较为松散，无固定排列顺序分子间距离增大，可以相对滑动液体具有固定体积但形状可变，能够流动气态分子排列极为松散无序，分子间距离很大分子运动最剧烈，可以自由移动到任何地方气体既无固定形状也无固定体积解释生活现象一水的状态变化冰（固态）水分子紧密排列，形成规则晶体结构水（液态）分子间距增大，可以相对流动水蒸气（气态）分子完全自由运动，充满整个容器在整个状态变化过程中，水分子本身没有改变，改变的只是分子间的距离和运动状态温度升高时，分子运动加剧，分子间作用力被克服，导致状态转变解释生活现象二湿衣服变干湿衣服加热运动衣物纤维中吸附大量水分子太阳光或风提供能量，水分子运动加快扩散到空气分子逃逸水分子在空气中扩散，衣服逐渐干燥水分子从衣物表面逃逸到空气中解释生活现象三气体的压缩600040升升常压下氧气体积压缩后钢瓶体积150倍压缩比例氧气能够被大幅压缩的原因在于气体分子间存在巨大的空隙在常压下，氧气分子之间的距离是分子直径的数十倍当施加压力时，这些空隙被大幅缩小，分子被迫靠得更近，从而实现体积的大幅减小这解释了为什么液体和固体几乎不能被压缩，因为它们的分子间隙已经很小了第六部分化学变化的微观解释新分子形成原子重新组合成新的分子1原子重组原子按新的方式结合分子分解反应物分子分解为原子化学变化的微观本质是分子的分解和原子的重新组合在反应过程中，反应物分子首先断裂分解为原子，然后这些原子按照新的方式重新结合，形成生成物分子化学变化的本质分子分解反应物分子在一定条件下分解，化学键断裂，释放出构成分子的原子原子重组自由的原子按照新的组合方式重新结合，形成新的化学键新分子形成原子重新组合后形成具有新性质的生成物分子，完成化学变化化学方程式的微观意义分子表示守恒定律化学式中的每个符号代表一个原子，整个化学式代表一个分子化学方程式必须配平，确保反应前后原子种类和数量完全相等例如₂表示由个氢原子和个氧原子构成的水分子这体现了质量守恒定律的微观基础H O21系数表示分子的个数，₂表示个水分子原子在化学反应中既不会消失，也不会凭空产生，只是重新排列2H O2组合案例分析水的电解1水分子存在₂两个水分子，每个由个氢原子和个氧原子构成2H O212电解分解在电流作用下，水分子分解为氢原子和氧原子3原子重组氢原子两两结合形成氢分子，氧原子两两结合形成氧分子4产物生成₂₂生成个氢分子和个氧分子2H+O21化学反应类型的微观解释化合反应分解反应两种或多种原子或分子结合生成一种化合物分解生成两种或多种一种新的化合物例如氢气和氧较简单的物质如水的电解气化合生成水₂₂₂₂₂分子2H+O→2H O→2H+O₂原子通过形成新的化学内的化学键断裂，原子重新自由2H O键结合在一起组合置换反应一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和化合物原子在不同分子间发生交换，形成新的组合方式第七部分原子与分子的测定物质的量摩尔概念和阿伏加德罗常数相对分子质量2分子质量的相对测量方法相对原子质量原子质量的标准化表示相对原子质量标准基准无量纲数以碳原子质量的为标准单位相对原子质量是一个比值，没有单位-121/1212计算基础周期表数据43用于计算相对分子质量和化学计量元素周期表中标注的就是相对原子质量相对分子质量的计算基本公式相对分子质量等于组成分子的各原子相对原子质量之和对于化合物分子，需要将每种原子的相对原子质量乘以该原子在分子中的个数计算实例以水分子₂为例相对分子质量×的相对原子质量H O=2H+×的相对原子质量×这意味着水分子的质量1O=21+16=18是氢原子质量的倍18应用价值通过相对分子质量可以比较不同物质分子的质量大小，为化学计算和化学反应的定量分析提供重要依据物质的量与阿伏加德罗常数×

6.0210²³1个粒子摩尔阿伏加德罗常数（）物质的量基本单位NA12克摩尔碳的质量1-12物质的量是化学中的基本物理量，用摩尔（）作单位摩尔任何物质都mol1含有相同数目的粒子，这个数目称为阿伏加德罗常数，约为×这

6.0210²³个概念架起了微观粒子与宏观物质之间的桥梁第八部分应用与实践模型构建通过制作分子模型加深对结构的理解实验探究设计实验观察和验证微观理论现代技术利用先进仪器观察微观世界分子模型构建活动通过亲手制作分子模型，学生可以直观地理解分子的三维空间结构球棍模型能够清晰地显示原子间的连接关系和键角大小，帮助建立正确的空间概念这种动手实践活动不仅增强了学习趣味性，更重要的是加深了对化学键方向性和分子几何形状的理解实验观察分子运动现象实验一碘的升华实验二高锰酸钾扩散实验三酒精挥发将少量碘晶体放在试管中轻微加热，观在盛有清水的烧杯中轻轻放入一粒高锰在手背上滴一滴酒精，感受凉意并观察察紫色碘蒸气的产生和扩散过程这直酸钾晶体，不搅拌，静置观察紫红色酒精逐渐消失的过程这说明液体分子接证明了固体中的分子可以直接转变为逐渐向四周扩散，证明分子在不断运动可以挥发到空气中，分子运动带走热量气体分子并四处扩散显微镜下的分子世界扫描隧道显微镜利用量子隧道效应，可以观察到单个原子的排列，分辨率达到原子级别原子力显微镜通过探测原子间作用力来成像，不仅能看到原子，还能感受原子间的相互作用原子操控技术科学家已经能够移动单个原子，甚至用原子写字，这为纳米技术奠定了基础第九部分前沿与应用纳米科技分子机器在纳米尺度操控原子分子创造新材料利用分子运动设计微型机械装置未来展望生命分子分子科学在各领域的广阔应用前景3和蛋白质等生物大分子的奥秘DNA纳米科技纳米材料特性碳纳米管与石墨烯当物质尺寸缩小到纳米级别时，碳纳米管具有超强的机械强度和会表现出与宏观材料完全不同的独特的电学性质，石墨烯是世界特性表面效应增强，量子效应上最薄最硬的材料这些碳的同显现，使材料具有独特的光学、素异形体在电子器件领域具有巨电学和机械性能大潜力医疗应用纳米粒子可以作为药物载体，精确定位病变组织进行治疗纳米机器人有望在人体内进行微创手术和疾病诊断，医疗技术revolutionize分子机器1理论基础年费曼提出在分子水平制造机器的设想，开启了分子机器研究1959的序幕2分子马达发现科学家发现了能够将化学能转化为机械能的分子马达，类似于生物体内的合酶ATP3诺贝尔化学奖年三位科学家因分子机器的设计与合成获得诺贝尔化学奖，标2016志着该领域的重大突破4未来应用分子机器有望用于药物输送、材料自修复和分子级计算等领域生命的分子DNA—双螺旋结构基因编码蛋白质合成由两条反向平行的多核苷酸链构成双通过四种碱基的不同排列组合存储遗信息通过转录和翻译过程指导蛋白质DNA DNADNA螺旋结构，通过氢键维持稳定性传信息，是生命的密码本合成，控制生命活动第十部分总结与思考深度思考对微观世界更深层次的思考和探索知识联系建立分子原子概念间的内在联系基础梳理系统整理分子与原子的核心知识通过本章学习，我们不仅掌握了分子与原子的基本概念，更重要的是建立了从微观角度理解化学现象的思维方式这为后续深入学习化学奠定了坚实的理论基础知识要点梳理核心概念重要规律分子是保持物质化学性质的最小粒子化学变化的本质是分子分解，原子重组••原子是化学变化中的最小粒子物质可由分子构成，也可由原子直接构成••分子由原子通过化学键结合而成微观粒子在永恒运动中，温度影响运动剧烈程度••原子由原子核和核外电子构成原子种类和数量在化学反应中保持守恒••微观与宏观的统一微观决定宏观宏观反映微观理论实践结合原子分子的结构和运动决定了物质的宏通过观察宏观现象可以推测和验证微观科学理论的建立需要实验验证，实践是观性质和变化规律结构理论检验真理的标准思考与探究原子可分吗？生命的本质是什么？现代物理学发现原子可以分为从分子角度看，生命是一系列更小的基本粒子如质子、中子、复杂分子相互作用的结果电子，甚至还有夸克等更基本、蛋白质等生物大分子DNA的粒子但在化学反应中，原的有序组合和协调运作构成了子是不可再分的最小单位生命现象的分子基础人类能否操控单个原子？现代科技已经实现了对单个原子的观察和操控扫描隧道显微镜不仅能看到原子，还能移动它们，为纳米技术和分子制造奠定了基础课后作业与拓展模型绘制任务绘制水分子的球棍模型和空间填充模型，标注原子间距和键角用分子运动理论解释水的三态变化过程，说明分子间距离和运动状态的变化计算练习计算常见物质如二氧化碳（₂）、甲烷（₄）、硫酸CO CH（₂₄）的相对分子质量掌握利用相对原子质量进行分子质H SO量计算的方法生活应用探索调查研究分子与原子理论在日常生活中的应用实例，如食品保鲜、药物作用机理、环境污染治理等撰写小论文探讨科学理论与生活实践的联系。