【化学课件】分子、原子课件

分子和原子欢迎进入化学的微观世界！在这个神奇的领域里，我们将探索构成所有物质的基本单元——分子和原子这是人教版九年级化学教材的核心内容，我们将通过50个精心设计的学习环节，带你深入理解化学世界的奥秘从微观粒子的基本概念到化学反应的本质，每一个知识点都将为你打开化学学习的新大门学习目标认识物质构成理解物质是由分子、原子等微粒构成的基本事实，建立微观粒子的概念掌握基本概念准确理解分子和原子的定义，掌握它们的基本性质和相互关系解释生活现象运用微粒观点科学解释日常生活中观察到的各种物理和化学现象理解反应本质从微观角度认识化学反应的实质，理解原子重组形成新物质的过程导入微观世界物质的微观构成探索的必要性所有物质都是由极其微小的微粒了解微观世界能帮助我们解释许构成的这些微粒小到无法用肉多日常现象，如为什么糖会溶眼观察，但它们决定了物质的所解、为什么会有香味、为什么物有性质和行为理解微观世界是质会发生化学反应微观知识是学习化学的第一步化学学习的基础化学的本质化学研究的核心就是微观粒子的变化与重新组合通过学习分子和原子，我们能够从根本上理解化学反应的机理和物质变化的规律物质构成的证据一扩散现象花香传播当我们走过花圃时能闻到花香，这说明花朵释放的香味分子在空气中传播扩散香水扩散喷洒香水后，香味会逐渐传播到整个房间，证明香水分子在不断运动并扩散微观解释扩散现象的根本原因是构成物质的分子在不断运动，并且分子间存在间隙物质构成的证据二溶解现象糖块投入方糖投入水中，开始时能看到明显的固体颗粒逐渐消失糖块逐渐消失，水中看不见糖的踪迹，但水变甜了分子混合糖分子与水分子均匀混合，形成糖水溶液物质构成的证据三压缩现象惊人的压缩比微观机理在标准条件下，6000升的氧气可以压缩装入仅40升的钢瓶气体压缩的微观原理是分子间原本存在较大的间隔当外界施中这个巨大的压缩比例说明了什么问题？加压力时，这些间隔被压缩，分子靠得更近气体能够被大幅压缩的事实证明，气体分子之间存在着大量的分子本身几乎不被压缩，改变的只是分子间的距离这揭示了空隙，这些空隙在压缩过程中被减小物质微观结构的重要特征分子的基本性质

（一）⁻⁻10¹⁰10²³分子尺寸分子质量分子直径约为10⁻¹⁰米，肉眼无法观察单个分子质量约为10⁻²³克，极其微小万1000数量巨大一滴水中约含有1000万亿亿个水分子分子的质量和体积都极其微小，这是物质微观结构的基本特征现代科学技术如扫描隧道显微镜、原子力显微镜等设备使我们能够看见分子的存在，为分子理论提供了直接证据分子的基本性质

（二）永不停歇温度影响分子始终处于不停的运动状态，这是分温度越高，分子运动越剧烈；温度越子的固有性质低，分子运动越缓慢动能表现布朗运动分子运动的剧烈程度体现了物质内能的1827年布朗发现花粉在水中的无规则大小运动，证实了分子运动理论分子的基本性质

（三）气体间隔最大气体分子间距离很大，运动自由液体间隔适中液体分子间距离适中，可以流动固体间隔最小固体分子间距离很小，排列紧密有序分子间存在间隔是物质能够压缩、扩散和改变状态的根本原因温度变化时，分子间隔会发生改变，从而导致物质的热胀冷缩现象水的三态变化冰（固态）水（液态）水蒸气（气态）水分子排列整齐有序，形成规则的晶体水分子排列相对松散，可以自由滑动但水分子完全脱离束缚，在空间中自由运结构分子间距离较小，只能在固定位不能完全脱离分子间距离适中，具有动分子间距离很大，几乎不受相互作置振动流动性用力影响由于特殊的氢键结构，冰的密度比液态液态水分子的运动比固态更加活跃，但气态水分子运动最剧烈，动能最大，能水小，这就是为什么冰能浮在水面上的仍受到相邻分子的束缚，保持相对稳定够填满整个容器空间原因的结构思考水的奇特性质湿衣变干沸腾体积增大冰密度小于水湿衣服晾晒后变干是等质量的水沸腾变成冰的密度比水小是因因为水分子不断运水蒸气后体积增大约为水分子在结冰时形动，获得足够能量后1700倍，因为气态分成特殊的六角形晶体脱离衣物表面，进入子间距离远大于液态结构，分子排列更加空气中形成水蒸气分子间距离疏松分子的定义保持化学性质分子能保持物质的化学性质不变最小粒子是保持物质化学性质的最小微粒单位完整定义3分子是保持物质化学性质的最小粒子保持化学性质意味着分子具有该物质的所有化学特征，如水分子具有水的所有化学性质最小粒子指的是再分割下去就不再具有原物质的化学性质了需要注意的是，分子并不是构成物质的最小粒子，原子比分子更小由分子构成的物质举例大多数化合物和一些单质都是由分子构成的水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氧气分子由2个氧原子构成，二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成这些分子在保持各自物质化学性质方面发挥着关键作用原子的发现历史古希腊原子学说现代原子理论公元前5世纪，德谟克利特提出原子概念，认为物质由不可分割的微粒构成20世纪以来，随着科技发展，人们对原子结构有了更深入的认识道尔顿原子理论1803年，英国化学家道尔顿提出近代原子理论，奠定了现代化学基础原子的定义物理变化与化学变化的区别化学反应中不可分割物理变化只改变物质的状态或形状，不产化学变化中的最小粒子在所有化学变化过程中，原子不会分裂成生新物质；化学变化会产生新物质，但参原子是在化学变化中不能再分的最小微更小的微粒，只是重新排列组合形成新的与反应的原子种类和数目保持不变粒无论发生多复杂的化学反应，原子始分子这是化学反应区别于核反应的重要终保持完整，不会被创造或消灭特征由原子构成的物质举例铜Cu铁Fe紫红色金属，导电性仅次于银，广泛用银白色金属，具有良好的导电导热性，于电线制造是重要的工业材料金Au黄色贵金属，化学性质稳定，常用作装饰品和货币汞Hg银Ag常温下唯一的液态金属，银白色，有毒银白色金属，导电性最好，具有良好的延展性分子与原子的关系分子由原子构成大多数分子都是由两个或多个原子通过化学键结合而成的微粒直接由原子构成有些物质如金属和稀有气体直接由原子构成，不形成分子单质的特殊情况有些单质如氧气、氮气由分子构成，有些如铁、铜直接由原子构成原子的基本特征原子大小原子质量原子半径约为10⁻¹⁰米，比原子质量极小，最轻的氢原分子更小即使是最大的原子质量约为

1.67×10⁻²⁴子，直径也不超过几个纳克原子质量主要集中在原米子核中原子结构原子由位于中心的原子核和核外电子构成原子核带正电，电子带负电，整个原子呈电中性元素与原子元素的概念同种元素的原子元素是具有相同核电荷数（即质同种元素的原子具有相同的质子子数）的一类原子的总称元素数，但中子数可能不同这些原是物质的基本成分，目前已知的子在化学性质上基本相同，被归元素有118种为同一元素元素符号表示每种元素都有特定的符号，如氢（H）、氧（O）、碳（C）等元素符号是国际通用的化学语言分子的表示方法分子式的含义书写规则分子式用元素符号和数字表示分子的组成它告诉我们分子中分子式的书写有严格规则先写正价元素，后写负价元素；元含有哪些元素，以及各元素原子的个数素符号右下角的数字表示原子个数例如，H₂O表示水分子由2个氢原子和1个氧原子构成这是化当原子个数为1时，数字1通常省略不写例如CO₂、NH₃、学中最重要的表示方法之一CH₄等都遵循这些规则纯净物和混合物的微观解释纯净物特征由同种分子构成的物质混合物特征由不同种分子混合构成的物质微观分类依据根据构成物质的分子种类进行分类从微观角度看，纯净物中所有分子都是同一种类，如纯水中只有H₂O分子而混合物中含有两种或多种不同的分子，如糖水中既有H₂O分子又有蔗糖分子这种微观结构的差异决定了宏观性质的不同化学反应的微观过程分子分解原子运动反应物分子在反应条件下分解为单个原分解产生的原子在反应体系中自由运动子重新组合生成产物原子按照一定规律重新结合形成新的分新形成的分子构成了化学反应的产物子化学反应实质反应本质性质变化变化根源化学反应的微观本质由于分子种类发生了物质宏观性质的变化是分子破裂、原子重改变，所以物质的化源于微观结构的重新新组合的过程在这学性质也随之改变组织分子结构的改个过程中，原子种类新物质具有与原物质变是化学反应能够产和数目保持不变，但完全不同的化学性质生新物质的根本原分子种类发生改变和物理性质因示例水的电解电解前电解过程电解后纯净的水由无数个H₂O分子构成，每个在电流作用下，水分子分解为氢原子和氢原子重新组合形成H₂分子，氧原子组分子含有2个氢原子和1个氧原子氧原子，化学键断裂合形成O₂分子新物质生成的化学反应反应物准备反应开始前，反应物分子具有特定的结构和性质，处于相对稳定状态活化过程在适当条件下，反应物分子获得足够能量，化学键开始断裂分解为原子原子重排分解产生的原子按照新的方式重新排列组合，形成具有新结构的分子产物形成新组合的分子构成了产物，具有与反应物完全不同的化学性质思考为什么燃烧会产生新物质？燃烧的微观机理能量释放机制燃烧是一种典型的化学反应从微观角度看，可燃物分子与氧在原子重组过程中，新形成的化学键比原来的化学键更稳定，气分子在高温条件下发生剧烈碰撞，原有的化学键断裂多余的能量以热和光的形式释放出来，这就是我们看到的火焰碳氢化合物燃烧时，碳原子与氧原子结合形成二氧化碳分子，氢原子与氧原子结合形成水分子这是原子重新组合的结果燃烧前后原子的种类和数目完全相同，但分子的种类发生了根本性改变，因此产生了具有新性质的物质分子模型构建活动水分子模型用红色球代表氧原子，白色球代表氢原子，按照

104.5°角度连接，构建弯曲的水分子模型氧气分子模型用两个红色球代表氧原子，用双键连接，构建线型的氧气分子模型，展示共价键特征二氧化碳分子模型用黑色球代表碳原子，红色球代表氧原子，构建直线型的二氧化碳分子模型甲烷分子模型用黑色球代表碳原子，白色球代表氢原子，构建正四面体结构的甲烷分子模型利用分子模型解释现象溶解过程扩散现象通过模型展示溶质分子与溶剂利用模型模拟分子的无规则运分子的相互作用和均匀分散过动，解释气体和液体的扩散机状态变化化学反应程理用分子模型演示固液气三态转通过拆解和重组分子模型，直换，展示分子间距离和运动状观展示化学反应中原子的重新态的变化排列分子的多样性复杂大分子蛋白质、DNA等生物大分子有机化合物碳氢化合物及其衍生物分子简单分子水、氧气、二氧化碳等基本分子分子世界极其丰富多样，从最简单的氢分子到含有数万个原子的蛋白质分子分子的大小差异可达数百万倍，但都遵循相同的基本规律微观结构的精细差异决定了宏观性质的巨大差别，这是化学世界的神奇之处分子运动与温度的关系高温状态温度升高时，分子平均动能增加，运动更加剧烈，撞击更频繁常温状态常温下分子保持适中的运动速度，维持物质的稳定状态低温状态温度降低时，分子运动减慢，动能减小，趋向于有序排列热胀冷缩分子运动变化导致分子间平均距离改变，产生热胀冷缩现象微观粒子知识在生活中的应用食品保鲜技术香水制造工艺真空包装利用分子运动理论，香水制造利用不同香料分子的抽除空气中的氧分子，防止食挥发性差异，调配出层次丰富品氧化变质冷冻保存降低分的香味挥发性强的分子产生子运动速度，延缓化学反应进前调，挥发性弱的分子构成后程调食盐溶解现象食盐溶解过程中，钠离子和氯离子被水分子包围，形成水合离子水分子的极性使其能够有效溶解离子化合物分子间作用力偶极相互作用氢键作用极性分子间由于电荷分布不均匀产生的静范德华力含有氢原子的极性分子间形成的特殊作用电吸引力分子的极性越强，偶极相互作所有分子间都存在的微弱吸引力，距离越力氢键比范德华力强，但比化学键弱用越明显，对物质性质的影响越大近力越强这种力决定了物质的沸点、熔水分子间的氢键决定了水的许多特殊性点等物理性质分子量越大，范德华力通质常越强微观到宏观物质性质的解释机械性质热学性质硬度取决于分子间结合力的强弱和排列方式金刚石分子间形熔点和沸点反映了分子间作用力的强弱分子间作用力越强，成强的共价键网状结构，因此硬度极高需要更多能量克服这些作用力，熔沸点就越高延展性与分子或原子在外力作用下的滑移能力有关金属的延导热性与分子运动传递动能的效率有关金属中自由电子的存展性来源于金属键的特殊性质在使其具有良好的导热性趣味实验扩散现象观察墨水滴入将一滴墨水滴入清水中，观察墨水分子的扩散过程逐渐扩散墨水分子在水中不断运动，与水分子混合，颜色逐渐变淡均匀分布最终墨水分子均匀分布在整个容器中，溶液颜色一致这个实验直观展示了分子的运动性和扩散现象墨水分子在重力作用下向下运动的同时，也因分子运动向各个方向扩散，最终达到均匀分布的平衡状态趣味实验物质状态变化冰的融化加热冰块，观察固态水分子获得热能后运动加剧，有序排列被破坏，转变为液态的过程水的蒸发常温下水面上方出现水蒸气，证明即使在较低温度下，部分水分子也能获得足够能量脱离液面碘的升华加热碘晶体，观察紫色碘蒸气的产生，碘分子直接从固态转变为气态，跳过液态阶段趣味实验化学反应现象铁硫反应镁的燃烧铁粉与硫粉混合加热，形成硫化亚铁，镁条在空气中燃烧产生耀眼白光，镁原铁原子与硫原子重新组合子与氧原子结合形成氧化镁微观变化酸碱反应所有反应都体现了原子重新排列组合，醋酸与碳酸氢钠反应产生气泡，分子重形成新分子的基本规律组生成二氧化碳和水常见误区澄清分子不是最小的微粒固体中分子仍在运动许多学生认为分子是构成物有些人误认为固体中的分子质的最小微粒，这是错误是静止的实际上，固体中的原子比分子更小，质的分子仍在不停地振动，只子、中子、电子比原子更是运动幅度较小，被限制在小分子只是保持物质化学平衡位置附近性质的最小微粒原子在化学变化中不消失化学反应中原子不会凭空产生或消失，只是重新排列组合这是质量守恒定律的微观基础，也是化学计算的重要依据历史上的原子论中国古代原子思想西方原子理论发展中国古代哲学家也有类似的微粒观念墨家学派认为物质可以从古希腊德谟克利特的原子假说，到道尔顿的近代原子理论，无限分割，但实际上存在不可再分的最小单位再到现代的原子结构理论，人类对原子的认识经历了漫长的发展过程《庄子》中提到一尺之棰，日取其半，万世不竭的观点，体现了古人对物质无限可分性的思考这些思想为后来的原子理每一次理论的进步都伴随着实验技术的发展和新现象的发现论发展奠定了哲学基础现代原子理论已经能够精确描述原子的结构和性质原子结构基础原子核核外电子位于原子中心，由质子和中子组成，体积在原子核外空间高速运动，决定原子的化极小但质量集中学性质电中性周期性规律质子数等于电子数，整个原子呈电中性状原子结构的周期性变化产生了元素周期表态分子大小的比较

0.3nm水分子直径水分子是最简单的化合物分子之一2-5nm普通有机分子大多数有机化合物分子的典型尺寸范围10-100nm生物大分子蛋白质、DNA等复杂生物分子的尺寸100-1000nm超分子结构病毒、细胞器等由分子组装的结构测量分子大小需要使用特殊的技术和设备X射线衍射、电子显微镜、扫描探针显微镜等现代技术使我们能够准确测定分子的尺寸和形状科学前沿观察单个原子扫描隧道显微镜1981年发明，利用量子隧道效应，首次实现了单个原子的直接观察和操控原子力显微镜1986年发明，通过测量原子间作用力，能够观察各种材料表面的原子排列3原子操控技术现代科学家已能够移动和排列单个原子，为纳米技术发展奠定基础分子模型在化学中的应用球棍模型用球代表原子，棍代表化学键，清晰显示分子的几何结构和键角空间填充模型按原子真实大小比例制作，展示分子的空间占据情况和表面形状电子云模型显示电子在原子周围的概率分布，更准确地反映原子的量子特性基本练习分子和原子的区别概念辨析要点实例分析练习分子是保持物质化学性质的最小粒子，而原子是化学变化中的水的蒸发H₂O分子从液态变为气态，分子种类未变，属于物最小粒子分子可以由原子构成，但有些物质直接由原子构理变化水的电解H₂O分子分解为H₂和O₂分子，分子种类改成变，属于化学变化在物理变化中，分子种类不变，只是排列方式改变；在化学变通过具体实例的分析，加深对分子和原子概念的理解，掌握判化中，分子种类改变，但原子种类和数目保持不变断物理变化和化学变化的方法基本练习化学反应的本质反应前微观状态反应物分子具有特定的原子组成和排列方式，分子间通过化学键连接在反应条件下，这些分子开始活化，准备发生变化反应过程分析化学反应过程中，反应物分子的化学键断裂，原子重新排列组合，形成新的化学键这个过程体现了原子守恒的基本规律反应后微观状态产物分子具有与反应物完全不同的原子排列方式，因此表现出新的化学性质原子的种类和数目在反应前后完全相同拓展思考生命中的分子遗传信息载体1DNA分子携带遗传密码生命功能执行者2蛋白质分子执行各种生命功能细胞基本组成各种生物分子构成细胞的基本结构生命活动本质上是复杂的分子相互作用过程DNA分子存储和传递遗传信息，蛋白质分子催化生化反应并构成细胞结构，脂质分子形成细胞膜理解这些生物分子的结构和功能，有助于我们深入认识生命的本质拓展思考纳米技术纳米级材料特性分子机器概念未来技术发展当材料的尺寸缩小到科学家设计和制造能纳米技术将在医学、纳米级时，会表现出够在分子水平上工作电子学、材料科学等与宏观材料截然不同的机器，如分子马领域产生革命性影的物理和化学性质，达、分子开关等，这响，分子水平的精确如量子效应、表面效些设备可以精确控制控制将带来前所未有应等特殊现象分子的运动和反应的技术突破单元总结分子分子的定义分子是保持物质化学性质的最小粒子它能够独立存在，并保持该物质的所有化学特征和性质2分子的特征分子具有极小的质量和体积，处于永恒的运动状态，分子间存在间隔，运动剧烈程度与温度密切相关3分子构成的物质大多数化合物和部分单质由分子构成，如水、氧气、二氧化碳、有机化合物等常见物质都是分子化合物分子的重要性分子概念是理解化学反应、物质性质、状态变化等化学现象的基础，是化学学习的核心概念之一单元总结原子原子的定义与结构原子构成的物质原子的重要意义原子是化学变化中的最小粒子，由原金属单质如铁、铜、金、银等直接由原子是物质的基本构成单元，理解原子核和核外电子构成原子核包含质原子构成稀有气体如氦、氖、氩等子概念有助于认识元素性质、化学反子和中子，决定了原子的质量和化学也是以单原子形式存在的物质应机理和物质结构的本质规律性质。