物质结构与性质（选修）绪言 (2).ppt

课程结构 1 绪言 专题1 2 正文 3 结束语 专题5 物质结构与性质 选修 原子结构 专题2 分子结构 专题3 物质性质 专题4 专题1揭示物质结构的奥秘 一 学习目标1 了解物质结构探索发展的历史与人类物质文明进步的密切联系 2 认识物质结构探索与研究对人类文明发展与进步的重要意义 3 了解人类对物质结构认识的脉络 4 初步掌握研究物质结构的一般方法 5 感受科学家探索物质结构征程中的坚毅和执着 树立坚忍不拔的毅力和勇气 6 领悟物质结构的探索是人类可持续发展的有力保证 二 课时建议人类探索物质结构的历史1课时研究物质结构的意义1课时 一 人类探索物质结构的历史 1 化学发展经历了漫长的历史 1 石器时代 2 陶器时代 3 铜器时代 4 铁器时代 人类生产发展史上的一个里程碑 2 近代化学发展里程 4 1869年后门捷列夫揭示元素周期律 1 18世纪 波义耳 化学之父 最早提出元素的科学定义 2 19世纪初 道尔顿 原子之父 提出了原子学说 3 1811年阿伏加德罗提出分子说 5 1901年约瑟夫 汤姆生提出原子的葡萄干面包模型 6 1909年 卢瑟福从得出原子的有核模型 7 对有机物认识的进展 8 物理学上的重大发现 红外光谱电子显微原子吸收光谱x射线衍射 9 实验方法上的改进 德谟克利特 朴素原子观 道尔顿 原子学说 汤姆生 葡萄干面包式 模型 卢瑟福 带核原子结构模型 玻尔 原子轨道模型 现代量子力学模型 3 物质结构的发展历史 1 四元素说 亚里士多德 公元前384一前322年 总结了前辈思想家的理论 发展成四元素学说 他认为万物是由原始物质生成 是由内部发展起来的 物质的基本性质是热 冷 湿 干 把它们成对地组合 得出四元素 火 空气 土 水 如图所示 水是又冷又湿的东西的典型 火是又热又干的东西的典型 科学理论的创立和发展源于一系列感性认识的积累 科学理论又反过来指导和促进对物质世界的新发现和再认识 现代科学技术及方法有力地推动了化学科学的进一步发展 4 对物质结构的发展历史的 认识 3 原子分子论 1811年 意大利科学家阿伏加德罗 1776 1856 在总结盖 吕萨克关于气体反应体积比规律的基础上 首先提出了分子的概念 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得到公认 当时 化学界的权威道尔顿和贝采里乌斯都反对阿伏加德罗假说 他们认为由相同原子组成分子是绝对不可能的 到1860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 国际化学界接受了50年前阿伏加德罗提出的分子假说 确立了原子分子论 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 分子结构直接决定分子的性质 现在阿伏加德罗假说已经被物理学和化学中的许多事实所证实 成为公认的一条定律了 1 1811年 人们发现在同温同压下 气体反应中各气体的体积互成简单的整数比 例如 1体积氯气和1体积氢气反应生成2体积氯化氢 根据道尔顿的原子论 如果氯气和氢气分别由氯原子 氢原子组成 那么氯化氢又由什么组成 2 道尔顿的原子论对化学发展虽有重大的贡献 但它仍存在着一些不足 根据你对原子的认识 试分析道尔顿原子论的缺陷所在 并与同学交流 卢瑟福 e rutherford 的 行星模型 卢瑟福用 粒子束 he2 轰击一块金箔 并用荧光屏探测 粒子 he2 方向改变的程度 zns屏 卢瑟福带核原子结构模型的提出依据 4 元素周期律 表 元素周期律的发现和元素周期表的演变也是经过较长的一段时间 1 1789 1859年 元素周期律发现前的摸索阶段 1789年 法国化学家拉瓦锡在他的专著 化学纲要 一书中 把已知的33种元素分成了气体元素 非金属 金属 能成盐之土质等四类 1829年 德国人德贝莱纳根据元素性质的相似性 提出了 三元素组 学说 当时它归纳出5个 三元素 组 即linakcasrbapassbsseteclbri 2 1860 1889年 元素周期律的發現和鞏固階段 1862年 法国地质学家尚古多发现元素的性质有周期性重复出现的规律 并将元素的性质按原子量的大小顺序标记在绕着圆柱体上升的螺线上 绘出了 螺旋图 1864年 德国化学家迈尔列出了 六元素表 在表中对于性质相似的元素六个 六个地进行了分族 但他已归纳成族的元素尚不及当时已知元素的一半 1865年 英国人纽兰兹排出一个 八音律 但他没考虑到原子量的测定会有错误 也没有给未被发现的元素留出空位 显然他还不能把元素内在联系的规律揭示出来 1869年 俄国化学家门捷列夫 1834 1907 获得成功 他在批判继承前人工作的基础上 对大量实验事实进行了订正 分析和概括 总结出元素周期律 元素的性质随着原子量的递增而呈现周期性变化 他还据此规律编制了第一个元素周期表 把已发现的63种元素全部列入表里 从而初步完成了使元素系统化的任务 他还在表中留下空位 预言了未知元素的性质 从理论上指导了化学元素的发现与应用 由于时代的局限 门捷列夫未能认识到造成元素性质周期性变化的根本原因 不是随着相对原子质量的递增 而是核电荷数的递增 也就是核外电子排布的周期性变化 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 二 研究物质结构的意义 金刚石是自然界硬度最高的物质 石墨质软且能导电 c60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 1 结构性质 决定 体现 2 合成或从自然界中分离出更多的新物质 3 预测物质的性能 1 为什么碳 氮 氧 氟与氢形成的最简单的化合物 ch4 nh3 h2o hf 中氢原子的数目不相等 2 为什么白磷比红磷活泼 氧气比氮气活泼 3 为什么氧化镁可用做耐高温材料 硅可用做半导体材料 金属可用做良好的导电材料 4 为什么常温下氯气是气体而碘是固体 为什么水在相同条件下比冰的密度大 4 从分子水平探索生命现象 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 5 研究物质结构 实现绿色合成 促进社会可持续发展 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 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的绿色合成