第三单元从微观结构看物质的多样性

第三单元从微观结构看物质的多样性,锔锅锔碗锔大缸，担着小挑儿游四方,没有金刚钻，别揽瓷器活。,金刚石，是已知天然矿物中的最硬物质。,钻头、轴承、武器装备等。,石墨,灰黑色不透明固体,最软矿物之一,导电,铅笔芯H.B电极、润滑剂,天然最硬物质,质地较软,很高（3550）,很高,导电,不导电,装饰品、切割玻璃、大理石、钻探机钻头,铅笔芯（2B）电极、润滑剂,金刚石与石墨的性质比较,1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。,1779年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。,Why？,（2）能否从微观结构分析金刚石、石墨在硬度、导电性上的差异？,（1）请简单描述金刚石和石墨中碳原子的连接方式。,思考,正四面体的空间网状结构,平面正六边形网状结构,1799年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。,1955年美国科学家霍尔在1650、95000个大气压下用石墨合成了金刚石。,改变结构,说明：金刚石和石墨是由同一种元素形成的结构不同的两种单质。,同素异形现象：,同一种元素形成几种不同的单质互称为该元素的同素异形体。,碳元素,同一种元素形成几种不同单质的现象。,同素异形体：,常见的几组同素异形体,1.碳的同素异形体,足球烯,纳米碳管,金刚石,石墨,天然最硬物质,质地较软,很高（3550）,很高,导电,不导电,装饰品、切割玻璃、大理石、钻探机钻头,铅笔芯（2B）电极、润滑剂,C60的发现1985年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳新型单质C60分子。并在建筑设计师富勒设计球形建筑的启发下，绘制出由20个正六边形和12个正五边形构成的“笼状”分子结构，因分子结构形似足球，又称为“足球烯”。足球烯分子笼状结构具有向外开放的面，而内部却是空的，这就有可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空的物质中加各种各样的金属，使之具有超导性。,拓展视野1,随着研究的深入，一系列碳的“笼状”的富勒烯被科学界发现并制得，其中有C28、C32、C50、C70、C84、C240、C500等。开创了一个全新碳“笼状”分子应用研究新领域。,拓展视野2,纳米碳管的发现纳米碳管可分单层及多层，是由单层、多层同心轴石墨卷曲而成的中空碳管。前后末端类似半圆形，使整个碳管成为一个封闭的结构，纳米碳管也是碳单质的成员之一。纳米碳管强度高且有韧性，重量轻，比表面积大，性能稳定。制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6，科学家称之为“超级纤维”；可以在较低的气压下存储大量的氢气，用这种方法制成的燃料是一种清洁能源，在汽车工业上将会有广阔的发展前景。,拓展视野3,C,概念理解,D,氧气O2,臭氧O3,无色,无味,强,淡蓝色,鱼腥味,极强,观察与思考,2.氧的同素异形体,臭氧层空洞的扩大,资料卡,美国宇航局提供的卫星图片,2000年,2006年,3.磷的同素异形体,4.硫的同素异形体,斜方硫（S8在95.5以下稳定存在）,同种元素形成的单质不一定是同一种物质，那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗?,思考:根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测组成为C4H10可能的分子结构，书写其结构式。,正丁烷,异丁烷,问题1:对比两个模型，找找它们的联系?,共同点:,不同点:,分子式相同,结构不同,同分异构现象,化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象。,具有相同的分子式，但具有不同结构的化合物。,强调：1.分子式相同2.结构不同3.化合物,同分异构体,物质的结构决定性质，性质体现结构,具有相同分子式的烷烃，分子中支链数越多，熔沸点越低，相对密度越小。,问题2:同分异构体间性质是否相同?,同分异构体间的物理性质差异,同分异构体性质比较：,C2H6O,（1）碳原子数不确定:有机物中可含一个碳原子,也可含成千上万个碳原子;（2）成键多样化:碳原子之间可有碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键，有链状也可有环状结构;（3）同分异构现象大量存在。,有机物种类繁多的原因：,（1）同种元素有不同的核素同位素；（2）同种元素可以形成不同的单质同素异形现象；（3）同种元素可以和不同的元素形成不同的化合物：氯化钠和氢氧化钠；（4）同种元素可以与其他同种元素形成比例不同的化合物：氧化钠和过氧化钠；（5）分子式相同的化合物存在同分异构现象。,物质世界丰富多彩的原因很多：,同位素、同素异形体与同分异构体的比较,同：质子数相同异：中子数或质量数不同,同：元素相同异：结构不同,同：分子式相同异：结构不同,原子,单质,化合物,化学性质几乎完全相同,物理性质差别大，化学性质稍有差别,物理性质