第三單元 物質(zhì)構(gòu)成的奧秘 第一節(jié) 分子和原子 一、 分子和原子的異同 分子 原子 定義 分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。 原子是化學(xué)變化中的最小粒子。 性質(zhì) 質(zhì)量小、體積小；不斷運(yùn)動(dòng)；有間隔；同種粒子的化學(xué)性質(zhì)相同。 聯(lián)系 分子是由原子構(gòu)成的。分子、原子都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒。 區(qū)別 在化學(xué)變化中，分子可以再分，而原子不可以再分。 備注 1. 所有金屬、稀有氣體、金剛石（石墨）和硅是由原子構(gòu)成的，其他大多數(shù)物質(zhì)是由分子構(gòu)成的。 2. 在受熱的情況下，粒子能量增大，運(yùn)動(dòng)速率加快。 3. 物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，因素是構(gòu)成物質(zhì)的粒子的間隔受熱時(shí)增大，遇冷時(shí)縮小。 4. 氣體容易壓縮是由于構(gòu)成氣體的粒子的間隔較大。 5. 不同液體混合后總體積小于原體積的和，說(shuō)明粒子間是有間隔的。 6. 一種物質(zhì)假如由分子構(gòu)成，那么保持它化學(xué)性質(zhì)的最小粒子是分子；假如它由原子構(gòu)成，那么保持它化學(xué)性質(zhì)的最小粒子是原子。 二、 驗(yàn)證分子運(yùn)動(dòng)的探究實(shí)驗(yàn) 【實(shí)驗(yàn)操作】如右圖，取適量的酚酞溶液，分別倒入A、B兩個(gè)小燒杯中，另取一個(gè)小燒杯C，加入約5mL濃氨水。用一個(gè)大燒杯罩住A、C兩個(gè)小燒杯，燒杯B置于大燒杯外。觀測(cè)現(xiàn)象。 【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】燒杯A中的酚酞溶液由上至下逐漸變紅。 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】分子是不斷運(yùn)動(dòng)的。 【注意事項(xiàng)】濃氨水顯堿性，能使酚酞溶液變紅。濃氨水具有揮發(fā)性，能揮發(fā)出氨氣。 三、 從微觀角度解釋問(wèn)題 1. 用分子觀點(diǎn)解釋由分子構(gòu)成的物質(zhì)的物理變化和化學(xué)變化 物理變化：沒(méi)有新分子生成的變化。（水蒸發(fā)時(shí)水分子的間隔變大，但水分子自身沒(méi)有變化，故為物理變化） 化學(xué)變化：分子自身發(fā)生變化，有新分子生成的變化。（電解水時(shí)水分子變成了新物質(zhì)的分子，故為化學(xué)變化） 2. 純凈物和混合物（由分子構(gòu)成的物質(zhì)）的區(qū)別：純凈物由同種分子構(gòu)成，混合物由不同種分子構(gòu)成。 3. 分子和原子的聯(lián)系：分子是由原子構(gòu)成的，同種原子結(jié)合成單質(zhì)分子，不同種原子結(jié)合成化合物分子。 4. 分子和原子的本質(zhì)區(qū)別：在化學(xué)變化中，分子可以再分，而原子不能再分。 5. 化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)：在化學(xué)變化過(guò)程中，分子裂變成原子，原子重新組合，形成新物質(zhì)的分子。 四、 物質(zhì)的組成 1. 宏觀角度： 水是由氫元素和氧元素組成的。 鐵是由鐵元素組成的。 2. 微觀角度： 水是由水分子構(gòu)成的（水的化學(xué)性質(zhì)由水分子保持）。 水分子由氫原子和氧原子構(gòu)成。 1個(gè)水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成。 鐵是由鐵原子構(gòu)成的（鐵的化學(xué)性質(zhì)由鐵原子保持）。 3. 水在化學(xué)變化中的最小粒子是氫原子和氧原子。 4. 物質(zhì)、元素用于宏觀角度分析問(wèn)題，分子、原子、離子用于在微觀角度分析問(wèn)題。宏觀和微觀不可以混淆。 第二節(jié) 原子的構(gòu)成 1. 原子的構(gòu)成 原子 （不帶電） 原子核（帶正電） 核外電子（每個(gè)電子 帶一個(gè)單位負(fù)電荷） 質(zhì)子（每個(gè)質(zhì)子帶 一個(gè)單位正電荷） 中子（不帶電） 在核外一個(gè)相對(duì)很大的空間內(nèi)做著高速運(yùn)動(dòng) 體積很小，約占原子體積的十萬(wàn)分之一 原子一般是由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成，有的原子不一定有中子，質(zhì)子數(shù)也不一定等于中子數(shù)。 原子的種類由核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）決定。 2. 構(gòu)成原子的各種粒子間的關(guān)系 在原子中，原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。 由于原子核所帶的正電荷與核外電子所帶的負(fù)電荷的電量相等，電性相反，所以原子整體不顯電性。 3. 相對(duì)原子質(zhì)量 以一種碳原子（碳12）質(zhì)量的1/12（1.66×10-27kg）為標(biāo)準(zhǔn)，其他原子的質(zhì)量跟它相比較所得到的比，作為這種原子的相對(duì)原子質(zhì)量，符號(hào)為Ar。相對(duì)原子質(zhì)量是通過(guò)比較得出的比值，單位為“1”。 原子中質(zhì)子和中子的質(zhì)量接近碳原子質(zhì)量的1/12，而電子的質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量的1/1836，可以忽略不計(jì)，所以原子的質(zhì)量集中在原子核上，即相對(duì)原子質(zhì)量≈質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù) 第三節(jié) 元素 1. 定義：元素就是具有相同電荷數(shù)（即核內(nèi)電子數(shù)）的一類原子的總稱。 元素與原子的區(qū)別和聯(lián)系： 元素 原子 區(qū)別 只表達(dá)一類原子的總稱；只表達(dá)種類，不管個(gè)數(shù)，是宏觀概念 原子是微觀概念，既表達(dá)種類，又表達(dá)數(shù)量含義 化學(xué)變化中元素種類不變，但形態(tài)也許變化 化學(xué)變化中，原子種類和數(shù)量不變，但最外層電子數(shù)也許變化 聯(lián)系 元素是同一類原子的總稱，原子是構(gòu)成元素的基本單元 2. 元素之最 地殼中含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）排在前五位的元素：氧、硅、鋁、鐵、鈣 地殼中含量最多的金屬元素：鋁 地殼中含量最多的非金屬元素：氧 生物細(xì)胞中含量最多的元素：氧 人體中含量最多的金屬元素：鈣 3. 元素的分類：金屬元素、非金屬元素、稀有氣體元素 4. 元素符號(hào)：元素用元素符號(hào)表達(dá)。元素符號(hào)是用元素拉丁文名稱的第一個(gè)字母表達(dá)的，假如第一個(gè)字母相同，則再附加一個(gè)小寫字母加以區(qū)別。 5. 元素符號(hào)的意義：元素符號(hào)不僅表達(dá)一種元素，還表達(dá)這種元素的一個(gè)原子。假如物質(zhì)由原子構(gòu)成，元素符號(hào)還可以表達(dá)一種物質(zhì)。 假如元素符號(hào)前加上系數(shù)，就只表達(dá)該原子的個(gè)數(shù)，只具有微觀意義。 如：H表達(dá)氫元素、1個(gè)氫原子。2H表達(dá)2個(gè)氫原子。Cu表達(dá)銅元素、一個(gè)銅原子、金屬銅。 6. 描述物質(zhì)宏觀組成和微觀構(gòu)成： ① 宏觀組成（描述物質(zhì)的組成時(shí)用元素?cái)⑹觯鸿F是由鐵元素組成的。二氧化碳是由碳元素、氧元素組成的。 ② 微觀構(gòu)成（描述物質(zhì)的構(gòu)成時(shí)用分子、原子、離子敘述）鐵是由鐵原子構(gòu)成的。二氧化碳是由二氧化碳分子構(gòu)成的。 （描述分子的構(gòu)成時(shí)用原子敘述）1個(gè)二氧化碳分子是由1個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子構(gòu)成的。 7. 元素周期表：元素周期表的每一橫行叫做一個(gè)周期，共7個(gè)周期；每一縱行叫做一個(gè)族，共16個(gè)族。 周期的變化規(guī)律：從左到右，原子序數(shù)由少變多。除第一周期以外，每一周期都是以金屬元素開(kāi)始，逐漸過(guò)渡到非金屬元素，最后以稀有氣體元素結(jié)束，從左到右金屬性逐漸減弱。 同一周期元素的原子的電子層數(shù)相等。 第四節(jié) 離子 1. 核外電子的排布 在具有很多電子的原子里，電子的能量并不相同，能量高的通常在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，能量低的電子通常在離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，就像分了層同樣。這樣的運(yùn)動(dòng)，我們稱為分層運(yùn)動(dòng)或分層排布。 現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的元素，原子核外電子最少的有1層，最多的有7層。電子層序數(shù)越大，層內(nèi)電子的能量越大，離原子核距離越遠(yuǎn)。 規(guī)律：① 核外電子總是盡先排在能量最低的電子層里，第一層排滿才干排第二層，第二層排滿才干排第三層。 ② 每個(gè)電子層最多能容納2n2個(gè)電子（n為層序數(shù)，第一層n=1，第二層n=2）。 ③ 最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)（第一層為最外層時(shí)，不超過(guò)2個(gè)）。 2. 原子結(jié)構(gòu)示意圖：一個(gè)氯原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖如下 +17 2 8 7 弧線表達(dá)電子層 弧線上的數(shù)字表達(dá)該層填充的電子數(shù) 表達(dá)原子核和核內(nèi)質(zhì)子數(shù) 3. 元素的種類 ① 金屬元素：原子的最外層電子數(shù)一般少于4個(gè)（是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)），在化學(xué)變化中易失去最外層電子，而使次外層成為最外層，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這種性質(zhì)叫做金屬性。 ② 非金屬元素：原子的最外層電子數(shù)一般多于或等于4個(gè)（是不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)），在化學(xué)變化中易獲得電子，而使最外層達(dá)成8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這種性質(zhì)叫做非金屬性。 ③ 稀有氣體元素：原子的最外層有8個(gè)電子（He為2個(gè)），為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 元素類別 最外層電子數(shù) 得失電子趨勢(shì) 性質(zhì) 結(jié)論 金屬元素 ＜4 易失去最外層電子（形成陽(yáng)離子） 易發(fā)生化學(xué)反映 元素的化學(xué)性質(zhì)由最外層電子數(shù)決定。 非金屬元素 ≥4（H：1） 易獲得電子使最外層達(dá)成8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（形成陰離子） 稀有氣體元素 ＝8（He：2） 難得失電子（為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)） 很難發(fā)生化學(xué)反映 4. 離子的形成：帶電的原子或原子團(tuán)叫做離子。 在化學(xué)反映中，金屬元素原子失去最外層電子，非金屬元素原子得到電子，從而使參與反映的原子帶上電荷。 帶電荷的原子叫做離子。帶正電荷的原子叫做陽(yáng)離子，帶負(fù)電荷的原子叫做陰離子。 陰、陽(yáng)離子由于靜電作用互相吸引，結(jié)合形成穩(wěn)定的、不帶電性的化合物。 5. 離子內(nèi)質(zhì)子數(shù)不等于核外電子數(shù)，離子的最外層電子一般是8（氫是0）個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 原子通過(guò)得失電子變成離子，離子也可以通過(guò)得失電子變回原子。 6. 離子符號(hào) 離子用離子符號(hào)表達(dá)：在原子團(tuán)或元素符號(hào)的右上角標(biāo)出離子所帶的電荷的多少及電荷的正負(fù)（數(shù)字在前，符號(hào)在后），當(dāng)離子所帶電荷數(shù)為1時(shí)，1可以不寫。如Na+（鈉離子）、Ca2+（鈣離子）、H+（氫離子）、Cl-（氯離子）、O2-（氧離子）、OH-（氫氧根離子）等。 離子符號(hào)表達(dá)的意義：Mg2+表達(dá)1個(gè)鎂離子帶2個(gè)單位的負(fù)電荷。2O2-表達(dá)2個(gè)氧離子。 離子符號(hào)只有微觀含義，沒(méi)有宏觀含義。 7. 一定帶正電的粒子：質(zhì)子、原子核、陽(yáng)離子 一定帶負(fù)電的粒子：電子、陰離子 不帶電的粒子有：中子、原子、分子 8. 物質(zhì)與其構(gòu)成粒子之間的關(guān)系： ① 原子直接構(gòu)成物質(zhì)。如汞、金剛石直接由原子構(gòu)成。 ② 金屬元素原子和非金屬元素原子分別形成陽(yáng)離子和陰離子。如氯化鈉是由氯離子和鈉離子構(gòu)成的。 ③ 非金屬元素離子和非金屬元素離子各提供電子形成共用電子對(duì)，結(jié)合成分子。如氧氣是由氧分子構(gòu)成的。