1、大浪淘沙，精编各地精华 2020/4/15 人类探索物质结构的历史人类探索物质结构的历史 专题一专题一 揭示物质结构的奥秘揭示物质结构的奥秘 大浪淘沙，精编各地精华 【问题探究问题探究1 1】 有机物种类繁多的原因是什么有机物种类繁多的原因是什么？ 碳原子有四个价电子碳原子有四个价电子，既可以和其他原子既可以和其他原子( (如如 氢原子氢原子、氯原子氯原子、氧原子等氧原子等) )结合形成结构不同结合形成结构不同 的新物质的新物质，也可以和另外的碳原子相结合形成也可以和另外的碳原子相结合形成 以碳链为骨架的大量的有机化合物以碳链为骨架的大量的有机化合物。即使含有即使含有 相同数目的碳原子的有机分
2、子相同数目的碳原子的有机分子，也会因为碳原也会因为碳原 子的排列方式不同而形成结构不同的多种性质子的排列方式不同而形成结构不同的多种性质 不同的化合物不同的化合物。 大浪淘沙，精编各地精华 【问题探究问题探究2 2】 金刚石金刚石、石墨石墨、C C60 60是同素异形体 是同素异形体，H H2 2、D D2 2 和和T T2 2为什么不是同素异形体呢为什么不是同素异形体呢？ 金刚石金刚石、石墨石墨、C C60 60都是碳元素构成的结构不 都是碳元素构成的结构不 同的三种单质同的三种单质，而而H H2 2、D D2 2、T T2 2的线型结构完全相的线型结构完全相 同同，故不将它们看成同一元素的
3、不同单质故不将它们看成同一元素的不同单质。 自主学习自主学习 一一、探索物质的微观结构探索物质的微观结构 1 1物质的物质的_、 _决定物质的决定物质的 性质与变化性质与变化。 2 2金刚石金刚石、石墨石墨、C C60 60、 、碳纳米管互称碳纳米管互称 _ 。 它 们 的 物 理 性 质它 们 的 物 理 性 质 _，化学性质化学性质_。 组成组成 结构结构 同素同素异形体异形体 不同不同 相似相似 大浪淘沙，精编各地精华 3 3元素元素_的周期性变化是元素性质周期的周期性变化是元素性质周期 性变化产生的原因性变化产生的原因。 4 4研究物质结构常用研究物质结构常用_、 _、 科学假设科学假
4、设和和论证方法论证方法， _和和_方法早方法早 已应用于研究原子已应用于研究原子、分子和晶体结构分子和晶体结构。 原子结构原子结构 实验方法实验方法 模型化方法模型化方法 光谱光谱 衍射实验衍射实验 大浪淘沙，精编各地精华 红外光谱仪红外光谱仪 大浪淘沙，精编各地精华 电子显微镜电子显微镜 大浪淘沙，精编各地精华 原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪 大浪淘沙，精编各地精华 X射线衍射仪射线衍射仪 大浪淘沙，精编各地精华 思考感悟思考感悟 你能说出原子模型的演变过程吗你能说出原子模型的演变过程吗？ 【提示提示】 原子结构模型大致经历了五个原子结构模型大致经历了五个 发展阶段的变化发展阶段的变化。道尔顿
5、原子模型道尔顿原子模型汤姆汤姆 生原子模型生原子模型卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子玻尔原子 模型模型量子力学原子模型量子力学原子模型。 大浪淘沙，精编各地精华 公元前公元前5 5世纪，古希腊哲学家世纪，古希腊哲学家 德谟克利特等德谟克利特等人认为人认为 ：万：万 物是由大量的不可分割的微物是由大量的不可分割的微 粒构成的，即原子。粒构成的，即原子。 大浪淘沙，精编各地精华 1919世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家 道尔顿道尔顿提出近代原子提出近代原子 学说，他认为：物质学说，他认为：物质 由原子组成，原子不由原子组成，原子不 能被创造也不能被毁能被创造也不能被毁 灭，在化学变化中原灭
6、，在化学变化中原 子不可再分割，它们子不可再分割，它们 的化学性质在化学反的化学性质在化学反 应中保持不变。应中保持不变。 大浪淘沙，精编各地精华 18111811年年, ,阿伏加德罗阿伏加德罗提提 出了分子的概念出了分子的概念, ,他认他认 为气体分子是由几个为气体分子是由几个 原子构成的。原子构成的。 18601860年，国际化学界年，国际化学界 确立了原子分子论。确立了原子分子论。 大浪淘沙，精编各地精华 18691869年，已有年，已有6363种元种元 素为科学家所认识，素为科学家所认识， 门捷列夫门捷列夫将各元素按将各元素按 原子量的变化联系起原子量的变化联系起 来，揭示了自然界的来
7、，揭示了自然界的 一条基本规律一条基本规律-元元 素周期律。素周期律。 大浪淘沙，精编各地精华 1919世纪中叶以后，近现代对物质结构世纪中叶以后，近现代对物质结构 的认识有了飞速发展。的认识有了飞速发展。 （碳原子的四价，有机物碳原子成键（碳原子的四价，有机物碳原子成键 的立体结构，有机物分子中键的饱和的立体结构，有机物分子中键的饱和 性等相继被发现）性等相继被发现） 大浪淘沙，精编各地精华 1919世纪末世纪末2020世纪初，量子世纪初，量子 力学（微观粒子具有波粒力学（微观粒子具有波粒 二象性）确立。量子力学二象性）确立。量子力学 是研究原子和分子结构的是研究原子和分子结构的 理论基础。
8、理论基础。 大浪淘沙，精编各地精华 原子结构模型的演变原子结构模型的演变 大浪淘沙，精编各地精华 1919世纪初，英国科学家世纪初，英国科学家道尔顿道尔顿提出提出 近代原子学说，他认为原子是微小近代原子学说，他认为原子是微小 的不可分割的的不可分割的实心实心球体。球体。 实心圆球体实心圆球体 大浪淘沙，精编各地精华 18971897年，英国科学家年，英国科学家汤姆生汤姆生发现了电子。发现了电子。 19041904年提出年提出“葡萄干面包式葡萄干面包式”的原子结的原子结 构模型。构模型。 电子在球体运动电子在球体运动 大浪淘沙，精编各地精华 19111911年英国物理学家年英国物理学家卢瑟福卢瑟
9、福（汤姆生的（汤姆生的 学生）提出了学生）提出了带核的原子结构模型。带核的原子结构模型。 大浪淘沙，精编各地精华 粒子散射实验粒子散射实验 大浪淘沙，精编各地精华 19131913年丹麦物理学家波尔（卢瑟福的年丹麦物理学家波尔（卢瑟福的 学生）引入量子论观点，提出电子在学生）引入量子论观点，提出电子在 一定轨道上运动的原子结构模型。一定轨道上运动的原子结构模型。 大浪淘沙，精编各地精华 电子云模型电子云模型 （几率说）（几率说） 大浪淘沙，精编各地精华 启示：启示： 人类对原子结构认识的逐渐深入，都是人类对原子结构认识的逐渐深入，都是 建立在实验研究基础上的，实验是揭示建立在实验研究基础上的，
10、实验是揭示 原子结构的重要手段。原子结构的重要手段。 汤姆生、卢瑟福、玻尔等几代师生都是汤姆生、卢瑟福、玻尔等几代师生都是 诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科 学上的学上的“定论定论”，不迷信权威，为科学，不迷信权威，为科学 的发展作出了重要贡献。自然科学就是的发展作出了重要贡献。自然科学就是 在不断探索中修正错误而前进的。在不断探索中修正错误而前进的。 大浪淘沙，精编各地精华 研究物质结构的意义研究物质结构的意义 1. 结构决定性质结构决定性质 性质体现结构性质体现结构 如如 碳的四种碳的四种 同素异形体同素异形体 金刚石金刚石 石墨石墨 C60 碳纳米管碳
11、纳米管 结构不同结构不同 性质不同性质不同 化学性化学性 质相似质相似 大浪淘沙，精编各地精华 2 2根据结构预测物质性质。根据结构预测物质性质。 3 3合成或分离预期性质的新材料。合成或分离预期性质的新材料。 4 4从分子水平探索生命现象。从分子水平探索生命现象。 5 5研究结构实现绿色合成，促进社会可持续研究结构实现绿色合成，促进社会可持续 发展。发展。 大浪淘沙，精编各地精华 二二、研究物质结构的意义研究物质结构的意义 1 1道尔顿道尔顿、汤姆生汤姆生、卢瑟福卢瑟福、玻尔等人提出的玻尔等人提出的 _模型对人类探索物质结构作出了巨大贡模型对人类探索物质结构作出了巨大贡 献献。1811181
12、1年年，阿伏加德罗提出了阿伏加德罗提出了_概念概念，成为成为 “原子原子分子论分子论”基础基础。18691869年年，俄国化学家俄国化学家 _提出元素周期律提出元素周期律，从理论上指导化学从理论上指导化学 元素的发现和应用元素的发现和应用。 2 2揭示物质的结构与性能的关系揭示物质的结构与性能的关系，可帮助我们预可帮助我们预 测物质的性能测物质的性能。 原子结构原子结构 分子分子 门捷列夫门捷列夫 大浪淘沙，精编各地精华 3 3研究物质结构研究物质结构，能帮助我们了解材料的结构与能帮助我们了解材料的结构与 性能之间的关系性能之间的关系。_、纳米材料纳米材料、超导材超导材 料料、_高分子材料等新型材料的开发高分子材料等新型材料的开发、研制研制 和应用和应用，都依赖于物质结构的研究都依赖于物质结构的研究。 4 4物质结构的研究物质结构的研究，使生命科学在使生命科学在_水平上探水平上探 索生命现象的本质索生命现象的本质。 5 5物质结构研究对于保护物质结构研究对于保护_、实现社会实现社会 的可持续发展具有重大意义的可持续发展具有重大意义。 信息材料信息材料 可降解可降解 分子分子 生态环境生态环境
