1、課程結構課程結構1.1.緒言（專題緒言（專題1 1）2.2.正文正文3.3.結束語（專題結束語（專題5 5）原子結構（專題原子結構（專題2 2）分子結構（專題分子結構（專題3 3）物質性質（專題物質性質（專題4 4）專題專題1 1 揭示物質結構的奧秘揭示物質結構的奧秘一、學習目標一、學習目標1 1了解物質結構探索發展的歷史與人類物質文明進步的密了解物質結構探索發展的歷史與人類物質文明進步的密 切聯系。切聯系。2 2認識物質結構探索與研究對人類文明發展與進步的重要認識物質結構探索與研究對人類文明發展與進步的重要意義。意義。3 3了解人類對物質結構認識的脈絡。了解人類對物質結構認識的脈絡。4 4初

2、步掌握研究物質結構的一般方法。初步掌握研究物質結構的一般方法。5 5感受科學家探索物質結構征程中的堅毅和執著，樹立堅感受科學家探索物質結構征程中的堅毅和執著，樹立堅忍不拔的毅力和勇氣。忍不拔的毅力和勇氣。6 6領悟物質結構的探索是人類可持續發展的有力保證。領悟物質結構的探索是人類可持續發展的有力保證。二、課時建議二、課時建議人類探索物質結構的歷史人類探索物質結構的歷史1 1課時課時研究物質結構的意義研究物質結構的意義1 1課時課時1 1。化學發展經歷了漫長的歷史。化學發展經歷了漫長的歷史（1 1）石器時代）石器時代: :（2 2）陶器時代陶器時代: : （3 3）銅器時代）銅器時代: :（4

3、4）鐵器時代）鐵器時代: :人類生產發展史人類生產發展史上的一個里程碑。上的一個里程碑。2 2。近代化學發展里程。近代化學發展里程（4 4）18691869年后門捷列夫揭示元素周期律；年后門捷列夫揭示元素周期律；（1 1）1818世紀，波義耳世紀，波義耳（化學之父）（化學之父） 最早提出元素的科學定義；最早提出元素的科學定義；（2 2）1919世紀初，道爾頓（原子之父）世紀初，道爾頓（原子之父） 提出了原子學說；提出了原子學說；（3 3）18111811年阿伏加德羅提出分子說；年阿伏加德羅提出分子說；（5 5）19011901年約瑟夫年約瑟夫湯姆生湯姆生 提出原子的葡萄干面包模型；提出原子的葡

4、萄干面包模型；（6 6）19091909年年, ,盧瑟福從得出原子的有核模型盧瑟福從得出原子的有核模型 。（7 7）對有機物認識的進展：）對有機物認識的進展：（8 8）物理學上的重大發現：）物理學上的重大發現：碳原子的四價碳原子的四價碳原子成鍵的立體構型碳原子成鍵的立體構型分子中價鍵的飽和性分子中價鍵的飽和性有機合成可有機合成可“按圖索驥按圖索驥”電子電子氫原子光譜氫原子光譜元素的放射性元素的放射性微粒的波粒二象性微粒的波粒二象性（量子力學）（量子力學）紅外光譜紅外光譜電子顯微電子顯微原子吸收光譜原子吸收光譜X射線衍射射線衍射（9 9）實驗方法上的改進：）實驗方法上的改進：德謨克利特：樸素原子

5、觀德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學說道爾頓：原子學說湯姆生：湯姆生：“葡萄干面包式葡萄干面包式” ” 模模型型盧瑟福盧瑟福：帶核原子結構模型：帶核原子結構模型玻爾玻爾：原子軌道模型：原子軌道模型現代量子力學模型現代量子力學模型180319041911191319263 3。物質結構的發展歷史。物質結構的發展歷史1 1。四元素說：。四元素說： 亞里士多德亞里士多德( (公元前公元前384384一前一前322322年年) )總結了前輩總結了前輩思想家的理論，發展成四元素學說。他認為萬物是思想家的理論，發展成四元素學說。他認為萬物是由原始物質生成，是由內部發展起來的；物質的基由原始物質生成，是由

6、內部發展起來的；物質的基本性質是熱、冷、濕、干，把它們成對地組合，得本性質是熱、冷、濕、干，把它們成對地組合，得出四元素：火、空氣、土、水，如圖所示。出四元素：火、空氣、土、水，如圖所示。 水是又冷又濕的東西的典型，水是又冷又濕的東西的典型，火是又熱又干的東西的典型。火是又熱又干的東西的典型。 科學理論的創立和發展源于一系列感性認識的積累，科學理論又反過來指導和促進對物質世界的新發現和再認識；現代科學技術及方法有力地推動了化學科學的進一步發展。4 4。對物質結構的發展歷史的。對物質結構的發展歷史的“認識認識”3 3。原子分子論：。原子分子論： 1811 1811年，意大利科學家阿伏加德羅年，意

7、大利科學家阿伏加德羅(17761856)(17761856)，在，在總結蓋總結蓋呂薩克關于氣體反應體積比規律的基礎上，首呂薩克關于氣體反應體積比規律的基礎上，首先提出了分子的概念，他認為氣體分子可以由幾個原子先提出了分子的概念，他認為氣體分子可以由幾個原子構成，還確定了氣體分子含有的原子數目，開辟了一條構成，還確定了氣體分子含有的原子數目，開辟了一條確定相對分子質量和相對原子質量的新途徑。但是，這確定相對分子質量和相對原子質量的新途徑。但是，這個假設在當時沒有得到公認。當時，化學界的權威道爾個假設在當時沒有得到公認。當時，化學界的權威道爾頓和貝采里烏斯都反對阿伏加德羅假說，他們認為由相頓和貝采

8、里烏斯都反對阿伏加德羅假說，他們認為由相同原子組成分子是絕對不可能的。同原子組成分子是絕對不可能的。 到到18601860年，由于意大利化學家康尼查羅的工作，阿年，由于意大利化學家康尼查羅的工作，阿伏加德羅假說才得到公認。國際化學界接受了伏加德羅假說才得到公認。國際化學界接受了5050年前阿年前阿伏加德羅提出的分子假說，確立了原子分子論：不同元伏加德羅提出的分子假說，確立了原子分子論：不同元素代表不同原子，原子按一定方式結合成分子，分子又素代表不同原子，原子按一定方式結合成分子，分子又組成物質，分子結構直接決定分子的性質。現在阿伏加組成物質，分子結構直接決定分子的性質。現在阿伏加德羅假說已經被

9、物理學和化學中的許多事實所證實，成德羅假說已經被物理學和化學中的許多事實所證實，成為公認的一條定律了。為公認的一條定律了。 1 118111811年，人們發現在同溫同壓下，氣體年，人們發現在同溫同壓下，氣體反應中各氣體的體積互成簡單的整數比。例反應中各氣體的體積互成簡單的整數比。例如，如，1 1體積氯氣和體積氯氣和1 1體積氫氣反應生成體積氫氣反應生成2 2體積體積氯化氫：根據道爾頓的原子論，如果氯氣和氯化氫：根據道爾頓的原子論，如果氯氣和氫氣分別由氯原子、氫原子組成，那么氯化氫氣分別由氯原子、氫原子組成，那么氯化氫又由什么組成氫又由什么組成? ? 2 2道爾頓的原子論對化學發展雖有重道爾頓的

10、原子論對化學發展雖有重大的貢獻，但它仍存在著一些不足。根據你大的貢獻，但它仍存在著一些不足。根據你對原子的認識，試分析道爾頓原子論的缺陷對原子的認識，試分析道爾頓原子論的缺陷所在，并與同學交流。所在，并與同學交流。盧瑟福（盧瑟福（E ERutherfordRutherford）的）的“行星模型行星模型”。盧瑟。盧瑟福用福用粒子束（粒子束（HeHe2+2+）轟擊一塊金箔，并用熒光屏）轟擊一塊金箔，并用熒光屏探測探測粒子（粒子（HeHe2+2+）方向改變的程度。）方向改變的程度。ZnS屏屏粒子束粒子束鉛塊鉛塊屏屏盧瑟福帶核原子結構模型的提出依據：盧瑟福帶核原子結構模型的提出依據：4。元素周期律（表

11、）。元素周期律（表）： 元素周期律的發現和元素周期表的演變也是經元素周期律的發現和元素周期表的演變也是經過較長的一段時間。過較長的一段時間。(1)17891859(1)17891859年，元素周期律發現前的摸索階段。年，元素周期律發現前的摸索階段。 17891789年，法國化學家拉瓦錫在他的專著年，法國化學家拉瓦錫在他的專著化學綱化學綱要要一書中，把已知的一書中，把已知的3333種元素分成了氣體元素、種元素分成了氣體元素、非金屬、金屬、能成鹽之土質等四類。非金屬、金屬、能成鹽之土質等四類。 18291829年，德國人德貝萊納根據元素性質的相似性，年，德國人德貝萊納根據元素性質的相似性，提出了提

12、出了“三元素組三元素組”學說。當時它歸納出學說。當時它歸納出5 5個個“三元三元素素”組，即組，即 Li Na KLi Na K Ca Sr Ba Ca Sr Ba P As SbP As Sb S Se Te S Se Te Cl Br ICl Br I (2)18601889(2)18601889年，元素周期律的發現和鞏固階段。年，元素周期律的發現和鞏固階段。 18621862年，法國地質學家尚古多發現元素的性質有周期性重復出現的規年，法國地質學家尚古多發現元素的性質有周期性重復出現的規律，并將元素的性質按原子量的大小順序標記在繞著圓柱體上升的螺線上，律，并將元素的性質按原子量的大小順序標

13、記在繞著圓柱體上升的螺線上，繪出了繪出了“螺旋圖螺旋圖”。 18641864年，德國化學家邁爾列出了年，德國化學家邁爾列出了“六元素表六元素表”，在表中對于性質相似，在表中對于性質相似的元素六個、六個地進行了分族，但他已歸納成族的元素尚不及當時已知的元素六個、六個地進行了分族，但他已歸納成族的元素尚不及當時已知元素的一半。元素的一半。 18651865年，英國人紐蘭茲排出一個年，英國人紐蘭茲排出一個“八音律八音律”，但他沒考慮到原子量的，但他沒考慮到原子量的測定會有錯誤，也沒有給未被發現的元素留出空位。顯然他還不能把元素測定會有錯誤，也沒有給未被發現的元素留出空位。顯然他還不能把元素內在聯系的

14、規律揭示出來。內在聯系的規律揭示出來。 18691869年，俄國化學家門捷列夫年，俄國化學家門捷列夫(18341907)(18341907)獲得成功。他在批判繼承獲得成功。他在批判繼承前人工作的基礎上，對大量實驗事實進行了訂正、分析和概括，總結出元前人工作的基礎上，對大量實驗事實進行了訂正、分析和概括，總結出元素周期律：元素的性質隨著原子量的遞增而呈現周期性變化。他還據此規素周期律：元素的性質隨著原子量的遞增而呈現周期性變化。他還據此規律編制了第一個元素周期表，把已發現的律編制了第一個元素周期表，把已發現的6363種元素全部列入表里，從而初種元素全部列入表里，從而初步完成了使元素系統化的任務。

15、他還在表中留下空位，預言了未知元素的步完成了使元素系統化的任務。他還在表中留下空位，預言了未知元素的性質。從理論上指導了化學元素的發現與應用。性質。從理論上指導了化學元素的發現與應用。 由于時代的局限，門捷列夫未能認識到造成元素性質周期性變化的根由于時代的局限，門捷列夫未能認識到造成元素性質周期性變化的根本原因：不是隨著相對原子質量的遞增，而是核電荷數的遞增，也就是核本原因：不是隨著相對原子質量的遞增，而是核電荷數的遞增，也就是核外電子排布的周期性變化。外電子排布的周期性變化。化學家鮑林提出了氫鍵化學家鮑林提出了氫鍵理論和蛋白質分子的螺理論和蛋白質分子的螺旋結構模型。旋結構模型。 金剛石是自然

16、界硬度最高的物金剛石是自然界硬度最高的物質，石墨質軟且能導電，質，石墨質軟且能導電，C C6060可溶于苯等有機可溶于苯等有機溶劑，碳納米管具有非同尋常的強度、導電溶劑，碳納米管具有非同尋常的強度、導電性和熱穩定性。這些物質都是由碳元素組成性和熱穩定性。這些物質都是由碳元素組成的，但為什么它們的性質和用途卻存在很大的，但為什么它們的性質和用途卻存在很大的差異的差異? ?1 1。結構。結構 性質性質決定決定體現體現2 2。合成或從自然界中分離出更多的新物質。合成或從自然界中分離出更多的新物質3 3。預測物質的性能。預測物質的性能1 1為什么碳、氮、氧、氟與氫形成的最簡單為什么碳、氮、氧、氟與氫形

17、成的最簡單的化合物的化合物(CH(CH4 4、NHNH3 3、H H2 2O O、HF)HF)中氫原子的數目中氫原子的數目不相等不相等? ?2 2為什么白磷比紅磷活潑，氧氣比氮氣活潑為什么白磷比紅磷活潑，氧氣比氮氣活潑? ?3 3為什么氧化鎂可用做耐高溫材料，硅可用為什么氧化鎂可用做耐高溫材料，硅可用做半導體材料，金屬可用做良好的導電材料做半導體材料，金屬可用做良好的導電材料? ?4 4為什么常溫下氯氣是氣體而碘是固體為什么常溫下氯氣是氣體而碘是固體? ?為什為什么水在相同條件下比冰的密度大么水在相同條件下比冰的密度大? ?4 4。從分子水平探索生命現象。從分子水平探索生命現象化學家鮑林提出了

18、氫鍵理論和蛋化學家鮑林提出了氫鍵理論和蛋白質分子的螺旋結構模型。白質分子的螺旋結構模型。5 5。研究物質結構，實現綠色合成，促進。研究物質結構，實現綠色合成，促進社會可持續發展社會可持續發展 為了滿足人類生活和生產的需要，人類每年為了滿足人類生活和生產的需要，人類每年都從實驗室或工廠制造出成千上萬種化學物質。都從實驗室或工廠制造出成千上萬種化學物質。新物質的制造，在提高人們生活質量的同時也可新物質的制造，在提高人們生活質量的同時也可能帶來環境的污染與破壞。實現用簡單、安全、能帶來環境的污染與破壞。實現用簡單、安全、環境友好的操作，快速、定量地把價廉、易得的環境友好的操作，快速、定量地把價廉、易得的起始原料轉化為人類所需求的物質