物質的組成與構成物質是構成世界萬物最基本的要素，但你是否了解它的內部結構？課程目標了解物質的基本組成掌握物質的構成、原子、分子和晶體的基本概念。理解原子結構學習原子的基本結構，包括原子核、質子、中子和電子。認識化學鍵了解化學鍵的類型、形成過程以及對物質性質的影響。物質的定義占有空間物質具有體積，即占據一定的空間。具有質量物質具有質量，可以用天平測量其質量。物質的基本組成單位原子物質的最小微粒，具有該物質的化學性質。分子由兩個或多個原子通過化學鍵結合而成的微粒。離子原子或原子團失去或得到電子后形成的帶電微粒。原子的基本結構原子是構成物質的最小微粒，具有原子核和核外電子兩個部分。原子核位于原子的中心，帶正電荷，由質子和中子組成。核外電子帶負電荷，圍繞原子核運動。原子的結構模型原子模型是科學家們對原子內部結構的一種理論解釋。從道爾頓的實心球模型到湯姆遜的葡萄干布丁模型，再到盧瑟福的核式模型和玻爾的電子層模型，原子模型不斷發(fā)展，揭示了原子的內部結構越來越復雜，但同時越來越精確。元素的分類金屬元素大部分元素，具有光澤、延展性、導電性和導熱性等非金屬元素通常沒有金屬光澤、不延展、不導電、導熱性差類金屬元素性質介于金屬和非金屬之間，導電性隨溫度升高而增強原子的構成原子核質子（帶正電）中子（不帶電）核外電子電子（帶負電）原子核的構成質子中子原子核主要由質子和中子組成，質子帶正電，中子不帶電。質子和中子的性質1質子帶正電荷，質量約為1.6726×10^-27kg。2中子不帶電，質量略大于質子，約為1.6749×10^-27kg。電子的性質帶負電電子帶負電荷，其電荷量為-1.602×10-19庫侖。質量極小電子的質量約為9.109×10-31千克，比質子和中子輕得多。運動速度快電子在原子核外高速運動，其運動速度接近光速。能量量子化電子在原子核外只能占據特定的能級，這些能級是量子化的。原子的電子排布1電子層電子按照能量高低，分層排布，由內向外分別為K、L、M、N…層。2電子亞層每個電子層又分為若干電子亞層，分別用s、p、d、f表示，能量依次升高。3電子軌道每個電子亞層包含若干個電子軌道，每個軌道最多容納2個電子。電子層和電子軌道1電子層電子在原子核外空間運動，并非雜亂無章，而是按照一定的能量層級分布，這些能量層級被稱為電子層。2電子軌道每個電子層都包含一個或多個電子軌道，電子軌道是電子運動的區(qū)域，每個軌道只能容納兩個電子。3能級每個電子層都有一個特定的能量值，離原子核越遠的電子層，能量越高，稱為能級。化學鍵的形成1原子間的相互作用原子通過相互作用形成化學鍵2穩(wěn)定性形成化學鍵使原子更穩(wěn)定3物質結構化學鍵是物質結構的基礎離子鍵的形成電子轉移金屬原子失去電子，形成帶正電的陽離子；非金屬原子得到電子，形成帶負電的陰離子。靜電吸引帶相反電荷的離子相互吸引，形成離子鍵，構成離子化合物。穩(wěn)定結構離子化合物通過離子鍵結合，形成穩(wěn)定的晶體結構。共價鍵的形成1原子間相互作用兩個原子互相靠近，外層電子發(fā)生相互作用。2電子云重疊當原子核間的距離減小到一定程度時，原子軌道發(fā)生重疊，電子云相互交融。3共享電子對重疊的原子軌道中，兩個原子共用一對電子，形成共價鍵。金屬鍵的形成1自由電子金屬原子最外層電子易于脫離原子核的束縛，形成自由電子2電子云自由電子在金屬晶體中自由移動，形成電子云3金屬鍵金屬陽離子與電子云之間的相互作用，稱為金屬鍵氫鍵的形成1極性分子氫鍵形成于極性分子之間2氫原子氫原子與電負性強的原子形成共價鍵3靜電吸引力氫原子與另一個電負性強的原子之間存在靜電吸引力分子的結構分子是由兩個或多個原子通過化學鍵結合形成的。原子通過共價鍵形成分子，共價鍵是由兩個原子共享電子對而形成的。例如，水分子是由兩個氫原子和一個氧原子通過共價鍵結合形成的。分子的結構是指原子在分子中排列方式和化學鍵的連接方式。分子的結構決定了分子的性質，例如，分子的形狀、極性、熔點、沸點等。分子的結構可以通過不同的方法來確定，例如，X射線衍射、電子衍射、核磁共振等。分子的極性極性分子當分子中不同原子對共用電子對的吸引力不同，就會產生極性，形成正負極。非極性分子如果分子中各個原子對共用電子對的吸引力相同，或者即使有差異，但分子結構對稱，則不會產生極性。晶體的構成周期性排列晶體是由大量原子、離子或分子以規(guī)則的、周期性的方式排列而成的。空間點陣晶體內部的原子或離子在空間上的排列可以抽象地用空間點陣來表示，稱為晶格。晶胞晶胞是晶格中最小的重復單元，可以完整地反映出晶體結構的特征。晶體的分類1按化學鍵類型分類離子晶體、共價晶體、金屬晶體、分子晶體2按結構特征分類簡單立方、體心立方、面心立方、六方密堆積晶體的性質高硬度晶體具有高度規(guī)則的排列，使其具有較高的硬度和強度。例如，鉆石是世界上最硬的天然物質。規(guī)則的幾何形狀晶體具有固定的幾何形狀，例如立方體、六角形等，這與晶體內部的原子排列密切相關。各向異性晶體的物理性質，如導電率、光學性質等，在不同方向上可能不同，這稱為各向異性。無定形固體無定形固體，也稱為非晶態(tài)固體，其內部結構無規(guī)律排列，不具有規(guī)則的幾何外形，也沒有固定的熔點。常見的無定形固體包括玻璃、橡膠、塑料等。這些物質在加熱時，不會像晶體那樣在固定溫度下熔化，而是逐漸軟化，最終變成液體。物質的狀態(tài)變化固態(tài)固態(tài)物質具有固定的形狀和體積，分子排列緊密，相互作用力強。液態(tài)液態(tài)物質沒有固定的形狀，但具有固定的體積，分子排列較松散，相互作用力較弱。氣態(tài)氣態(tài)物質沒有固定的形狀和體積，分子排列十分松散，相互作用力很弱。相變的基本規(guī)律吸熱固體熔化、液體汽化、固體升華都是吸熱過程，需要吸收能量才能發(fā)生。放熱氣體液化、液體凝固、氣體凝華都是放熱過程，在發(fā)生時會釋放能量。可逆物質的狀態(tài)變化是可逆的，例如水可以凝固成冰，冰也可以熔化成水。相圖及其應用相圖是表示物質在不同溫度和壓力下存在狀態(tài)的圖形。相圖可以幫助我們預測物質在特定條件下的相態(tài)變化，以及如何控制這些變化。相圖在化學、材料科學、物理學等領域有著廣泛的應用，例如：預測物質在特定溫度和壓力下的相態(tài)，設計合成新的材料，以及優(yōu)化工業(yè)生產流程。化學式與化學式計算化學式用元素符號和數字表示物質組成的式子。例如，水是H?O，代表一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子構成。化學式計算根據化學式，可以計算物質的相對分子質量、元素的質量分數等。例如，水的相對分子質量為18，氫元素的質量分數為11.11%。化學反應方程式用化學式表示化學反應的式子，可以用來計算反應物和生成物的質量關系。結論與總結1物質的組成物質是由原子組成的，原子是物質的基本組成單位。2原子的結構原子由原子核和電子組成，原子核由質子和中子組成。3化學鍵原子之間通過化學鍵結合形成分子或晶體。4物質狀態(tài)物質存在于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)，物質狀態(tài)之間可以相互轉化。課后思考題1.物質是由什么組成的？2.