物質(zhì)的組成及其變化課件

1、第三章 物質(zhì)的組成及其變化 物質(zhì)的形成道耳吞原子說原子的構(gòu)造起源原子不可分割嗎？原子結(jié)合方式道耳吞原子說一切物質(zhì)都由原子所組成原子是組成物質(zhì)之最基本粒子，不可再分割。 同種的原子，具有相同的質(zhì)量和性質(zhì)，不同種類的元素的原子，質(zhì)量和性質(zhì)不同。 不同種類元素的原子，能以簡單整數(shù)比，互相結(jié)合成化合物?；衔锓纸馑玫脑?，與構(gòu)成化合物的同種原子，性質(zhì)相同。 原子的構(gòu)造原子核外的電子（由湯木生發(fā)現(xiàn)）軌域電子在原子核外分布情形原子核（由拉塞福發(fā)現(xiàn)）中子質(zhì)子質(zhì)量數(shù)陰極射線 在近真空玻璃管內(nèi)，通高壓電(104 V)從陰極射出不可見的射線稱之 1atm不導(dǎo)電，電子被眾多氣體分子阻擋，未加速的電子無法激發(fā)氣體分

2、子中電子10-2 10-4 atm氣體外層電子受撞擊產(chǎn)生離子而導(dǎo)電，內(nèi)層電子被激發(fā)至高能階後掉回低能階而產(chǎn)生氣體發(fā)光，不同氣體呈不同色光大電流(射出的電子加上激出的電子)10-6 atm 以下氣體發(fā)光消失，陰極射線撞擊螢光劑 ZnS 管壁產(chǎn)生螢光(與TV同) 因氣體分子稀薄，電子由陰極直射陽極而導(dǎo)電，與氣體種類無關(guān)小電流(僅射出電子)湯木生Electrons 粒子散射實驗Nucleus名稱成 分 粒 子 實 驗 成 就 科 學(xué) 家原子核外電子陰極射線 發(fā)現(xiàn) 電子1879克魯克斯英 Crookes陰極射線 電子荷質(zhì)比一種e/m = 1.76108Coul/g1897湯木生英 Thomson核內(nèi)質(zhì)

3、子 中子a 氮實驗 發(fā)現(xiàn) 質(zhì)子1919拉塞福 紐 Rutherforda 鈹實驗 發(fā)現(xiàn) 中子1932查兌克英 Chadwick原子模型陰極射線 西瓜原子模型無核1898湯木生 a 散射實驗 核原子模型 有核1911拉塞福 電子金屬靶生不同 X-ray 建立原子序週期表1913莫士勒紐 Moseley原子結(jié)構(gòu) 名 稱原子結(jié)構(gòu)組成粒子電 性質(zhì)量(公斤)表 示原 子2r=10-10m電子雲(yún)電子e-負 電9.11 10-31化學(xué)性質(zhì)原子核2r = 10-15-10-14m質(zhì)子p正 電1.673 10-27元素種類中子n不帶電1.675 10-27同位素X 元素 標示為質(zhì)量數(shù) ( A ) = 質(zhì)子數(shù) +

4、 中子數(shù) = 原子量 ( 取整數(shù) ) 質(zhì)子數(shù) ( Z ) = 原子序 = 原子核電荷數(shù) = 電子數(shù) ( 原子 ) 中子數(shù) (A-Z) = 質(zhì)量數(shù) - 原子序 價 數(shù) ( m ) = 失去或獲得電子數(shù) 個 數(shù) ( n ) = 組成的個數(shù) 同位素：(isotope) 定義：質(zhì)子數(shù)(原子序)相同而中子數(shù)不同的原子。 元素同位素名稱自然界存量(%)氫99.9990.001極微量碳碳-1298.892碳-141.108碳-14極微量氧氧-1699.759氧-170.037氧-180.204鈾鈾-234極微量鈾-2350.725鈾-23899.275由同位素 39K 40K 41K 求鉀原子量： 39K

5、38.9637 amu 93.2518 40K 39.9640 amu 0.0117 +) 41K 40.8618 amu 6.7302 = 39.0983 amu相 同相 異同位素電子數(shù)質(zhì)子數(shù)(原子序)化學(xué)性質(zhì)(非核反應(yīng))中子數(shù)質(zhì)量數(shù)(原子量)物理性質(zhì)39K1919203940K1919214041K19192241核外電子的排列方式 軌道說：早期科學(xué)家(拉賽福、波耳)認為電子繞核公轉(zhuǎn)，有一定的軌道。 軌域說(orbital)：現(xiàn)代科學(xué)家們根據(jù)理論與實驗，隨無法知道電子在核外確切位置與運動的軌跡(因為電子質(zhì)量極小，運動速度又極為快速)但可以用數(shù)學(xué)方式算出電子核外出現(xiàn)的機率之大小，把出現(xiàn)機率較

6、大的區(qū)域勾畫出來該區(qū)域即稱為軌域。 殼層(shell)：電子於核外並非隨機分佈而是有幾個固定的能量層，依次為K，L，M，N即最內(nèi)層為K層，其餘按英文字母順序。且由內(nèi)而外，每一層能量逐漸升高。 每一殼層最多能填入2n2個電子。 價電子(valence shell electron)：一原子內(nèi)排列在最外層的電子稱之為價電子，元素的性質(zhì)是由價電子決定之，而非決定於元素之總電子數(shù)。 週期原子K2L8M18N32一21H2He120二83Li4Be5B6C7N8O9F10Ne22222222123456780三811Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar2222222288888888

7、123456780四1819K20Ca2288881221Sc 289222Ti 2810223V 2811224Cr 2813125Mn 2813226Fe 2814227Co 2815228Ni 2816229Cu 2818130Zn 28182或以 表示或以 表示電子點式表示原子結(jié)構(gòu) 由於原子的化學(xué)性質(zhì)和最外層的電子關(guān)係最為密切，因此常用的表示法僅畫出最外層的電子如： 原子結(jié)合的方式NaCl的形成H2O的形成常見各種物質(zhì)的化學(xué)式例題例題試寫出氯化鈣的電子點式表示法及化學(xué)式。解：一般化學(xué)式可按照下列步驟書寫Cl為非金屬，Ca為金屬，他們形成的鍵結(jié)應(yīng)為離子鍵。Ca的電子排列為2，8，8，2容

8、易失去二個電子成為Ca2+；Cl的電子排列為2，8，7，希望得到一個電子成為Cl-。寫出不帶電的化學(xué)式，應(yīng)由一個鈣和二個氯構(gòu)成，其化學(xué)式為CaCl2。寫出化合物的電子點式試寫出氟化氮的化學(xué)式及電子點式的表示法。解：氮與氟的化學(xué)式可按照下列步驟完成F為非金屬，N亦為非金屬，它們形成的鍵結(jié)應(yīng)為共價鍵。F的電子排列為2，7，若得到一個電子可成為鈍氣組態(tài)。N的電子排列為2，5需要3個電子方可成為鈍氣組態(tài)。每個氮原子必須和三個氟原子共用電子，其化學(xué)式為NF3。其電子點式可寫成：化學(xué)鍵(chemical bond)定義：原子與原子相互靠近所產(chǎn)生的作用力稱為化學(xué)鍵。 不同的原子具有不同的價電子數(shù)，因此靠近時

9、可以形成不同的化學(xué)鍵。 種類：_、_、_。 八隅體理論(Octet rule) 不論共價鍵或離子鍵在形成穩(wěn)定粒子時，各組成原子的最外層電子數(shù)都等於鄰近的惰性氣體原子的價電子數(shù)(除He以外，每個惰性氣體元素之價電子數(shù)均為8個)，亦即最為層以8個價電子為全滿，故呈安定的狀態(tài)。 共價鍵(covalent bond) 在_與_之間所形成的化學(xué)鍵。 非極性共價鍵：兩個_的非金屬原子之間所形成的化學(xué)鍵。 極性共價鍵：由兩個_的非金屬原子之間所形成的化學(xué)鍵。 Na原子與Cl原子經(jīng)電子轉(zhuǎn)移後，形成帶正、負電荷的離子而相互吸引的鍵結(jié)方式稱為離子鍵。NaCl的形成由Na與Cl形成離子鍵NaCl(s) 離子固體離子

10、鍵(ionic bond) 定義：由於金屬容易失去電子形成_；非金屬原子容易接受金屬原子所放出之電子而形成_兩個不同的離子靠正負電荷的靜電吸引力結(jié)合在一起，該引力即為離子鍵。 含離子鍵的化合物稱之為_，常溫下以固體存在稱為_。 NaCl在固體中，每一個Cl-被6個Na+包圍 每一個Na+被6個Cl-包圍其化學(xué)式以Na+:Cl-=1:1表示為NaCl(S)此式稱為實驗式或簡式。離子固體中離子鍵多而強，故_及_均甚高。 離子化合物是以_來表示，因為離子化合物為三度空間之連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒有單獨分子存在，因此不能用分子式表示，只能以簡式(實驗式)表示，例如：NaCl即為簡式。 金屬鍵(metal bo

11、nd) 金屬原子的價電子常很少，容易失去，故可以在原子間自由的移動，因量多而形成_，這些原子失去價電子而形成帶正電荷的陽離子，但靠電子海的引力而不會互相排斥故可以形成穩(wěn)定的金屬物質(zhì)，該引力就是金屬鍵。 原子量的定義與發(fā)展 西元1905年國際原子能委員會決定，以自然界存在的氧訂為16.00做為原子量的比較標準；但後來發(fā)現(xiàn)氧的三種同位素16O、17O、18O，而這些同位素的組成也非完全固定。西元1961年國際純粹及應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會( IUPAC )，決定以12C同位素 = 12.0000 a.m.u.做為原子量的比較標準。 分子量為分子中所有原子的原子量總和。 克原子量、克分子量、亞佛加厥數(shù)與莫耳

12、克原子量為1莫耳原子的質(zhì)量?？朔肿恿繛?莫耳分子的質(zhì)量。亞佛加厥數(shù)：為一克原子量或一克分子量的任何物質(zhì)，均含有6.02 1023 個原子或分子，此值為了紀念科學(xué)家亞佛加厥，故稱為亞佛加厥數(shù)常以N表示。 莫耳(mol) 莫耳是化學(xué)計量的單位，所謂的1 莫耳是含有 6.02 1023 個粒子 計算 原子莫耳數(shù)mole分子= 克原子數(shù) 分子重 量g原子個數(shù)分子6.021023個/mol 原子量 g/mol 原子量 g/mol6.021023個/mol物質(zhì)的性質(zhì) 物理性質(zhì)：物質(zhì)不生化學(xué)變化時，可由肉眼辨認、儀器測量的性質(zhì)，例如：顏色、b.p.、m.p.、質(zhì)量、密度、溶解度、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性化學(xué)性質(zhì)：物質(zhì)發(fā)

13、生化學(xué)反應(yīng)時，所表現(xiàn)的特性，例如：可燃性、助燃性、氧化力、還原力、酸鹼性、腐蝕性 電解質(zhì)與非電解質(zhì)電解質(zhì)：在水溶液中可以導(dǎo)電的物質(zhì)。非電解質(zhì)：在水溶液中不能導(dǎo)電的物質(zhì)。NaCl(aq)C12H22O11(aq)阿瑞尼士(Arrhenius)解離說 定義：物質(zhì)在水中（或熔融狀態(tài)）會釋放出帶正電的陽離子、及帶負電的陰離子時，稱為解離。 此時溶液呈電中性，代表陽離子所帶的總電量會等於陰離子所帶的總電和量。但是，溶液中陽離子數(shù)目不一定等於陰離子數(shù)目。 當(dāng)溶液通電時，陽離子會往負極移動，陰離子會往正極移動。 CuCr2O7解離Cu2+Cr2O72-藍橙沈澱反應(yīng)Precipition Reactions

14、鹽類的溶解度： 可溶：溶解度大於0.1M。 微溶：溶解度接於0.0001M與0.1M之間。 難溶：溶解度小於0.0001M。 不溶：溶解度極小。 不同的兩種電解質(zhì)互相混合時，陽離子與陰離子互相吸引形成化合物，若在水中的解離度小，則析出沈澱，此現(xiàn)象稱為離子沈澱反應(yīng)。 氯化鋇與硫酸鈉皆易溶於水，兩水溶液互相混合後，溶液中的Ba2+與SO42-互相碰撞後，會產(chǎn)生白色固體沈澱硫酸鋇。此種固體物質(zhì)由溶液生成的過程稱為沈澱。BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) BaSO4(s) + 2NaCl(aq)離子反應(yīng)式： 2Na+(aq) + SO42- + Ba2+(aq) + 2Cl-(aq) BaS

15、O4(s)_+ 2Na+(aq) + 2Cl-(aq) Ba2+(aq) + SO42- BaSO4(s)_其反應(yīng)方程式為：Pb(NO3)2(aq)+ 2KI(aq) PbI2(s)+2KNO3(aq)淨(jìng)離子方程式為：Pb2+(aq) + 2I-(aq) PbI2(s)重要的沈澱反應(yīng) AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq) Ca(OH)2(aq) + CO2(g) CaCO3(s) Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq) 酸鹼中和反應(yīng)Acid-Base Neutralization Reactions 阿瑞

16、尼士學(xué)說( 1887 Arrhenius ) 酸(acid)：水溶液中，游離或與水作用產(chǎn)生 H+的物質(zhì)。 鹼(base)：水溶液中，游離或與水作用產(chǎn)生 OH-的物質(zhì)。 鹽(salt)：由酸與鹼_中和所產(chǎn)生的化合物稱為鹽。如NaCl、CaCl2。 酸鹼中和反應(yīng)(Acid-Base Neutralization Reactions) 水溶液中 H+ 與 OH- 反應(yīng)生成 H2O 的反應(yīng)。當(dāng)達到中和時，H+的莫耳數(shù)=OH-的莫耳數(shù) 其反應(yīng)方程式HCl(aq)+KOH(aq) KCl(aq)+ H2O(l)常見指示劑 指示劑變 色 範 圍適用類型橙色 IV紅1.3 3.2黃強酸弱鹼甲基橙紅3.1 4.

17、4黃橙甲基紅紅4.2 6.3黃石蕊紅5.0 8.0藍強酸強鹼溴瑞香草藍黃6.0 7.6藍酚無 8.3 10.0紅強鹼弱酸茜素黃(R)黃10.1 12.0紅靛藍靛11.0 13.0黃氧化還原反應(yīng)Oxidation-Reduction Reactions 氧化數(shù)(價數(shù)) 元素單質(zhì) = 0 離子 = 帶電數(shù) 化合物總氧化數(shù) = 0非金屬常為：鈍氣族 0，鹵素 - 1，氧族 - 2，氮族 - 3，碳族 - 4 I A必為 +1Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+ Fr +II A必為 +2Be+2 Mg+2 Ca+2 Sr+2 Ba+2 Ra+2III A必為 +3B+3 Al+3 Ga+3 In+3 Tl+3(+1)F必為 - 1H常為 +1O常為 - 2氧 化 反 應(yīng)還 原 反 應(yīng)早期與O化合失去O or與H化合電子轉(zhuǎn)移 失去電子得到電子氧化數(shù)變化氧化數(shù)氧化數(shù)氧還劑還原劑氧化劑氧還力還原力氧化力O(l)HNaCl(aq)NaClO(aq)Cl2NaOH(aq)22(g)+由方程式可知：.aq表水溶液，s. l. g. 分別表固液氣三態(tài).方程式各物質(zhì)的係數(shù)比，即為粒子的莫耳數(shù)比.反應(yīng)前後，原子種類數(shù)目不變，