1.2物质结构研究的范式与方法-【备好课】2023-2024学年高二化学同步精品课件（苏教版2019选择性必修2）

CHEMISTRY 1.2物质结构研究的范式与方法 选修二·专题一 01 物质结构研究的范式 一、物质研究的范式 归纳范式 个别 → 一般 演绎范式 一般 → 个别 一、物质研究的范式 1.归纳范式 过程为“从个别到一般”。 即：根据事实进行概括归纳，抽象出共同点，上升为本质规律。 提问 在我们学习化学的过程中，有哪些知识是通过归纳法得到的？ 归纳范式的应用 01 有机物通式的归纳 甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10） 饱和烷烃的通式： CnH2n+2 02 核外电子的排布规律 通过1～20号元素的原子核外电子排布 总结出元素核外电子排布规律，解释同族元素性质相似原因 03 有机物通性的归纳 研究含有双键和三键的不饱和烃时，大量的实验发现这类物质容易发生加成反应和氧化反应。 分析出不饱和键具有不稳定的性质 一、物质研究的范式 2.演绎范式 过程为“从一般到个别”。 即从某一个一般结论出发，向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程。 提问 在我们学习化学的过程中，有哪些知识是通过演绎法得到的？ 举例：带有羧基和双键的化合物可能会有什么性质 6 演绎范式的应用 01 利用元素理论发现新元素 门捷列夫建立了元素周期表，为人们提供了元素间联系的一般理论。 在元素理论的指导下，人们于1875年发现了“类铝”（镓），1879年发现了“类硼”（铊），1886年发现了“类硅”（锗） 演绎范式的应用 02 预测元素的具体性质 根据钠原子的核外电子排布特点和性质，推测与钠同主族的元素性质。 钾、铷、铯应具有更强的还原性 演绎范式的应用 03 相似相溶原则 水是极性较强的分子，水分子之间存在较强的氢键，水分子既可为生成氢键提供H，又有孤电子对接受H。因此，从分子的结构可以推知，凡能为生成氢键提供和接受H的溶质分子，极性与水相似，如ROH、RCOOH等，均可通过氢键和水结合，在水中溶解度较大；碳氢化合物极性较小，也难以和水形成氢键，在水中溶解度很小。 一、物质研究的范式 3.归纳范式与演绎范式的关系 两者不是孤立使用的，在实际研究中常常融合在一起。 一般先归纳后演绎。 “实验——假说——理论——新实验”的本质就是从个别到一般，再到个别的过程。 举例：带有羧基和双键的化合物可能会有什么性质 10 判断下列说法是否正确。 ①由元素周期表发现新的元素属于归纳范式。(　 　) ②由硅是半导体材料推断锡也是半导体材料。(　 　) ③归纳范式和演绎范式均为独立的研究方法，不能融合。(　 ) × × × 学以致用 提示：从一般到个别是演绎范式。 提示：硅在金属与非金属分界线上，而锡是典型的金属材料。 提示：研究物质结构需要各种范式结合。 11 02 物质结构研究的方法 二、物质结构研究的方法 物质结构 研究的方法 借助科学仪器等物质手段 科学假说与论证 借助化学研究的的方法 实验 模型建构 阴极射线的发现、α粒子散射实验、氢原子光谱的发现和研究，对揭示原子内部结构的奥秘具有极为重要的作用。道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔等人提出的原子结构模型对人类探索物质结构作出了巨大贡献。 二、物质结构研究的方法 1.科学假说与论证 即根据已有知识，对所研究的事物或现象作出初步的解释。它是人们关于某一事物或现象的一种理性推测。 1825年，英国科学家法拉第首先发现了苯，但如何确定其结构成为化学家的难题。 德国化学家凯库勒经过大量猜想假设，于1865年提出了苯的六元环结构，再经过后人的验证，最终形成了大家所熟悉的凯库勒式。 科学假设和论证研究过程流程图 观察 假设 实验 理论 修正后的理论 修正 二、物质结构研究的方法 2.实验方法 化学是一门以实验为基础的学科，人们往往需要借助实验观测的事实对假设的正确与否进行检验。为了进一步了解原子的内部结构，往往需要依赖新的实验方法。 卢瑟福的α粒子散射实验，启迪人们开始用轰击和对撞的实验来研究物质的内部结构，为我们提供了一种研究物质微观结构的思想方法。 20世纪20年代，量子力学为化学研究提供了分析原子和分子结构的理论基础，极大地推进了物质结构的研究，包括物质结构研究的实验方法和实验技术，均取得很大的进步。 二、物质结构研究的方法 2.实验方法 晶体的X射线衍射 二、物质结构研究的方法 2.实验方法 测定物质组成和结构的仪器 二、物质结构研究的方法 3.模型方法 （1）含义：科学家运用一定逻辑推理与模型思维对实验结果进行处理。 （2）方法：模型既可以是对原型的简化和纯化、抽象和近似，也可以是结合某种理论形态下建立的思维模型。 实物模型 微观结构模型 有利于人们对事物作出整体认识，如汽车模型、飞机模