物质结构与性质——引言 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

引言 物质结构与性质 老刘化学 人教版·选择性必修2 老刘化学 老刘化学 老刘化学 老刘化学 老刘化学 老刘化学 一、物质结构与性质的认知历程 化学研究的是构成宏观物体的物质。对物质的研究可以分为物质的组成与结构、物质的性质与变化两个方面。物质的这两个方面是一种什么关系呢? 是物质的组成与结构决定了物质的性质与变化? 还是物质的性质与变化决定了物质的组成与结构? 你可能感到这个问题很可笑，是不必问的，当然是物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。 然而，人类并不是从一开始就认识到这一点的，而且，时至今日，仍有人认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构。 热 湿 干 冷 火 水 气 土 一、物质结构与性质的认知历程 原性论 亚里士多德 公元前384—公元前322 古希腊人，哲学家、科学家、教育家 希腊古典文化集大成者，西方哲学奠基人之一 原性论认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构。 炼金术的理论基础 无法解释金属燃烧后为何增重（似乎火离开了，物质却更重了） 萌芽期 哲学 一、物质结构与性质的认知历程 罗伯特·波义耳（1627-1691） 英国化学家，他是用实验方法研究自然科学的前驱。在1661年发表著作《怀疑的化学家)，该书对化学的发展产生重大影响，为此化学史家把这一年作为近代化学的开始年代。 “元素不再是承载性质的哲学本原”，书中批判了四元素说，提出“不能再用物理过程继续分解的物质就是元素”的定义，将元素问题从哲学思辨转移到实验室分析。 萌芽期 实验 一、物质结构与性质的认知历程 拉瓦锡（1743—1794） 法国著名化学家，近代化学的奠基人之一，“燃烧的氧学说”的提出者，提出了“元素”定义： “元素是不能通过化学方法分解成更简单物质的基本物质”，拉瓦锡与他人合作制定出化学物种命名原则、创立了化学物种分类新体系。 1789年，拉瓦锡发表《化学基础论》，对当时常见的化学物质进行了分类，总结出33种元素（尽管一些实际上是化合物）和常见化合物，将其分为气体、金属、非金属矿物和土元素四组，这应该是世界上第一张有关元素的分类表格。 萌芽期 定量 一、物质结构与性质的认知历程 成型期——同分异构体的发现 李比希（1743—1794） 这位在1803年诞生于德国的杰出化学家，以其在农业和生物化学领域的卓越贡献而闻名于世。他创立了有机化学理论，革新化学教育，并揭示氮对植物营养的重要性，被誉为“肥料工业之父” 维勒（1743—1794） 这位1800年诞生于德国的杰出化学家，因人工合成尿素而声名鹊起，这一成就更打破了有机化合物的“生命力”学说，为化学领域带来了革命性的变革。 两人曾共同面对一个科学难题：他们实验得到了同一种分子式的两种截然不同的产物。面对这一困惑，他们曾互不相识，却都坚信自己的实验无误。尽管彼此曾多次讨论，却始终无法解开这个谜团。 Ag-O-N≡C 镭酸银 （易爆） Ag-O-C≡N 氰酸银 （稳定） 认识到同分异构现象，证明性质不仅取决于原子种类和性质，更取决于院子里的连接方式（结构）。 物质性质差异成了发现结构差异的导火索 一、物质结构与性质的认知历程 成型期——元素周期表的发现 门捷列夫（1834—1907） 19世纪俄国化学家，他发现了元素周期律，并就此发表了世界上第一份元素周期表。 里程碑意义：它不再是描述单一物质，而是揭示了所有元素的性质（物理、化学）与其原子量（后来是原子序数）之间的周期性函数关系。这是“结构决定性质”在元素层次最宏大的体现。 一、物质结构与性质的认知历程 成型期——原子、分子概念的建立 约翰·道尔顿（1766-1844） 英国化学家、物理学家，提出了较系统的化学原子学说，引入了原子和原子量，用简单的符号来代表元素和化合物的组成，首次将组成与微观粒子数量关系联系起来。 阿伏伽德罗（1776—1856) 意大利化学家，1811年发表了阿伏伽德罗假说，提出分子概念及原子、分子区别等重要化学问题，是第一个认识到物质由分子组成、分子由原子组成的人。 一、物质结构与性质的认知历程 深入期——原子结构模型发展 汤姆逊（1856—1940） 发现电子（1897） 卢瑟福（1871—1937） 发现原子核（1911）。 玻尔（1885—1962） 提出玻尔模型（1913） 薛定谔（1887—1961） 提出量子力学模型（20世纪中） 一、物质结构与性质的认知历程 深入期——化学键理论发展 凯库勒（1829—1896） 提出化合价，诞生结构式 路易斯（1875—1946） 提出共价键理论（1916） 鲍林（1901—1994） 提出化学键理论（杂化、共振） 马利肯（1896—1986） 提出分子轨道理论 一、物质结构与性质的认知历程 深入期——分析技术革新 X射线衍射仪 核磁共振仪 质谱仪 扫面隧道显微镜 科学家能够“看见”分子和原子的排列，甚至操纵单个原子，为“结构决定性质”提供了最直接的证据。 一、物质结构与性质的认知历程 深入期——相互作用与聚集态 劳厄 布拉格父子 开创X射线晶体学，首次直接测定盐、金刚石等晶体中原子的三维周期排列。人们认识到，固体的许多性质（硬度、解理、光学各向异性）直接由其晶体结构决定。 石墨（层状，软、导电）与金刚石（网状，硬、绝缘）的对比，完美诠释了相同分子（碳原子）的不同空间排列如何导致天壤之别的性质。 奥托·雷曼利用他发明的装有加热台的偏光显微镜，证实了这种“浑浊液体”具有晶体的光学各向异性。将其命名为 “液晶” ，意为“流动的晶体。 奥托·雷曼 一、物质结构与性质的认知历程 1. 从宏观到微观：从观察物质整体性质，到探寻其元素组成，再到剖析原子、分子乃至电子层面的结构。 2. 从定性到定量：从思辨描述，到精密实验和数学模型的建立。 3. 从静态到动态：从关注原子、分子的静态排列，到关注电子云分布、化学键的断裂与形成等动态过程。 4. 从简单到复杂：从解释单质和简单化合物，到理解复杂的有机分子、生物大分子和功能材料。 5. 核心理念的升华： “组成决定性质”→“结构决定性质” → “电子结构、动态相互作用决定性质”。 启示： 二、各章内容导引 第一章 原子结构与性质 二、各章内容导引 第二章 分子结构与性质 分子组成相同结构不同 分子组成不同，结构相似，性质相近 二、各章内容导引 第三章 晶体结构与性质 物质世界的神奇莫测，常常超乎人们的想象。认真学习本册内容，也许能使你想象的翅膀变得更加有力！ 老刘化学 人教版·选择性必修2 老刘化学 老刘化学 老刘化学 老刘化学 老刘化学 老刘化学 $