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第一章 粒子的模型

Lesson 1/11 | Study Time: 20 Min


原子学说


原子学说



什么是原子学说?


道尔顿提出了“原子学说”,它是科学家们认识物质世界的重要理论。


我们可以简单理解为:原子是组成物质的基本单位


原子学说的主要观点:



  • 物质是由原子构成的:就像乐高积木是由一个个小方块搭建而成,物质也是由原子组成的。

  • 原子是不能再分的球体:想象一下一个非常非常小的小球,科学家认为原子就是这样的形状。

  • 在化学变化中,原子的种类和数量保持不变:比如烧水时,水分子分解成氢气和氧气分子,但里面的原子数量不会变。

  • 同种元素的原子性质和质量完全相同:比如所有的氧原子都长得一样,质量也完全相同。

  • 原子是化学变化中最小的物质微粒:它是化学反应的“主角”。




什么是分子?


分子是由原子组成的,是保持物质化学性质的最小粒子。


很多物质是由分子构成的,比如水、糖、酒精等。


分子的特点:



  • 分子是由原子组成的。

  • 分子决定了物质的化学性质。

  • 分子非常非常小,无法用肉眼或光学显微镜观察。


生活中的例子:



























物质 分子组成 分子中的原子
水分子 2个氢原子 + 1个氧原子
蔗糖 蔗糖分子 碳、氢、氧原子
乙醇 乙醇分子(酒精) 碳、氢、氧原子



水的两种变化:物理变化 vs 化学变化


水在不同情况下会发生不同的变化,我们可以通过以下表格区分:

























变化类型 变化过程 分子是否变化 原子是否变化
物理变化 水蒸发:水由液态变为气态,水分子之间的距离增大,但水分子不变。 不变 不变
化学变化 电解水:水分子分解成氢气分子和氧气分子。 变化 不变


生活例子:

  • 物理变化:烧开水时,水变成水蒸气,锅盖上会出现小水滴,但水的本质还是水。

  • 化学变化:实验室里电解水时,会产生氢气和氧气,它们的性质和水完全不同。





总结



  • 原子是化学变化中最小的微粒,不能再分;

  • 分子是保持物质化学性质的最小粒子,由原子组成;

  • 物理变化不改变分子,化学变化会改变分子,但原子始终不变。












1.2 原子的结构


原子的结构



什么是原子?


原子就像一个小小的“太阳系”,它由原子核核外电子组成。



  • 原子核:位于原子的中心,体积非常小,但占据了原子几乎全部的质量。

  • 核外电子:围绕原子核高速运转,就像行星围绕太阳旋转一样。




原子的结构特点



  • 原子由原子核核外电子构成。

  • 原子核带正电荷,核外电子带负电荷。

  • 两者的带电量相等,电性相反,使整个原子呈电中性

  • 原子核很小但很重,占据了原子几乎所有的质量。




原子核的组成


原子核是由质子中子组成的。



  • 质子:带正电荷。

  • 中子:不带电荷(中性)。



例子:碳原子的结构:

  • 碳原子核中有6个质子,所以核外有6个电子,保持电中性。

  • 碳原子核还包含中子,它们不带电。





总结










































组成部分 位置 电性 质量 特点
原子核 原子中心 带正电 占原子几乎全部质量 由质子和中子构成
质子 原子核内部 带正电 质量较大 决定原子的种类(如碳的质子数=6)
中子 原子核内部 不带电(中性) 质量较大 稳定原子核
核外电子 环绕原子核高速运转 带负电 质量极小(忽略不计) 决定原子的化学性质



生活中的类比



  • 原子像太阳系:

    • 原子核是“太阳”,体积小但很重;

    • 核外电子是“行星”,围绕太阳高速旋转。



  • 原子核像西瓜籽,核外电子像飞舞的蜜蜂:

    • 西瓜籽(原子核)体积小但重;

    • 蜜蜂(电子)围绕着西瓜籽快速飞舞。














1.3 离子


离子



什么是离子?


离子是原子通过得失电子后,带上电荷的粒子。



  • 正离子:原子失去电子后带正电,例如钠离子(Na⁺)。

  • 负离子:原子得到电子后带负电,例如氯离子(Cl⁻)。


离子的特点:



  • 离子可以形成物质:正离子和负离子通过静电引力结合,形成像氯化钠(食盐)这样的物质。

  • 导体为什么能导电?因为导体内有自由电子,这些电子可以自由移动,从而导电。

  • 离子也能导电:例如,食盐溶于水后,会形成自由移动的离子,因此盐水可以导电。




离子的形成过程(以氯化钠为例)


例子:钠和氯气反应生成氯化钠


反应过程:



  • 金属钠(Na)在氯气中燃烧时,钠原子失去1个电子,变成钠离子(Na⁺,正离子)。

  • 氯原子(Cl)得到这个电子,变成氯离子(Cl⁻,负离子)。

  • 正负离子通过静电引力结合,形成氯化钠(NaCl)。


溶解过程:



  • 氯化钠溶于水后,分解成Na⁺和Cl⁻。

  • 这些离子在水中自由移动,因此盐水可以导电。




总结



























类型 定义 例子
正离子 原子失去电子后带正电 钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)
负离子 原子得到电子后带负电 氯离子(Cl⁻)、氧离子(O²⁻)
离子化合物 正负离子通过静电引力结合形成的物质 氯化钠(NaCl)、氧化钙(CaO)



生活中的例子



  • 食盐(氯化钠):食盐是由钠离子和氯离子组成的。当我们把食盐溶解在水里时,盐水可以导电,这就是因为水中有自由的Na⁺和Cl⁻。

  • 电解液:电池中的电解液含有大量离子,正是这些离子帮助电池导电。

  • 海水导电:海水中含有大量溶解的盐(如氯化钠),所以海水能够导电。




离子和导电的关系
































物质 是否含有自由电子/自由离子 是否导电
金属导体 含有自由电子 能导电
纯水 不含自由离子 不导电
盐水 含有自由离子 能导电
塑料 不含自由电子 不导电