分子和原子的概述

2020-12-04 儀器網

分子是保持物質化學性質的最小粒子。原子是化學變化中的最小粒子。 分子與原子 都是構成物質的一種粒子,質量和體積都非常小,彼此間有間隔,在不停地運動,都既有種類之分,又有個數之別,都不顯電性。分子總是在不斷的運動。

分子的概念及其特性

從概念上看,分子是保持物質化學性質的最小粒子。同種分子,性質相同,不同的分子,性質不相同。這裡的性質特指「化學性質」,而不是物理性質。因為物理性質是大量分子聚集在一起才能體現出來的性質,單個分子無法體現。

分子並不是保持物質化學性質的唯一粒子,因為原子、離子也能保持物質的化學性質。這要根據具體的物質來分析:

如果物質是由分子構成,則分子就保持該物質的化學性質;如水、氧氣、氮氣等是由分子構成的物質,則保持它們化學性質的粒子分別為水分子、氧分子、氮分子。

如果物質是由原子直接構成的,則原子就保持它們的化學性質。如保持汞的化學性質的是汞原子,保持氦氣的化學性質的是氦原子。

如果物質由離子構成,則離子就是保持物質化學性質的粒子。如保持氯化鈉化學性質的粒子是氯離子和鈉離子。

分子的特性是質量小,體積小;分子總是在不斷運動的,而且溫度越高,分子的能量越大,運動速率就越快;分子之間都有間隔,而且間隔大小與物質所處的狀態有關,還與溫度和壓強有關。一般來說,溫度越高,分子間的間隔越大;壓強越大,分子間的間隔越小。

原子的概念及其特性

從概念上看,原子是化學變化中的最小粒子,即是用化學方法不能再分的粒子。也就是說用其他方法還能將原子再分。原子還能分成質子、中子和電子。

化學變化的實質是:構成反應物的分子先分裂成原子,所有的原子又重新結合成新的分子或者直接構成新的物質。在整個過程中,分子的種類一定發生了改變,原子的種類、數目和質量都沒有發生改變,分子的數目可能發生改變。

原子的特性:原子的質量和體積也很小;原子也在不斷運動,其運動速率與溫度有關;原子之間也有間隔,原子間的間隔也與溫度和壓強有關,其變化規律與分子的變化規律一致。

原子的結構

原子是由原子中心的原子核和核外電子構成。原子核由質子和中子構成,質子帶正電,核外電子帶負電,質子數和核外電子數相等,所以原子不顯電性。原子的質量主要集中在原子核上,與質子、中子相比,電子的質量很小,是質子質量的1/1836。

1、核外電子的運動狀態——分層運動

①分層運動:含有多個電子的原子中,由於各電子的能量不同,克服原子核對其引力的能力各不相同,因而分布在離核遠近不同的區域運動。

②分層原理:能量低的電子在離核近的區域運動;能量高的電子在離核遠的區域運動。

③電子層的劃分:根據電子離核的遠近分為1~7個電子層,離核最近的叫第一層,依次為第二層,直到第七層。

2、核外電子排布規律

①核外電子總是儘量排布在能量較低的電子層裡,然後再由裡向外排。

②各電子層最多容納的電子數目為2n2(n為第n電子層數)。

③最外層電子最多不超過8個電子(當第一層為最外層時,不超過2個電子),次外層不超過18個電子。

3、離子的形成

元素的原子由於最外層電子數未達到8個電子(第一層為2個)的穩定結構,在化學反應中易失去或得到電子,使最外層達到穩定結構,從而形成陽離子或陰離子。離子的分類:

陽離子:帶正電的離子;陰離子:帶負電的離子。

(1)原子與離子的區別與聯繫

(2)原子最外層電子數與其化學性質的聯繫

原子的最外層電子數決定元素的化合價。一般地,原子最外層電子數小於4個的,在化學反應中易失去電子,其元素的化合價表現為正價,失去1個電子,是+1價:失去2個電子,是+2價。失去最外層電子數即是最高正價。

原子最外層電子數多於4個的,在化學反應中易得到電子,元素的化合價表現為負價,得到1個電子,是-1價:得到2個電子,是-2價。直到最外層電子數滿8個(第一層為2個),得到幾個就是負幾價。

分子和原子的區別與聯繫

區別:分子在化學變化中可以分成原子,原子在化學變化中不能再分。

聯繫:分子可以分裂成原子,原子又可以構成分子,原子還能直接構成物質。分子也能構成物質,分子、原子都是構成物質的粒子。原子是化學變化中的最小微粒,化學變化的實質就是原子的重新組合。(如下圖)

①說明:原子構成分子;

②說明:分子構成物質,如碳原子和氧原子構成二氧化碳分子,二氧化碳分子構成二氧化碳;

③說明:原子可直接構成物質,如鐵原子構成鐵,氦氣由氦原子構成;

④⑤說明:同類的原子總稱為元素,而元素又組成物質。

原子、分子和離子構成的物質

1、由原子直接構成的物質

①金屬單質(Na,Cu,Fe)

②一些非金屬單質和化合物(C,S,O2)

③稀有氣體(He,Ne,Ar,Kr)

2、由分子構成的物質有

①某些氣態非金屬單質,如:O2,H2,N2,Cl2。

②某些共價化合物,如:CO2,H2,C2H5OH。

3、由離子構成的離子化合物

如:NaCl,KCl,NaOH,K2SO4。

分子和原子概念的應用

在運用原子和分子的概念時,必須注意以下幾方面問題。

1、分子是保持物質化學性質的一種微粒而不是唯一微粒

如果某種物質是由分子構成的,它的化學性質就是由分子保持的。如氧氣的化學性質就是由氧分子保持的。如果某種物質是由原子直接構成的,它的化學性質就是由原子保持的。如鐵的化學性質就是由鐵原子保持的。

2、分子只能保持物質的化學性質而不能保持物質的物理性質

物質的物理性質,如熔點、沸點、密度、硬度、延展性等,都是大量分子的聚集體所表現的屬性。物理性質所指的是宏觀現象,它不能由單個分子表現出來。例如:單獨存在的分子就不能用固態、液態或者氣態來描述,而同種物質的分子都有相同的化學性質。

3、原子不一定比分子小

分子與構成這一種分子的原子比,原子比分子小。如氧分子一定比氧原子大。但並不是說原子都一定比分子小,如果分子是由單原子構成的(如稀有氣體分子),分子的大小與構成它的原子的大小相同;如果分子與其它原子相比,則分子有可能比原子小,如氧分子就比汞原子小。

4、物質不都是由分子構成的

分子只是構成物質微粒中的一種。有的物質是由分子構成的,如氧氣、二氧化碳等;有的物質是由原子構成的,如鐵、金剛石等;有的物質是由離子構成的,如氯化鈉等。

5、原子「不能再分」是有前提條件的

原子是用化學方法不能再分的微粒,也就是說,如果離開了「化學變化」這個前提條件,則分子、原子都是可分的。分子可以分成原子,而原子又可以分成質子、中子、電子等。如原子彈爆炸和原子能的利用,都是原子核裂變釋放的能量,即在一定條件下,原子可以再分,但它們不屬於化學變化的範疇。

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