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初中科学/17.1 认识分子

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 16.7* 关注食品安全和空气污染——活动探究十六 初中科学 > 第十七单元:物质构成的奥秘
17.1 认识分子
17.2 原子的构造 


走入花园,我们就能闻到花香,这是为什么?

春天,万物复苏,花香四溢,走入花园,你能够闻到花香味,这是为什么呢?

多少年来,人们就在探索物质构成的奥秘。那么,你知道我们生活中的千万物质,是由什么构成的吗?

Livre ouvert.svg 这节课你将学到:
  1. 分子是什么?
  2. 分子有多大?
  3. 分子有哪些性质?

目录

构成物质的微粒——分子编辑

我国古代的著名思想家庄子,曾经有这样的一个观点:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”大意是说,一尺长的木棍,每天割掉一半,无论割多久都不会最终割完。换个角度说,就是物质无限可分。事实真的如此吗?

古希腊哲学家德谟克利特(Democritus),曾经提出一个观点:世间万物都是由不可再分的极小颗粒“原子”构成的。这种说法对吗?

 
水分子示意图


  交流讨论
  • 一个玻璃杯打碎了,碎片还是玻璃。如果我们多次分割玻璃碎片,甚至将其碾碎,剩下的还是玻璃吗?
    • 周晓燕:应该还是吧,碎片不管多小也是玻璃啊!
    • 李卫宁:不是,应该分到一定小就不是玻璃了。
    • 司茵:可能分到一定限度就不能再往下分了吧。
    • :________________________________________

现在,科学技术已经证明,分子molecule)是构成物质的一种极小的微粒,也是保持物质原来的性质的最小颗粒。例如,蔗糖有甜味,8g蔗糖对半分:4g蔗糖、2g蔗糖、1g蔗糖、0.5g蔗糖…… 直到分成一个个蔗糖分子,也都保持蔗糖原来的性质,也都有甜味。再往下分,蔗糖分子会被分成我们下节将要学到的原子:碳原子、氧原子、氢原子,但那就保持不了原来的性质,也就没有甜味了。最早提出分子这一概念的是意大利科学家阿莫迪欧·阿伏伽德罗(Amedeo Avogadro)。

从前面的学习我们了解到,细胞是构成生命的基本单位,细胞很小,但我们可以用光学显微镜去观察它们。而分子比细胞更小,即使用光学显微镜也看不见,必须要用现在的扫描电子显微镜才可以看见。我们一般使用10-10 m作为单位来描述分子大小。在1 cm3水中,就有3.35×1022个水分子。

探究分子的性质编辑

打开一盒香皂,很快就能闻到香味,这是为什么呢?

其实,构成物质的分子,每时每刻都在做着永不停息的无规则运动,从高浓度区域进入低浓度区域,这种现象叫做分子的扩散diffusion)。香皂分子运动到你的鼻子中,你便闻到了香味。气体、液体、固体分子之间都能扩散。

 
迅速扩散的品红分子。


  实验探究
  • 探究分子的性质:
    • 需要材料:玻璃管、酒精、热水、冷水、两个玻璃杯、红墨水、滴管。
    • 实验步骤
      1. 在玻璃管内注入近半清水(冷水),再注入离管口约5厘米的酒精。
      2. 用手指封住管口,使酒精和水充分混合。
      3. 用两只玻璃杯装大致等量的热水和冷水,各用滴管滴入一滴红墨水。
    • 观察
      1. 第1、2步中,混合液的体积________(填“大于”、“小于”或“等于”)水和酒精体积之和。
      2. 第3步中,红墨水在________(填“热水”或“冷水”)中扩散得较快。

实验的第1、2步说明,分子之间有间隙,这样混合液的体积才会小于水和酒精体积之和。如果不太明白原因,可以想象黄豆与芝麻混合的情景,就能够明白了。

实验第3步说明,分子的运动与温度有关,温度越高运动越快,所以这也叫做分子的热运动thermal movement)。


分子间的作用力编辑

 
气体、液体、固体(从上到下)中的分子示意图

世界上形形色色的物质有着多种多样的状态。我们身边的物质,常常以固态、液态、气态的形式存在。

固态分子中,分子间排列十分紧密,因此分子间有着强大的作用力,可维持自身的形状。

液态分子中,分子间排列比较分散,活动自由。因此分子间作用力较低,液体具有流动性而没有确定形状。

气态分子中,分子间距很大,活动自由,作用力小,易被压缩。气体也具有流动性。

分子之间即存在引力又存在斥力。固体和液体能保持一定的体积,不应分子热运动而散开,是因为分子间存在引力。压缩固体和液体非常困难,是因为分子间存在斥力。分子间距离越大,作用力越小。气体分子间距离很大,作用力很小,因此气体极容易散开又容易被压缩。

课后自主学习编辑

  1. 下列说法正确的是( )
    • A.分子是构成物质的唯一微粒;
    • B.黄豆与芝麻混合的体积小于黄豆与芝麻的总体积,说明分子之间有间隙;
    • C.尘土飞扬,说明分子在不断地做无规则运动;
    • D.以上说法都不对。
  2. 请自己设计实验,证明液体分子间存在扩散现象。