元素性质与原子结构的理论发展.ppt

元素性質與原子結構的理論發展 台中市惠文中學 學生姓名： 學號： 授課教師：張小琪 老師 前言 今天的課程，請先將你所學過的化學知識暫時放在一旁，跟著講義的內容，進入化學原子結構發展的主題因果關係脈絡之中。 討論內容 物質的基本組成粒子 原子與分子 元素週期如何發現 週期表 原子的基本組成粒子 電子、質子與中子 原子內電子的運動方式 古典力學與量子力學 一、物質的基本組成粒子原子與分子 這些東西是由什麼構成的? 長久以來，人們就對自然界的事物感到好奇，試圖瞭解大自然，並存在很多的想像空間。 組成物體的物質 對於物質連續分割下去，也有不同的想法 物質可以無窮分割，因為物質是連續的？ 物質不可以無窮分割，因為有最小顆粒來組成？ 物質由微小粒子組成 (德謨克利特, BC 460--370年) ＊物質不可以無窮分割，因為有最小顆粒來組成。 古希臘的德謨克利特說：物質是由微小粒子－原子組成的。 莊子的對物質的觀點（莊子,西元前365~290年） 物質可以無窮分割，因為物質是連續的？ 公元前五世紀的中國哲學家莊子，也曾認為物質是由原子微粒構成的，提出了物質可無限的分割。 他在《莊子、天下篇》中寫到「一尺之捶，日取其半，萬世不竭」。 即拿一根長木棍，先一分為二，在二分為四，後四分為八，如此下去，這樣木棍就可以永無止境的分割下去。 物質由四種微小粒子組成 (亞里斯多德, BC 384--322） 如果是粒子構成，這些粒子是相同還是不同粒子呢？ 古希臘的亞里斯多德認為構成世界的組成是由不同元素與性質： 四種元素－水、土、火、氣 ， 四種性質－冷、熱、乾、濕。 亞里斯多德學派的四種元素說 亞里斯多德學派的貳彌修斯舉例：注視一段綠枝在煙囪裡燃燒的情形，你就會立即分辨它分解得到的一些組成，亦即四元素（土、水、氣、火），於是我們知道木頭和其他的結合物是由這四種元素混合而成的。火焰發光表示其中有火；從煙囪頂部逸出煙霧，它迅速消散於空氣之中，就像河水入海，而失去自身，這足以表明它屬於那種（氣），並附歸於其中；水在燒著的木頭兩端鼓泡並嘶嘶作響（含有水），以其獨有的形式展現自己，這一點也不出乎我們的意料之外；而灰燼具有重量，不可然性和乾性，毫無疑問它們屬土元素。 ＊（教材取自波以耳原著《懷疑的化學家》之中譯本內容，所提到亞里斯多德學派的粒子觀點） 物質由多種元素組成 直到西元1655年， 波以耳相信古希臘的德謨克利特說法，並為此進行了一連串的實驗。而大膽提出了元素學說，並反駁亞里斯多德學派的四種元素與四種性質說的粒子觀點。 波以耳提出純淨物質的元素說（1655） 波以耳以實驗方法反駁亞里斯多德學派的粒子觀點。 波以耳說：我指的元素應當是某些不由任何其他物質所構成的原始的和簡單的物質，或完全純淨的物質，是具有一定確定的、實在的、可察覺到的實物，他們應該是用一般化學方法不能再分解為更簡單的某些實物。 拉瓦錫(1775)實驗後提出33種可信元素 拉瓦錫指出“化學元素是化學分析所達到的真正終點”。 他把自己知道的33種可信元素列成一張表。 拉瓦錫提出燃燒物質的氧化理論取代燃素說(1775) 直到1775年，法國化學家32歲的拉瓦錫，通過長期的嚴格實驗，發現一種助燃住呼吸的氣體，而且許多酸都是由空氣中的這種助燃成分與金屬物質結合而成的。就是我們今天說的氧氣，氧的元素符號“O”，就是取自希臘文酸素Oxygen的第一個字母。 質量守恆定律 (1789) 在西元1789年，法國的拉瓦錫經由一連串的化學實驗，得知無論物質經過何種化學變化反應前後各物質質量總和與反應後各物質質量總和相等，這就是“質量守恆定律”。 例如： 點火 氫(8克) ＋ 氧(64克) ? 水(72克) 定比定律(1799) 在西元1799 年， 法國化學家普勞斯特發現定比定律，它說“兩種或兩種以上的元素化合成一種化合物時，其重量比是一定的”。 加熱 碳酸鈣(200克) ?灰石(112克) ＋ 二氧化碳(88克) 加熱 碳(24) ＋ 氧(64) ? 二氧化碳(88克) 例如上式中，碳加氧燃燒生成的二氧化碳和碳酸鈣加熱分解得的二氧化碳，分析兩者的二氧化碳組成發現，碳和氧之間有相同的質量比。 倍比定律(1800) 例如： 加熱 碳(24) ＋ 氧(64) ? 二氧化碳(88克) 加熱 碳(24) ＋ 氧(32) ? 一氧化碳(56克) 定比定律與倍比定律相對應關係表 道耳吞提出原子假說(1803) 英國的道耳吞結合質量守恆定律與定比定律於1803年提出原子學說，主要概念如下： 1.一切的物質都由原子所組成。原子是最基本的粒子，且不分割。 2.相同元素的原子，具有相同的質量及性質。不同的元素的原子，質量和性質不同。 3.不同元素的原子，能以簡