初中科學/17.1 認識分子

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 16.7* 關注食品安全和空氣污染——活動探究十六 初中科學 > 第十七單元:物質構成的奧秘
17.1 認識分子
17.2 原子的構造 


走入花園,我們就能聞到花香,這是為什麼?

春天,萬物復甦,花香四溢,走入花園,你能夠聞到花香味,這是為什麼呢?

多少年來,人們就在探索物質構成的奧秘。那麼,你知道我們生活中的千萬物質,是由什麼構成的嗎?

這節課你將學到:
  1. 分子是什麼?
  2. 分子有多大?
  3. 分子有哪些性質?

構成物質的微粒——分子[編輯]

中國古代的著名思想家莊子,曾經有這樣的一個觀點:「一尺之棰,日取其半,萬世不竭。」大意是說,一尺長的木棍,每天割掉一半,無論割多久都不會最終割完。換個角度說,就是物質無限可分。事實真的如此嗎?

古希臘哲學家德謨克利特(Democritus),曾經提出一個觀點:世間萬物都是由不可再分的極小顆粒「原子」構成的。這種說法對嗎?

水分子示意圖


交流討論
  • 一個玻璃杯打碎了,碎片還是玻璃。如果我們多次分割玻璃碎片,甚至將其碾碎,剩下的還是玻璃嗎?
    • 周曉燕:應該還是吧,碎片不管多小也是玻璃啊!
    • 李衛寧:不是,應該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。
    • :________________________________________

現在,科學技術已經證明,分子molecule)是構成物質的一種極小的微粒,也是保持物質原來的性質的最小顆粒。例如,蔗糖有甜味,8g蔗糖對半分:4g蔗糖、2g蔗糖、1g蔗糖、0.5g蔗糖…… 直到分成一個個蔗糖分子,也都保持蔗糖原來的性質,也都有甜味。再往下分,蔗糖分子會被分成我們下節將要學到的原子:碳原子、氧原子、氫原子,但那就保持不了原來的性質,也就沒有甜味了。最早提出分子這一概念的是意大利科學家阿莫迪歐·阿伏伽德羅(Amedeo Avogadro)。

從前面的學習我們了解到,細胞是構成生命的基本單位,細胞很小,但我們可以用光學顯微鏡去觀察它們。而分子比細胞更小,即使用光學顯微鏡也看不見,必須要用現在的掃描電子顯微鏡才可以看見。我們一般使用10-10 m作為單位來描述分子大小。在1 cm3水中,就有3.35×1022個水分子。

探究分子的性質[編輯]

打開一盒香皂,很快就能聞到香味,這是為什麼呢?

其實,構成物質的分子,每時每刻都在做着永不停息的無規則運動,從高濃度區域進入低濃度區域,這種現象叫做分子的擴散diffusion)。香皂分子運動到你的鼻子中,你便聞到了香味。氣體、液體、固體分子之間都能擴散。

迅速擴散的品紅分子。


實驗探究
  • 探究分子的性質:
    • 需要材料:玻璃管、酒精、熱水、冷水、兩個玻璃杯、紅墨水、滴管。
    • 實驗步驟
      1. 在玻璃管內注入近半清水(冷水),再注入離管口約5厘米的酒精。
      2. 用手指封住管口,使酒精和水充分混合。
      3. 用兩隻玻璃杯裝大致等量的熱水和冷水,各用滴管滴入一滴紅墨水。
    • 觀察
      1. 第1、2步中,混合液的體積________(填「大於」、「小於」或「等於」)水和酒精體積之和。
      2. 第3步中,紅墨水在________(填「熱水」或「冷水」)中擴散得較快。

實驗的第1、2步說明,分子之間有間隙,這樣混合液的體積才會小於水和酒精體積之和。如果不太明白原因,可以想象黃豆與芝麻混合的情景,就能夠明白了。

實驗第3步說明,分子的運動與溫度有關,溫度越高運動越快,所以這也叫做分子的熱運動thermal movement)。


分子間的作用力[編輯]

氣體、液體、固體(從上到下)中的分子示意圖

世界上形形色色的物質有着多種多樣的狀態。我們身邊的物質,常常以固態、液態、氣態的形式存在。

固態分子中,分子間排列十分緊密,因此分子間有着強大的作用力,可維持自身的形狀。

液態分子中,分子間排列比較分散,活動自由。因此分子間作用力較低,液體具有流動性而沒有確定形狀。

氣態分子中,分子間距很大,活動自由,作用力小,易被壓縮。氣體也具有流動性。

分子之間即存在引力又存在斥力。固體和液體能保持一定的體積,不應分子熱運動而散開,是因為分子間存在引力。壓縮固體和液體非常困難,是因為分子間存在斥力。分子間距離越大,作用力越小。氣體分子間距離很大,作用力很小,因此氣體極容易散開又容易被壓縮。

課後自主學習[編輯]

  1. 下列說法正確的是( )
    • A.分子是構成物質的唯一微粒;
    • B.黃豆與芝麻混合的體積小於黃豆與芝麻的總體積,說明分子之間有間隙;
    • C.塵土飛揚,說明分子在不斷地做無規則運動;
    • D.以上說法都不對。
  2. 請自己設計實驗,證明液體分子間存在擴散現象。