初中科學/17.1 認識分子

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17.2 原子的構造

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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：
分子是什麼？ 分子有多大？ 分子有哪些性質？

構成物質的微粒——分子

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。 我：________________________________________

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

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： 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。 用手指封住管口，使酒精和水充分混合。 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： 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。 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，可以想像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

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

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。