分子原子如何构成物质？

物质构成的奥秘

化学研究的是物质，物质是由什么构成的呢？微观视角下，答案是分子和原子。

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第一部分：分子

定义

分子是保持物质化学性质的最小粒子。

• 关键词：保持化学性质，由分子构成的物质（如水、氧气），其化学性质是由分子本身决定的，只要分子没有改变,物质的化学性质就不变。
• “最小”：意味着如果再分割分子，它就失去了原有的化学性质，将水分子（H₂O）分解成氢原子和氧原子,它就不再具有水的性质了。

基本性质

分子虽然很小,但具有以下基本性质：

• 质量很小：一个水分子的质量大约是3 x 10⁻²⁶ kg。
• 体积很小：水分子的直径大约是4 x 10⁻¹⁰ m。
• 不断运动：分子总是在不停地做无规则运动。温度越高，分子运动越剧烈。（闻到花香、糖块在水中溶解）
• 分子间有间隔：分子之间存在着一定的空隙。物质的三态变化（固、液、气）主要是由于分子间隔不同造成的。（气体容易被压缩,固体和液体很难被压缩）
• 同种物质的分子性质相同，不同种物质的分子性质不同。

由分子构成的物质

常见的一些物质是由分子构成的：

• 非金属单质：如氧气（O₂）、氮气（N₂）、氢气（H₂）、氯气（Cl₂）、臭氧（O₃）。
• 非金属氧化物：如二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）、二氧化硫（SO₂）。
• 一些化合物：如氨气（NH₃）、蔗糖（C₁₂H₂₂O₁₁）。

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第二部分：原子

定义

原子是化学变化中的最小粒子。

• 关键词：化学变化中，在化学变化（如燃烧、生锈、酸碱中和）中，原子只是重新组合，但原子本身没有改变,也没有被创造或消灭。
• “最小”：在化学变化的范畴内,原子不可再分。

原子的结构

原子是由居于原子中心的原子核和核外电子构成的。

• 原子核：由质子和中子构成。
  • 质子：带一个单位的正电荷。
  • 中子：不带电（呈电中性）。
• 电子：带一个单位的负电荷,在原子核外高速运动。

重要关系：

• 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数（原子不带电，所以正负电荷数相等）。
• 原子质量 ≈ 质子数 + 中子数（因为电子的质量极小，可以忽略不计）。

原子结构示意图

这是表示原子结构的重要模型,以氧原子为例：

• 圆圈+数字：代表原子核，圈内数字代表质子数（核电荷数）。
• 弧线+数字：代表电子层，弧线表示电子层，数字表示该层上的电子数。
• 规律：
  • 第一层最多容纳2个电子。
  • 第二层最多容纳8个电子。
  • 最外层电子数决定了元素的化学性质。

由原子构成的物质

• 金属单质：如铁、铜、铝、锌等，由铁原子、铜原子等直接构成。
• 稀有气体：如氦气、氖气等，由氦原子、氖原子等直接构成。
• 非金属固体：如金刚石、石墨、硅等，由碳原子、硅原子直接构成。

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第三部分：分子与原子的区别与联系

这是本章的重点和难点,一定要掌握清楚。

项目	分子	原子
定义	保持物质化学性质的最小粒子	化学变化中的最小粒子
在化学变化中	可以再分，变成其他种类的分子	不可再分，只是重新组合
构成	由原子构成	由原子核（质子、中子）和电子构成
物质类别	构成由分子构成的物质（如O₂, H₂O）	构成由原子构成的物质（如Fe, He）
根本区别	在化学变化中可以再分	在化学变化中不可再分

联系

1. 构成关系：分子是由原子构成的，一个水分子（H₂O）是由2个氢原子和1个氧原子构成的。
2. 转化关系：在化学变化中，分子会分裂成原子，原子再重新组合成新的分子。原子是化学变化中的“主角”和“基本单元”。

一句话总结：分子在化学变化中“分”成原子，原子再“组”成新分子，原子是化学变化中的“积木块”，分子是“积木模型”。

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第四部分：相关重要概念

元素

• 定义：质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。
• 核心：元素是原子的“种类”，只要质子数相同，就是同一种元素，无论它是原子还是离子,也无论它有几个中子。
• 举例：
  • 所有质子数为1的原子（氢原子、氢离子）都属于氢元素。
  • 所有质子数为8的原子（氧原子、氧离子）都属于氧元素。
• 地壳中元素含量排名：氧、硅、铝、铁。（记作：养闺女贴）

元素符号

• 意义：
  1. 表示一种元素。
  2. 表示该元素的一个原子。
• 举例：
  • “H” 表示 氢元素，也表示一个氢原子。
  • “Fe” 表示 铁元素，也表示一个铁原子。
  • 注意：由原子构成的物质，元素符号还可以表示该物质。“Fe”可以表示铁这种物质。

化学式

• 定义：用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子。
• 意义：
  1. 表示一种物质。（如 H₂O 表示水）
  2. 表示该物质的元素组成。（如 H₂O 表示水由氢元素和氧元素组成）
  3. 表示一个分子的构成。（如 H₂O 表示一个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成）
  4. 表示物质的相对分子质量。（H₂O的相对分子质量 = 1×2 + 16 = 18）
• 书写：单质（如 O₂, Fe）、化合物（如 H₂O, CO₂）的化学式书写有规则。

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第五部分：微观粒子的运动与间隔（应用）

这是将理论应用于解释现象的关键。

• 解释物理变化：如水的三态变化。

  • 液态水 → 水蒸气：水分子本身没有改变，只是分子间隔变大，分子运动加剧,状态由液态变为气态。
  • 水蒸气 → 液态水：分子间隔变小，分子运动减慢,状态由气态变为液态。
  • 物理变化是分子（或原子）本身不变，只是间隔发生改变。

• 解释化学变化：如电解水。

  • 过程：水分子（H₂O）在通电条件下，分裂成氢原子和氧原子。
  • 重组：氢原子两两结合成氢分子（H₂），氧原子两两结合成氧分子（O₂）。
  • 化学变化是分子分裂成原子，原子重新组合成新分子的过程,原子种类和数目不变。

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总结与对比

概念	核心要点	举例
分子	保持化学性质的最小粒子	水分子
原子	化学变化中的最小粒子	氧原子、铁原子
元素	质子数相同的一类原子	氧元素、铁元素
物质	由元素组成的纯净物或混合物	水、氧气、铁
化学变化	分子分裂，原子重组	电解水
物理变化	分子间隔改变，分子本身不变	水蒸发

希望这份详细的梳理能帮助你全面掌握“分子和原子”这一重要章节！学习时，一定要结合实例，多思考微观粒子的行为,这样才能真正理解化学的本质。