第二章 原子分子离子

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1、高中化学竞赛辅导第二章原子、分子和离子第二章原子、分子和离子每种纯物质都具有它自身的特性，如熔点、沸点与密度等。在第一章我们已看到，可以利用纯物质性质上的差异将它们从混合物中分离出来。例如，我们可以利用氯化钠与水的挥发性不同，通过蒸馏把盐溶液分成两种纯组份。我们自然会觉得奇怪，为什么物与物之间在性质上会有这样明显的差别？我们怎样解释水（100℃）和氯化钠（1413℃）沸点的不同？为什么金的密度（19.3g/cm3）七倍于铝的密度（2.70g/cm3）？为了回答这些问题，我们必须考虑物质的微粒结构

2、，即必须考虑组成单质与化合物的微小“结构单元”。这一章，我们将通过讨论三种微粒（原子、分子和离子）开始有关物质微观结构的探讨。2.1原子理论物质由不连续的微粒组成，这一概念并不是一件新鲜事情。约在公元前400年，这种思想已经在希腊哲学家Democritus的著作中出现。而Democritus的思想又明显地来自他的老师Leucippus。这种思想当时曾遭到Plato与Aristotle的反对，一直到公元1650年才又由意大利物理学家Gassendi重新提出。IsaacNewton爵士（1641—1

3、727）支持Gassendi的论点，Newton写道：……依我看有可能在一开始上帝就以实心的、有质量的、坚硬的、不可入的、可活动的粒子创造物质——它有这样的大小和外形，以及其它属性，并占有一定空间，这都和上帝造物的目的一致……。1800年以前，物质的微粒性观念大体上建立在推测与直觉的基础之上。到了1808年，一位英国中学教师JohnDalton以他的非凡的科学洞察力对当时知名的几条化学定律提出解释。这就是后来为人们熟知的原子论。随着化学家对物质结构越来越了解，Dalton的某些观点虽然应该废弃，

4、但他的理论的实质经受了时间的考验。现将构成近代原子论的Dalton的三条主要假设叙述如下。并以实例说明每一条的含义。1、元素由称为原子的极小微粒组成。某一元素的所有原子表现出相同的化学性质。氧元素是由氧原子组成的。这些原子确实很小，其直径为10－10m量级，质量约10－23g。所有氧原子的化学行为完全一致。2、不同元素的原子性质不同，在普通化学反应过程中，某一元素的原子既不消灭，也不会变成其它元素的原子。氧原子的化学行为不同于氢原子或其它任何原子的化学行为。当元素氧与氢相互结合时，所有参加反应的

5、氢原子和氧原子都出现在所生成的水中，过程中没有任何其它元素的原子生成。3、当两种或两种以上元素化合时就生成化合物。在纯化合物内，这些元素的原子相对数目是一定的、不变的。通常这种相对数目可用整数或简单分数表示。在化合物水中，氧原子与氢原子彼此化合在一起。每有一个氧原子，总会有两个氢原子。在氮与氢的气态化合物氨中，每有一个氮原子，就有三个氢原子与之相伴。原子论为化学两条基本定律提供了简明的解释。1、质量守恒定律这个定律的现代形式可叙述为：在普通化学反应过程中没有可察觉的质量变化。如果原子在反应中“守

6、恒”（假设2），质量也必定守恒。2、定组成定律这个定律告诉我们：不论来源或制备方法如何，一种化合物永远以相同的质量比含有相同的元素。很明显，如果化合物中元素的原子比一定（假设3），它们的质量比也必然一定。13冯涌：化学教师手记之二http://blog.sina.com.cn/fengyouth9Email:fygzhxjsfd@sina.com高中化学竞赛辅导第二章原子、分子和离子大约在Dalton理论出现的同时，定组成定律的正确性已获得普遍公认。1808年之前，不少人都同意法国化学家Bert

7、hollet的见解。他认为随制备情况不同，化合物的组成可在很大范围内变动。一位移居马德里工作的法国人JosephProust驳斥Berthollet的观点，指出Berthollet曾引用的“化合物”实际上是混合物。据目前所知，某些化合物，尤其是金属氧化物或硫化物。原子比可能稍稍偏离整数比。镍与氧在高温下加热所得到的表现均匀的氧化镍试样，经过仔细分析，其中原子比为0.97:1.00而非预期的1：1。这类化合物有时叫作“Berthollet”型化合物，或更经常地叫做非计量化合物（非整比化合物）。这种

8、对定组成的偏离是由于晶体结构中的缺陷造成的（第十一章）。原子论的第三条假设导致Dalton提出化学的另一基本定律——倍比定律。这条定律可表达如下：当两种元素化合生成一种以上的化合物时，与一定质量某种元素化合的另一元素的质量之间成简单整数比，例如2:1。Dalton解释道，元素A与B可能生成两种化合物；在第一种化合物内，两个A原子与一个B原子化合，而在另一化合物内，一个A原子与一个B原子化合。假如情况如此，则在第一个化合物内与一定质量B化合的A的质量将是第二种化合物内A质量的两倍。Dalton倍比