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1、分子的大小12/2/2022第1页，本讲稿共25页热学中所说的分子与化学中所说的分子不同：化学中讲的分子是：具有各种物质的化学性质的最小微粒。在热学中，由于原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵从相同的规律，通常统称为分子。第2页，本讲稿共25页一、分子的大小 组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。那怎么才能看到分子呢？扫描隧道显微镜（能放大几亿倍！）扫描隧道显微镜，扫描隧道显微镜，1982年用此人类才观测年用此人类才观测到物质表面原子的排列到物质表面原子的排列第3页，本讲稿共25页 我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑
2、都是一个碳原子.第4页，本讲稿共25页怎样才能知道分子的大小呢？怎样才能知道分子的大小呢？2.具体做法是：具体做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径1.有一种粗略测定分子大小的方法叫有一种粗略测定分子大小的方法叫油膜法油膜法.第5页，本讲稿共25页提问：高中阶段能通过什么途径知道分子大小的数量级？（用估测绿豆直径做提示）请学生阅读课本，回答以下问题测量油酸分子大小的原理？需要测量哪些宏观物理量？
3、如何获得很小的1滴油酸？怎样测量它的体积？油酸放入酒精或放入水中有何不同？如何利用这种不同？怎样看清无色透明的油膜？用什么方法测量不规则的油膜的面积？这种方法我们在前面的学习中用过吗？测（测（1）油酸液滴的体积）油酸液滴的体积V；（；（2）水面上漂浮的油膜的最大面积）水面上漂浮的油膜的最大面积S；d=V/S将将V1（1mL）油酸可溶于酒精，用酒精制成油酸酒精溶液）油酸可溶于酒精，用酒精制成油酸酒精溶液V1，取，取n滴溶液滴入量筒测体积滴溶液滴入量筒测体积V3（1 mL），），V=V1 V3/n V2 油酸可溶于酒精，用此性质制油酸酒精溶液。油酸的羧基亲水油酸可溶于酒精，用此性质制油酸酒精溶液。
4、油酸的羧基亲水而另一部分不亲水，利用此性质可在水面上制成单层分子的油而另一部分不亲水，利用此性质可在水面上制成单层分子的油膜膜油膜可将浮在水面上的痱子粉或细石膏粉推开油膜可将浮在水面上的痱子粉或细石膏粉推开通过计算油膜轮廓内的已知面积通过计算油膜轮廓内的已知面积S0的正方形的个数的正方形的个数N，S=N S0。S0越小，误差越小越小，误差越小第6页，本讲稿共25页第7页，本讲稿共25页 在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理。把分子看成球形把分子看成球形.把滴在水面上的油酸层当作单分子油把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层膜层.油分子一个紧挨一个整齐排列;第8页，本讲稿共25页d-单
5、分子油酸的直径单分子油酸的直径V-一滴一滴油酸分子的体积油酸分子的体积=S-一滴一滴油酸分子的面积油酸分子的面积 水水油酸分子油酸分子d互补法如何才能求出单分子油膜层的厚度(即分子直径)呢？第9页，本讲稿共25页油酸分子油酸分子d 例：例：已知体积已知体积V V=1 1mmmm3 3的一滴油，在水面上形成面积的一滴油，在水面上形成面积S S=3.53.5m m2 2 的油膜，那么这种油分子的直径的油膜，那么这种油分子的直径d d为多少为多少m m？油膜法估算分子直径公式油膜法估算分子直径公式分子直径的数量级分子直径的数量级10-10m第10页，本讲稿共25页1、体积是10-4cm3的油滴滴于水
6、中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是（）A102cm2 B104cm2 C106cm2 D108cm2【课堂练习课堂练习】B第11页，本讲稿共25页一、分子的大小一、分子的大小分子直径的数量级为分子直径的数量级为第12页，本讲稿共25页dd固体、液体固体、液体小球模型小球模型ddd气体气体立方体模型立方体模型dd实际分子的结构是复杂的，单个分子可看作小实际分子的结构是复杂的，单个分子可看作小球也可看作立方体球也可看作立方体 第13页，本讲稿共25页小球模型：在计算固、液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球.则：立方体模型：对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个
7、小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离.即 分子直径分子直径 气体分子间的气体分子间的平均距离平均距离第14页，本讲稿共25页 1 cm3水含有多少个水分子呢？【思考与讨论思考与讨论】1 kg 水含有多少个水分子呢？第15页，本讲稿共25页微观量：（分子的质量、分子的体积、分子的直径）宏观量：（物体的体积、物体的质量、物质的密度、摩尔质量、摩尔体积）NA=6.0210 23 /mol这个数特别巨大：1mol水的的质量是1810-3Kg，也就相当我们喝一口水的质量，如果全世界60亿人同时来数这些水分子，每人1秒钟数一个，300万年也数不完。二、阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观
8、量的桥梁微观 宏观NA桥梁第16页，本讲稿共25页微观量的估算方法微观量的估算方法1 1、固体或者液体分子的估算方法：、固体或者液体分子的估算方法：对固体或液体来说，分子间隙数量级远小于分子大小的数量对固体或液体来说，分子间隙数量级远小于分子大小的数量级，所以可以近似认为分子紧密排列，据这一理想化模型，级，所以可以近似认为分子紧密排列，据这一理想化模型，1mol任何固体或液体都含有任何固体或液体都含有NA个分子，其摩尔体积个分子，其摩尔体积Vmol可以认为是可以认为是NA个分子体积的总和。个分子体积的总和。分子体积：分子体积：分子质量：分子质量：第17页，本讲稿共25页微观量的估算方法微观量的
9、估算方法2 2、气体分子间平均距离的估算、气体分子间平均距离的估算：气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子平均分布，且每个气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子平均分布，且每个气体分子平均占有的空间设想成一个小立方体，据这一微观模气体分子平均占有的空间设想成一个小立方体，据这一微观模型，型，气体分子间的距离就等于小立方体的边长气体分子间的距离就等于小立方体的边长d，即：即：（d并非分子的直径）并非分子的直径）ddd第18页，本讲稿共25页微观量的估算方法微观量的估算方法3 3、物质分子所含分子数的估算、物质分子所含分子数的估算：关键为求出分子的摩尔数，便可以利用阿伏关键为求出分子的摩尔数，便可
10、以利用阿伏加德罗常数求出含有的分子数加德罗常数求出含有的分子数第19页，本讲稿共25页2.2.已已知知阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数为为N NA A，铜铜的的摩摩尔尔质质量量为为M M，密密度度为为（均为国际单位），则（均为国际单位），则（）A A1m1m3 3铜原子含原子数目为铜原子含原子数目为NNA A/M/M B B1 1个铜原子质量是个铜原子质量是M/NM/NA A C C1 1个铜原子的体积是个铜原子的体积是M/NM/NA A D D1kg1kg铜所含原子的数目是铜所含原子的数目是NNA AABC【课堂练习课堂练习】第20页，本讲稿共25页练习：练习：水的分子量水的分子量1818，水的
11、密度为，水的密度为10103 3kg/mkg/m3 3,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数为为N NA A=6.0210=6.02102323个个/mol/mol，则：，则：（1 1）水的摩尔质量）水的摩尔质量M=_M=_18g/mol（2 2）水的摩尔体积）水的摩尔体积V=_V=_M/=18g/cm3 （3 3）一个水分子的质量）一个水分子的质量mm0 0=_=_M/NA=2.99 10-26 kg（4 4）一个水分子的体积）一个水分子的体积V V0 0=_=_V/NA=2.99 10-23 cm3（5 5）10g10g水中含有的分子数目水中含有的分子数目N=_N=_mNA/M=3.344 102
12、1第21页，本讲稿共25页小结：小结：物体是由大量分子构成的：物体是由大量分子构成的：1、分子很小，直径数量级、分子很小，直径数量级1010m （单分子油膜法测直径）（单分子油膜法测直径）2、阿佛加德罗常数：、阿佛加德罗常数：第22页，本讲稿共25页3.计算物质所含的分子数N如何求阿伏加德罗常数：1.计算分子的质量 m0=Mmol/NA2.计算分子的体积V0=V mol/NA2、仅适用于固体、液体，不适用于气体、仅适用于固体、液体，不适用于气体4.原子量是1mol该物质的质量，以克为单位固体、液体气体第23页，本讲稿共25页练习：练习：已知空气的摩尔质量是，已知空气的摩尔质量是，则空气中气体分
13、子的平均质量多大？成年则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入人做一次深呼吸，约吸入450cm3的空气，的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（？所吸入的气体分子数量是多少？（按标按标准状况估算准状况估算）第24页，本讲稿共25页 练习：练习：已知空气的摩尔质量是已知空气的摩尔质量是，则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深，则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入呼吸，约吸入450cm450cm3 3的空气，则做一次深呼吸所吸入的的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（按标空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）准状况估算）空气分子的平均质量为：2.成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为：所吸入的分子数为：第25页，本讲稿共25页