结构、模型、分子​

学习目标​

原子和元素可以用多种方式表示，包括球棒模型和化学式。
了解化合价的含义。
使用系统化流程评估竞争设计解决方案，以确定它们满足问题标准和约束的程度。
了解不同的表示对于不同的情况很有用。

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指导思想​

化学式提供有关分子中特定元素的原子数的信息。结构提供有关原子在空间中如何排列以及它们如何相互结合的信息。原子通常由不同颜色的球表示。按照惯例，使用的配色方案是： 氢 - 白碳 - 黑氧 - 红硫 - 黄氮 - 蓝磷 - 紫色 卤素（氯、溴、碘、氟） - 绿色 金属 - 灰色 三维分子模型是通过用代表化学键的棍子将这些球连接在一起来构建的。二维模型是使用元素的化学符号绘制的，并用线连接原子。元素可以形成不同数量的键，这称为化合价。例如，碳可以形成 4 个键，所以我们说它的化合价为 4。氢的化合价为 1，因此它只能形成 1 个键。这意味着 1 个碳可以与 4 个氢原子形成键，产生 CH4。氧的化合价为 2，氮气（通常）的化合价为 3。学生可能会发现，化学式并不总是提供足够的信息来构建分子结构。有 2 种方法可以构建 C4H10。这 2 个分子被称为异构体。异构体是具有相同分子式但结构不同的分子。

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学生活动​

学生应该创建简单的结构来表示特定元素的原子，例如使用彩色羊毛。首先创建仅包含碳和氢（碳氢化合物）的化合物的分子模型。然后通过引入氧气和氮气来增加分子的复杂性。或者，学生可以使用Minecraft中提供的元素块创建分子的二维表示。作为指导，学生可以在Minecraft中寻找含有碳、氢、氧和/或氮的化合物，然后尝试构建这些分子的结构。

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课堂预期​

创建原子的表示。构建分子结构。