Chap 2 原子、分子及離子

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1 化學第二章原子分子與離子任課教師 : 顏明賢

2 本章內容 2.1 原子理論 2.2 原子的結構 2.3 原子序質量數與同位數 2.4 週期表 2.5 分子與離子 2.6 化學式 2.7 化合物的命名 2

3 2.1 道耳吞的原子理論元素是由稱為原子的極小粒子所組成相同元素的所有原子完全一樣化合物是由兩種以上的元素所組成, 其組成元素的原子數目成簡單整數比定比定律 : 述及來自不同樣品的相同化合物之組成元素的質量比例固定 ( 如圖 2.1) 3

4 2.1 道耳吞的原子理論倍比定律 : 若兩元素可組成兩種以上的化合物, 將其中一元素的質量固定, 則另一元素在不同化合物中的質量為簡單整數比 ( 如圖 2.2) 質量守恆定律物質 : 不能被創造也不能被毀滅化學反應為組成原子的分離結合或重排 4

5 定比定律 5

6 倍比定律 6

7 2.2 原子的結構原子的組成有電子質子和中子 7

8 湯木生的陰極射線管實驗 8

9 測量電子電荷密立根於油滴實驗導出電子的質量為 g 9

10 放射性 1895 年, 侖琴注意到陰極射線會導致玻璃及金屬發射不尋常的射線, 此高能輻射可穿透物質, 誘使許多物質發出螢光由於此射線不受磁場感應而偏折, 所以不帶電荷, 因不知其特性, 故侖琴稱之為 X 射線貝克勒的學生居里夫人稱此自發放射的粒子或輻射之性質為放射性放射性物質蛻變可產生三種射線, 即 α 射線 ( 帶正電 )β 射線 ( 帶負電 ) 和具高能量的 γ 射線 10

11 放射性元素的三種放射線 11

12 湯木生的原子模型 12

13 拉塞福原子模型質子與原子核拉塞福原子模型 : 原子的大部分體積是空的原子的正電荷集中極小的核心部位, 稱為原子核, 原子核的帶正電粒子稱為質子典型原子半徑 100pm(1A) 13

14 拉塞福的散射實驗 14

15 原子與原子核具像化的比喻 15

16 中子為原子中另一種不帶電次原子粒子, 質量與質子相當 16

17 原子示意圖 17

18 2.3 原子序質量數與同位素原子皆能以其所含的質子及中子數目鑑別原子序 (Z) 是原子核中的質子數目, 中性原子的質子數等於電子數, 故原子序也隱涵為電子數質量數 (A) 為原子核中的質子與中子數總和質量數 = 質子數 + 中子數 = 原子序 + 中子數同位素 (isotopes), 即原子序相同但質量數不同的原子原子的原子序及質量數表示為 18

19 氫的三種同位素 19

20 20

21 2.4 週期表是一種將具有類似化學性質及物理性質之元素組織起來的圖示圖 2.10 為現代的週期表, 元素依原子序的大小順序排列水平的列稱為週期 (periods), 垂直的行稱為族 (groups), 同族元素的化學性質類似 21

22 元素分類元素依其與導電及導熱性分為次下三種 : 1. 金屬 metal: 熱與電的良導體 2. 非金屬 nonmetal: 對熱與電的傳導性差, 有 17 種元素 3. 類金屬 metaloid: 性質介於金屬與非金屬之間, 只有 8 種元素 22

23 週期表元素, 由左至右金屬性逐漸轉為非金屬同一類元素常用族的編號 (1A 2A 等 ) 來稱呼有些族則有其特定名稱 1A 族元素稱為鹼金屬 alkali metals 2A 族元素稱為鹼土金屬 alkaline earth metals 7A 族元素稱為鹵素 halogens 8A 族元素稱為鈍氣 noble gases 23

24 24

25 2.5 分子與離子分子 (molecule) 由兩個以上的原子以化學力 ( 或稱化學鍵 ) 結合成具特定結構的聚集體離子 (ion) 為帶有淨正電荷或負電荷的原子或原子群依電性分為陽離子 (cation) 與陰離子 (anion) 25

26 2.6 化學式化學式為表示分子及離子化合物組成所用的化學符號有兩種化學式 : 分子式及實驗式分子式表示組成物質最小單元的所有原子數目分子模型分子非常小, 無法用肉眼觀察, 常會以分子模型表示 26

27 常見單原子離子 27

28 分子模型. 28

29 實驗式實驗式是表示分子中組成原子的最簡單整數比, 最簡單的化學式, 分子式才是表示分子的真實化學式離子化合物的化學式通常是以其實驗式表示, 因為離子化合物沒有特定的分子單位 29

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31 H 2 O 2 甲醇及氯仿的分子模型 31

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33 離子化合物離子化合物的分子式以實驗式表示, 因為離子化合物沒有特定的分子單位其實驗式依照所含陽離子和陰離子的電荷寫出使其呈電中性的化學式例如 KBr ZnI 2 Al 2 O 3 33

34 離子化合物 NaCl 及 MgO 的生成反應 34

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37 2.7 化合物的命名離子化合物當化合物是由兩種元素組成時, 則稱為二元化合物 (binary compound) 二元離子化合物的實驗式是將陽離子寫在前面, 陰離子寫在後面, 而其中文命名是將陽離子的名稱放在後面, 陰離子的名稱放在前面, 並加上化字, 稱為某化某, 例如 NaCl, 氯化鈉 37

38 陽離子的名稱直接來自於元素的名稱, 有些陰離子含不同的元素, 如氫氧離子 (OH), 這類離子化合物的命名規則與二元離子化合物相同, 也稱為某化某, 例如,LiOH 稱為氫氧化鋰,KCN 稱為氰化鉀多元酸根陰離子 ( 表 2.2), 其離子化合物的名稱為將酸根離子的根改成陽離子即可, 稱為某酸某例如,CaSO 4 稱為硫酸鈣 38

39 生成離子化合物的活潑元素 39

40 過渡金屬元素 40

41 單原子陰離子 41

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43 多種氧化金態屬離子多種氧化金態屬離子, 將陽離子的電荷數以羅馬數字表示, 加上括弧放在陽離子名稱的後面, 此種規則稱為史塔克系統 43

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46 分子化合物二元化合物命名與離子化合物類似, 英文名稱把電負度較小的元素寫在前面, 中文名稱則是把電負度較大的元素放在前面, 並加上化字, 寫成某化某例如 : 46

47 分子化合物當兩個元素可以結合成不同的化合物時, 為了避免混淆, 在名稱上加入組成分子的原子數目, 例如 : 47

48 分子化合物命名規則以下是命名的一些規則 : 若第一個元素的原子數為 1 時, 將化合物名稱中的一省略, 例如,PCl 3 稱為三氯化磷而不是三氯化一磷若第二個元素的原子數為 1 時, 則化合物名稱必須加上一, 例如 N 2 O 稱為一氧化二氮而不是氧化二氮 48

49 俗名分子化合物含有氫原子時, 不論是化學式的寫法或是命名, 常出現例外的情況, 這類化合物通常以其俗名稱之, 例如 : 49

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52 酸與鹼的命名酸的命名無機酸的氫原子寫在前面, 陰離子寫在後面非含氧酸在不同的物理狀態下, 有不同的名稱例如 : 52

53 HCl 溶於水中的情形 53

54 含氧酸的命名含氧酸 oxoacid 的化學式也是將 H 寫在前面, 此外則是將 O 寫在最後面, 中間為中心原子每個含氧酸只有一個名稱, 例如 : 54

55 常見酸及其陰離子的命名 55

56 含氧酸命名 ( 續 ) 有些中心原子可以形成兩種以上的含氧酸, 通常以最常見或最安定的形態稱為某酸, 其餘的形式則在字首加上一個字來區別 1 個 O 原子時稱為過某酸, 例如比多 1 個 O, 稱為過氯酸比典型酸少 1 個 O 原子時稱為亞某酸, 例如, HNO 比 HNO 少 1 個 O, 稱為亞硝酸比典型酸少 2 個 O 原子時稱為次某酸, 例如, HBrO 少 2 個 O, 稱為次溴酸 56

57 含氧酸命名 ( 續 ) 含氧酸的酸根為含氧陰離子 (oxoanions), 其命名的規則如下 : 當典型酸的所有氫離子都移去時, 稱為某酸根, 例如,CO 3 2- 為 H 2 CO 3 的酸根離子, 稱為碳酸根當亞某酸的所有氫離子都移去時, 稱為亞某酸根, 例如,ClO 2- 為 HClO 2 的酸根離子, 稱為亞氯酸根 57

58 含氧酸命名 ( 續 ) 當酸的部分氫離子移去時, 剩下的氫離子數目必須出現在名稱上, 例如 : 58

59 硝酸碳酸及磷酸分子模型 59

60 氯的含氧酸命名 60

61 61

62 鹼的命名鹼是溶於水中可產生氫氧離子的物質, 因此, 化學式通常含有 OH-, 稱為氫氧化某, 例如 : 62

63 水合物的命名當化合物的化學式中含有特定數目的水分子時, 則稱為水合物 63

64 硫酸銅水合物與無水硫酸銅 64

65 常見化合物俗名 65

Ch2

Ch2 Ch2. Atoms, Molecules and Ions The structure of matter includes: Atoms: composed of electrons, protons and neutrons. Molecules: two or more atoms may combine with one another to form an uncharged molecule.