1、34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁第三章 物質形成及其變化第一節 物質的形成A 構成物質的基本單位 原子1. 原子能再分割嗎? ( 原子內部陸續被發現含有多種更微小的粒子:電子、質子、中子 )(1) 原子是組成物質的基本粒子，原子直徑約為 1010 m =1 埃( ) ，1 奈米=10 。例 31：自動鉛筆的筆心，其實是由碳原子組成的石墨所構成，如果一個碳原子的直徑為 1.51010m，而由自動鉛筆畫出一條直線的寬度為 0.50mm，試問此線的寬度應由多少個碳原子並排構成？解答：原子個數= 個3610.5.(2) 一百多種原子 (元素週期表) 便能
2、組合成整個地球。(3) 原子結構的歷史透視1808 道耳吞 原子說。1897 湯木生 證實 陰極射線 即陰極材料上原子釋放出的高速電子流，並測量出電子的荷質比 e/m = 1.7588108 庫侖/ 克。1909 密立根 油滴實驗 測出電子之帶電量為 1.602 1019 庫侖(基本電荷)，並強化了電子是粒子的概念。(由以上兩人的發現，推算出電子的質量為 9.11 1028克)1911 拉塞福 發現原子核 ( 粒子撞擊金箔產生散射實驗，原子核直徑為 1015 m)。1913 莫色勒 建立原子序概念。1919 拉塞福 發現質子 ( (質子) ) 測出質子帶電HONHe17814742 量為 1.
3、602 1019 庫侖，質子的質量為電子的 1836 倍。1932 查兌克 發現中子 ( (中子) ) 中子不帶電，nCB10269442質量約等於質子。34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁2. 原子結構 (學測必考)(1) 原子由原子核及原子核外之電子所組成，而原子核中含質子和中子。(2) 組成原子三種基本粒子的特性a. 質子( )、中子 ( )、電子 ( )的 質量比 約為 1 : 1 : 。1P10n01e836b. 原子的質量 = 原子核的質量 = 原子核中所含質子和中子的質量。c. 質子帶正電 ( 1.602 1019 庫侖) ，電子帶負電
4、( 1.602 1019 庫侖)，兩電量相等，但中子不帶電。(3) 質量數： 原子核中所含質子個數和中子個數之總和。(4) 元素的表示法： XAZX: 表某種元素， 例 中的 Na 鈉元素。Na231A = 質量數 = 質子個數 + 中子個數 = 原子質量的最近整數。( 鈉元素的 質量數 = 23 )a231Z = 原子序 = 原子核內質子個數 = 原子核外電子個數 (中性不帶電的原子)。( 鈉元素的 原子序 = 11= 質子個數 = 電子個數)N231A Z = 原子核內中子個數。( 鈉元素的 中子數 = 23 11 = 12 )a231(必考)計算原子或陰陽離子內含的質子、電子、中子個數元
5、素個數H1U2359231NaCl3517質子個數電子個數中子個數3. 同位素及原子量 (學測必考)(1) 同位素：同一種原子，一定含有相同個數的質子和電子，但是中子數則不一定相等，像這樣具有相同的質子個數，而中子個數或質量數不同的元素，稱為同位34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁素。 例： 、 、 三者的化性相同，而物性不同。O8(2) 每一個原子都非常小，無法直接測量單一個原子的質量。(3) 原子量相對標準： 1961(IUPAC)以 12C=12.0000 為原子量標準。IUPAC 國際純粹及應用化學聯合會(4) amu ( 原子質量單位 )。
6、a. 一個碳( 12C )原子的質量 稱為 1 amu 。2b. 一個碳( 12C )原子之質量為 12 amu 。c. 1 莫耳(mol) 碳 12C 原子 = 6.02 1023 個 碳 12C 原子之質量為 12 克。d. 1 amu = 克 = 1.66 1024 克 ， 1 克 = 6.02 1023 amu 。2316.0e. 微觀世界：每一個 碳 ( 12C )原子之質量為 12 amu 。巨觀世界：每一莫耳(mol ) 碳( 12C )原子之質量為 12 克。(5) 原子量的求法：a. 質譜儀：精確地測得原子的質量與各種同位素的分配比例。b. 平均原子量：原子量(元素週期表中)
7、指的是自然界所有同位素的平均原子量。M(平均原子量 ) = M1X1 + M2X2 +. (其中 X1、X 2 為含量百分率，X 1 + X2+. =1)=(第一種同位素原子量 其含量百分率 ) + (第二種同位素原子量 其含量百分率) + .例 32：自然界之氯有兩種同位素： 35Cl（原子量：34.97 amu）和 37Cl（原子量：36.97 amu） ，其平均原子量為 35.45，則 37Cl 的含量百分率（）約為 (A) 19 (B) 24 (C) 76 (D) 81。解答：(B) 設 35Cl 含量百分率（）為 y ，則 37Cl 的含量百分率（）為 1yM(平均原子量 ) = M
8、1X1 + M2X235.45 = 34.97 y + 36.97 (1y) ， y=0.76=76 ，1y=0.24=24(6) 克原子量 與 克原子a. 克原子量：以克為單位之原子量。例： 12C 的克原子量為 12.0000 克。b. 克原子 ： 1 mol 原子稱為 1 克原子 ( 6.022 1023 個原子 )8802.下列各種粒子中，質量最小的是那一種？(A)氫離子 (B)氫原子 (C)電子 (D)中子 (E) 粒子34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁【解答】【詳解】8501.已知鈉（Na）的原子序是 11，質量數是 23，則一個中性的
9、鈉原子中的中子數和電子數應該是多少？（各選一項，共應選二項）中子數 (A) 11 (B) 12 (C) 23 (D) 34電子數 (E) 11 (F) 12 (G) 23 (H) 348412.下列有關原子構造的敘述，何者正確？甲：原子的質量均勻分布於整個原子之中 乙：原子的質量絕大部分集中在原子核 丙：電子和質子的數目一定相等 丁：質子和中子的數目一定相等(A)甲丙 (B) 甲丁 (C)乙丙 (D)乙丁【解答】【詳解】8413.如果以原子為組成物質的單元，則直徑為 0.1 毫米的一粒細砂含有的原子數目約為多少？（選最接近的數量級） (A) 106 (B) 10 9 (C) 1013 (D)
10、10 17【解答】【詳解】8709.從 U 蛻變為 Pb 是天然放射性蛻變系列之一，此系列總共經過幾個 衰變，幾23892068個 衰變？（ He； 即電子）(A) 8，6 (B) 8 ，8 (C) 10，8 (D) 410，10 【解答】【詳解】 34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁【解答】【詳解】8606.下表是一些元素的原子序及原子量：在等質量的氫氣、水、食鹽、銅中，何者具有較多的電子？(A) 氫氣 (B) 水 (C) 食鹽 (D)銅元 素 H O Na Cl Cu 原 子 序 1 8 1 17 29 原 子 量 .0 16.0 23.0 35
11、. 63.5 【解答】【詳解】 8701.下列為元素甲、乙、丙、丁、戊的原子核中所含的質子數（p）與中子數（n ） ，試問那兩者是同位素？（應選二項）(A)甲：6p，6n (B)乙：7p，7n (C) 丙：8p ，8n (D) 丁：6p ，7n (E)戊：9p，10n34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁【解答】【詳解】4. 原子核外電子的分佈(1) 電子的粒子性與波動性 (光) 。(2) 量子力學：預測最可能出現電子的空間。(3) 軌域：在原子核附近，電子出現的機率較大的空間。(4) 殼層：電子分佈在原子核周圍的空間，由內而外分成若干個殼層，依次為
12、K、L、M、N、O .層。(n=1、2、3、4、5 層)(5) 電子分佈的規則a. 電子由最接近原子核的殻層開始填起再依序往外填b. 每一殼層最多能填入 2n2 個電子，n=1 代表第一層最多可發現 2 個電子第二層最多可發現 8 個電子，而第三層最多可發現 18 個電子。(主)殼層 K L M N O p第 n 層 1 2 3 4 5 62n2 個電子 2 8 18 32 50 72副層數 1 層 2 層 3 層 4 層 5 層 6 層副層 s s、 p s、p、d s、p 、d 、f s、 p 、d 、 f、 s、 p 、d 、 f、電子數 2 2、6 2、6、10 2、6、10、14 2
13、、6、10、14、 2、6、10、14、c.由於電子與原子核及電子與電子之間所產生複雜的交互作用力，使原子序小於 20 的元素在第三層最多只能出現 8 個電子。(僅鉀元素 19K、鈣元素 20Ca)34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁1 2,8,1 2,8,7$ 原子序 = 原子中所含的電子總數。 $ 價電子數 = 原子的最外層的電子。$ 電子得失1 2 3 4 5 6 7 8H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArK Ca-1 -2 -3 4+3 +2 +134c3674e629cddb076106d4
14、a77571048.pdf 第 頁$ 價數(氧化數) 電子填充軌域的原則1. 遞建(構築) 原理：電子由低能階K層(內層n=1) 到高能階(外層)依序填入能階。1H 電子組態 : 1s13Li 電子組態 : 1s22s18O 電子組態 : 1s22s22p410Ne 電子組態 : 1s22s22p617Cl: 1s22s22p63s23p519K: 1s22s22p63s23p64s120Ca: 1s22s22p63s23p64s223V: 1s22s22p63s23p63d34s224Cr: 1s22s22p63s23p63d54s128Ni: 1s22s22p63s23p63d84s229
15、Cu: 1s22s22p63s23p63d104s12. 庖立 不相容原理：同一軌域內的兩個電子自轉方向必相反。4Be : 1s22s2 3. 罕德 定則：數個電子要填入同能階的同型軌域，電子分別進入不同方位的軌域而不成對，等各軌域均有一個電子時，才允許自轉方向相反的電子進入而成對。例 : 6C : 1s22s22p2 遞建原理的例外遞建原理的例外(1)半滿效應： 3d五個電子皆半滿時較穩定，這是因為 3d和4s兩軌域的能階差很小所造成的。(以 24Cr: 1s22s22p63s23p63d54s1 為例) 可用 Ar 3d54s1 代表+1 +2 +3 4-3 -2 -134c3674e62
16、9cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁(2)全滿效應：五個 d 軌域電子全滿時較穩定。(以 29Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1為例) 可用 Ar 3d104s1 代表B 物質的形成與化學鍵1. 原子與原子的結合形成新物質(1) 以電子點式表示原子的結構例： 氧原子的電子點式： , 氫原子的電子點式： OH碳原子的電子點式： , 鈉原子的電子點式： CNa(2) 原子之價電子：在原子的最外層的電子，稱為價電子。價電子參與原子間的結合(鍵)。(3) 八隅體學說：原子與原子彼此靠近時，電子可能發生轉移(離子鍵)，或兩者共用價電子(共價鍵 )，一般都會趨向形
17、成鈍氣的電子排列方式，最外層軌域填滿8 個電子。鈍氣非常穩定，因其電子排列方式之故。2. 離子鍵：當兩種原子經由電子轉移，而形成陽離子(失去電子者)和陰離子(得到電子者)，存在於陰、陽離子之間的靜電吸引力，稱為離子鍵。(1) 鈉原子移去價電子，形成陽離子。 Na+ + e Na 2,8,1 2,8 + e氯原子從外界獲得電子、形成陰離子。 + e Cl Cl2,8,7 + e 2,8,8 鈉離子 + 氯離子 氯化鈉 NaCl(2) 一般而言，價電子數 1 個的金屬原子，容易形成 +1 價的陽離子，34c3674e629cddb076106d4a77571048.pdf 第 頁價電子數 2 個的
18、金屬原子，容易形成 +2 價的陽離子。(3) 一般而言，價電子數 6 個的非金屬原子，容易形成 2 價的陰離子，價電子數 7 個的非金屬原子，容易形成 1 價的陰離子。例如: a. 以離子鍵方式結合形成 MgF2。 2 MgFb. 以離子鍵方式結合形成 Na2O。 2-+ Naa c. 以離子鍵方式結合 MgCl2。 2 MgCll3.共價鍵 (1) 兩種原子( 一般均為非金屬)會共用價電子，使每個原子之電子排列方式與鈍氣相同，共用之價電子同時吸引兩原子核而結合，此靜電吸引力稱為共價鍵。(2) 共價鍵的表示法：以一小段實線來表示一個共價鍵。例如: a. 以共價鍵方式結合形成 PH3。， b. 以共價鍵方式結合 形成 CCl4。， 8601.就下列的化學鍵及分子間作用力中，選出乾冰具有那兩種？(A)離子鍵 (B)共價鍵 (C)金屬鍵 (D)凡得瓦力 (E)氫鍵【解答】【詳解】
