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第五章 元素與化合物

第五章 元素與化合物. ☺ 5-1 元素 ☺ 5-2 化合物 ☺ 5-3 原子的世界 ☺ 5-4 元素與週期表. 5-1 元素. 5-1-1 認識元素 ◎ 物質分為純物質與混合物，而純物質又分為元素及化合物。 ◎ 西元 1774 年 普利士利 發現紅色氧化汞經照光後會分解出氧氣和汞。 ◎ 氧化汞是一種純物質，但經過化學反應後可以分解出其他物質（氧氣及汞），這類純物質就稱為化合物。 ◎ 而氧氣和汞不能用加熱、照光、通電等方法分解出其他物質，這類的純物質就稱為元素。 ◎ 元素目前發現且公告的有一百一十多種，可分類為金屬元素以及非金屬元素兩大類。.

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第五章 元素與化合物

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  1. 第五章 元素與化合物 ☺5-1元素 ☺5-2化合物 ☺5-3原子的世界 ☺5-4元素與週期表

  2. 5-1 元素 5-1-1 認識元素 ◎ 物質分為純物質與混合物，而純物質又分為元素及化合物。 ◎ 西元1774年普利士利發現紅色氧化汞經照光後會分解出氧氣和汞。 ◎ 氧化汞是一種純物質，但經過化學反應後可以分解出其他物質（氧氣及汞），這類純物質就稱為化合物。 ◎ 而氧氣和汞不能用加熱、照光、通電等方法分解出其他物質，這類的純物質就稱為元素。 ◎ 元素目前發現且公告的有一百一十多種，可分類為金屬元素以及非金屬元素兩大類。

  3. 5-1 元素 5-1-2 金屬元素與非金屬元素 ★金屬元素通性： ◎ 常溫常壓下，除汞為液態之外，其餘均為固態。 ◎ 具金屬光澤。 ◎ 除了金為黃色、銅為紅色外，大部份的金屬元素都是銀 色。 ◎ 金屬具延展性，故不易碎，且易拉成細絲或打成薄片。 ◎ 金屬是電熱的良導體。 ◎ 金屬氧化物溶於水呈鹼性反應；如鎂的氧化物為氧化鎂， 溶於水後形成氫氧化鎂為鹼性物質。

  4. 5-1 元素 5-1-2金屬元素與非金屬元素 ★非金屬元素通性： ◎ 常溫常壓下，除溴為液態之外，其餘均為固態或氣態。 ◎ 不具金屬光澤。 ◎ 不同種類的非金屬顏色相差很大，如碘是紫黑色的固體、 溴是暗紅色的液體、硫是黃色固體、紅磷是紅色固體、氯 為黃綠色氣體，而許多氣體是無色的。 ◎ 不具延展性而易被敲碎。 ◎ 大部份為電熱的不良導體，但碳元素構成的石墨是唯一可 以導電的非金屬物質。 ◎ 非金屬氧化物溶於水呈酸性反應；如硫的氧化物為二氧化 硫，溶於水後形成亞硫酸為酸性物質。

  5. 5-1 元素 5-1-3元素符號與中文名稱 ★元素符號 ◎大多數是元素的英文名稱或拉丁文名稱的第一個字母，並以印刷體大寫表示； ◎如有兩種以上的元素符號第一字母相同時，則在大寫的第一個字後面另加一個小寫字母來識別。 例如: 如碳（C）、鈣（Ca）、氯（Cl）。

  6. 5-1 元素 5-1-3元素符號與中文名稱 ★中文名稱 原則上用一個字代表一種元素。 ◎ 古代已知的元素沿用古代的名稱，如碳、銅……等。 ◎ 固態金屬元素則從『金』部，如銅、銀、鋁、鋅……等。 ◎ 固態非金屬元素則從『石』部，如硫、碳、矽……等。 ◎ 氣體元素均為非金屬元素從『气』部，如氫、氧、氯、 氮……等。 ◎ 常溫常壓下唯一液態金屬元素為汞，唯一液態非金屬為溴， 均從『水』部。 ◎ 有些元素的讀音是以其性質或外文讀音而定，例如「氫」的讀音表示 最「輕」的 氣體；「氯」的讀音表示黃「綠」色的氣體，「鈉」的 讀音是因為其拉丁文第一音 節的讀音近「納」。

  7. 5-1 元素 5-1-4生活中常見的元素 ★ 鐵（ Fe ）： ◎從煉鋼廠初步煉製出來的鐵為生鐵（方便鑄造） ，含碳量相當多。 ◎經除去生鐵中的雜質就成為熟鐵（富延展性） ，含碳量相當少。 ◎將生鐵煉成鋼時，含碳量介於生鐵及熟鐵之 間 ，質硬且兼具延性及展性，用途很廣。 ◎不鏽鋼就是鋼與鎳、鉻的合金。

  8. 5-1 元素 5-1-4生活中常見的元素 ★ 鋁（Al）： ◎鋁為地殼中含量最豐富的金屬元素。 ◎鋁活性大易與氧反應生成氧化鋁，其質地緻密且不易 脫落，可阻隔空氣中的氧氣，以保護內部金屬不會繼 反應。 ◎鋁是製造飛機外殼的理想材料。

  9. 5-1 元素 5-1-4生活中常見的元素 ★銅（Cu）： ◎銅的導電性良好，僅次於銀，而銅的價格比較 低，故常用於電線及電器用品。 ◎青銅是人類最早使用的合金之一，主要由銅及 鍚製成。 ◎黃銅是銅和鋅的合金，可製水龍頭、樂器和裝 飾品。

  10. 5-1 元素 5-1-4生活中常見的元素 ★碳（C）： ◎碳以數種同素異形體方式存在，包含鑽石、石 墨都是相同元素構成的。 ◎透明的鑽石是自然界中最堅硬的物質；黑色的 石墨是少數 可以導電的非金屬元素。

  11. 5-1 元素 5-1-4生活中常見的元素 ★鎢（W）： ◎鎢的熔點高達3415℃，在金屬元素中是最高 的可作為電燈泡中的燈絲。 ◎碳化鎢是由碳、鎢形成的化合物，非常堅硬， 可製成鑽孔、切割、研磨等工具。

  12. 5-1 元素 5-1-4生活中常見的元素 ★汞（Hg）： ◎汞俗稱水銀，為常溫下唯一以液態存在的金屬。 ◎水銀電池中含有汞的化合物。 ◎日光燈內也有微量的水銀蒸氣。 ◎水銀具有毒性，凡是含有水銀的物質不可任意 丟棄。

  13. ★各類合金如下表 ★各類同素異形體 5-1 元素

  14. 5-2 化合物 5-2-1化合物： 元素共有一百多種，有的元素單獨存在，有的 與其他不同元素化合成數百萬種化合物。 ★例如水、二氧化碳、氧化汞、氫氧化鈉……等

  15. 5-2 化合物 5-2-2化合反應： 由兩種或兩種以上不同元素反應成一種新物質的化 變化，稱為化合反應。 ★化合後產生的新物質即為化合物。 ★化合物的性質與成分元素的性質不同，但仍屬純物質。 ★代表化合反應如: ◎氫＋氧→水 氫氣及氧氣是元素，經化合反應而成為水是化合物。 ◎鎂＋氧→氧化鎂，鎂和氧氣是元素，經化合反應而成為氧化鎂是化合物。 ◎例如碳＋氧→二氧化碳，碳和氧氣是元素，經化合反應而成為 二氧化碳是化合物。

  16. 5-2 化合物 5-2-3分解反應： 是一種物質經照光、加熱或其他化學方法變成兩種或兩種 以物質的化學變化，稱為分解反應。 ★ 分解後的產物不一定是元素。 ★ 其他的分解反應如： ◎雙氧水→氧氣＋水 分解成氧氣為元素, 水為化合物 ◎水（經電解）→氫氣＋氧氣 分解成二種元素 ◎氧化汞→氧氣＋汞 分解成二種元素 ◎碳酸氫鈉→碳酸鈉＋二氧化碳＋水 分解成三種化合物

  17. 5-3 原子的世界 5-3-1英國科學家 道耳吞的原子學說 ★一切物質都是由稱為原子的微小粒子所組成，原子不可再分割。 ★相同元素的原子，其原子質量與原子大小均相同；不同元素的原子，其原子質量與原子大小均不同。 ★ 化合物是由不同種類的原子以固定比例相互結合而成 ★ 化學反應只是原子間以新的方式重新結合而成新物質，在反應的過程中，原子種類與數目均不改變。 ◎註：目前已有部分理論被推翻，但道耳吞原子理論仍是人類進入原子世界的最重要理論。 ◎註：將金原子放大2億倍約為網球大小，再放大2億倍則約為地球大小，故原子真得很小，

  18. 5-3 原子的世界 5-3-2原子與分子 ★有些物質是以單個原子的形式形成的，如氦氣等惰性氣體、各種金屬。 ★有些物質是以分子的形成的，如氮分子、氧分子、二氧化碳分子或水分子。 ★分子概念是由義大利科學家亞佛加厥提出，他認為物質是以2個或2個以上的原子所組成的分子構成的。

  19. 5-3 原子的世界 5-3-2原子與分子 ★物質分類中的元素就是只含1種原子的純物質，歸納如下： ◎由1種金屬原子堆積而成的純物質，如金、銀、銅、……等。 ◎由單個原子形式存在的純物質：如氦、氬……等。 ◎由數個相同原子結合的分子形式存在的純物質：如氫、氮 氯……等。 ★物質分類中的化合物就是由不同種類的原子以固定的比例結合成分 子的形式所形成的物質，如水是由2個氫原子及1個氧原子組成的水 分子，很多的水分子聚集在一起就是水。 ★物質分類中的混合物就是不同的原子或分子混合在一起。

  20. 5-3 原子的世界 5-3-2原子與分子 單原子分子組成元素物質，如氦、氖、氬……等。 雙原子分子形成元素物質如，氫氣、氧氣、氮氣、氯氣等。 不同原子組成分子再形成化合物物質，如2個氧原子與1個碳原子組成 化合物二氧化碳分子再形成物質……等。 • 如果圖中包含兩種或兩種以上不同的原子或分子則為混合物

  21. 5-3 原子的世界 5-3-3原子的結構 ★十九世紀末逐漸有新的實驗結果發現原子是可分割的，故原子不 是世界上最小的粒子。 ★1897年英國科學家湯木生發現電子，到了二十世紀初，拉塞福 提出原子模型，認為原子是由帶正電的原子核與核外帶負電的電 子組成，並且如同太陽系中行星繞著太陽運動一般。 ★質子的質量與中子的質量大約相等，質子的質量大約是電子的 1840倍。 ★ 原子的質量幾乎集中在原子核；原子的體積則視電子運動的範 圍。

  22. 5-3 原子的世界 5-3-3原子的結構 ★原子核是由帶正電的質子與不帶電的中子組成。 ★1個質子的帶電量跟1個電子的帶電量相同，且因兩 者電性相反、數量相等，故整個原子保持電中性。 ★原子內的質子數又稱為原子序，因此可依原子序來判 斷元素的種類。 ★質量數＝質子數＋中子數 原子序＝質子數＝電子數。

  23. 5-3 原子的世界 5-3-4化學式 ★ 元素符號只能表示元素的原子種類，而化學式則是以元素符號及 數字來表示純物質組成的式子。 ★ 化學式種類很多，常見的有分子式、實驗式（簡式）、示性式、 結構式等。 ★ 分子式能表達一個分子中所含原子的種類和數目。如： ◎氦氣的分子式為：He （氦氣為單原子分子） ◎氫氣的分子式為：H2（氫氣為雙原子分子） ◎水的分子式為：H2O （水為1氧原子與2個氫原子組成的分子） ★ 註1：原子數目為1時省略。 ★註2：2 H2O表示有2個水分子即包括4個氫原子以及2個氧原子

  24. 5-3 原子的世界 5-3-4化學式 ★ 金屬元素是由許多金屬原子堆積而成，並不是以分子狀態存在， 故金屬的化學式是以元素符號表示即可，如銀的化學式即為 Ag。 ★ 鈉與氯形成的化合物也不是以分子狀態存在，而是鈉與氯堆積成 固體，故氯化鈉的化學式即以鈉及氯的最簡單整數比來表示 （NaCl）。 ★ 寫化學式時須將金屬元素符號寫在前面，非金屬元素符號寫在後 面，如氯與納形成的化合物其化學式為NaCl，氯與鈣形成的化 合物其化學式為CaCl2， ★ 中文名稱則和元素符號順序相反稱為氯化鈉、氯化鈣。

  25. 5-4 元素與週期表 5-4-1週期表 元素間的化學性質有一定的關聯。 ★ 俄國科學家 門得列夫依據原子量大小的順序排列， 提出最早的元素週期表。 ★ 莫色勒最早發展出原子序的觀念，而現在的元素週 期表就是依據原子序大小的順序排列而成的。 ★ 週期表中橫列稱為週期，共有七個週期；縱行稱為 族，共有十八個族，同族元素的化學性質相似。

  26. 5-4 元素與週期表 5-4-2鹼金族 ★ 鈉、鉀屬於週期表上第1族的元素，由於與水作用後分別產生氫 氧化鈉及氫氧化鉀，其水溶液為鹼性，故稱為鹼金屬，其相似性 質有： ◎常溫下固態、質軟，可用小刀切開，新切面具銀灰色金屬光澤。 ◎鈉、鉀的活性大，易與空氣中的氧氣及水蒸氣作用，故儲存在礦 物油中。 ◎鈉、鉀都能與水反應，並且能使酚酞指示劑由無色變成粉紅色。 ◎鉀與水作用劇烈，會放出大量的熱，使反應生成氫氣起火燃燒；而鈉與水也會反應，但不如鉀與水的反應劇烈。

  27. 5-4 元素與週期表 5-4-3鹼土金族 ★鎂、鈣、鋇是屬於週期表第2族的元素，由於常以化 合物狀態存在地殼中，且燃燒後溶於水可產生鹼性的水 溶液，故稱為鹼土金屬，其相似性質有： ◎氯化鎂、氯化鈣、氯化鋇等化合物分別和碳酸鈉溶液 混合反應，均產生白色的沉澱。 ◎鹼土金屬常以化合物狀態存在地殼中，且燃燒後氧化 物可溶於水，可產生鹼性的水溶液。

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