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6-2 元素的分類 學習目標學習目標學習目標學習目標  金屬與非金屬  週期表 1. 可能的分類很多,可依據顏色、符號 、 順序 … 討 論 教 室 討 論 教 室 取一副撲克牌,比較每張牌的差異後,進行分類 可分成幾類?分類的依據為何? 2.

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1 6-2 元素的分類 學習目標學習目標學習目標學習目標  金屬與非金屬  週期表 1

2 可能的分類很多,可依據顏色、符號 、 順序 … 討 論 教 室 討 論 教 室 取一副撲克牌,比較每張牌的差異後,進行分類 可分成幾類?分類的依據為何? 2

3 元素的分類  物理性質:金屬、非金屬  狀態:固態、液態、氣態  化學性質:  Ⅰ A : Li 、 Na 、 K 、 Rb 、 Cs 、 Fr 鋰、鈉、鉀、 銣、銫、鍅  Ⅱ A : Be 、 Mg 、 Ca 、 Sr 、 Ba 、 Ra 鈹、 鎂 、鈣、 鍶、鋇、 鐳  Ⅶ A : F 氟、 Cl 氯、 Br 溴、 I 碘、 At 砈  Ⅷ A : He 、 Ne 、 Ar 、 Kr 、 Xe 、 Rn 氦、 氖 、氬、 氪、 氙、氡 3

4 金屬 金屬光澤 1. 有金屬光澤 → 常為銀白色、金 ( 黃色 ) 、銅 ( 紅色 ) 固態 2. 常溫下為固態 → 汞為液態 ( 熔點 -38.9 ℃ ) 、 銫 (28 ℃ ) 、鎵 (29.8) ℃ 高沸點高熔點  多數金屬具有高沸點與高熔點 電、熱良導體 3. 為電、熱良導體 → 銀最佳 、 銅 次之 延展性 4. 具良好延展性 → 金最佳  可拉成細絲或壓成薄片 高熔點 5. 有較高熔點 → 鎢最高 4

5 非金屬 5 顏色熔點沸點差異很大, 1. 常溫常壓下,顏色、熔點和沸點差異很大, 固、液、氣態 有固、液、氣態 → 溴唯一液態非金屬 2. 不具延展性 2. 不具延展性 → 易破碎 3. 沒有金屬光澤 4. 熔點、沸點較低 不良導體 5. 電、熱不良導體 → 石墨可導電 紅磷 溴 氯

6 非金屬 6  顏色差異很大  固:硫 ( 黃 ) 、碘 ( 紫 ) 、紅磷 ( 暗紅 )… 碳  鑽石 ( 無 ) 、石墨 ( 黑 ) 碳  鑽石 ( 無 ) 、石墨 ( 黑 )  液:溴 ( 暗紅 )  氣:大多無色、氯 ( 黃綠色 ) 、氟 ( 淡黃色 )… 紅磷 溴 氯 紅磷:由白磷隔絕空氣加熱至 230 ℃~ 300 ℃而成,紅色色澤,當作火柴原料之一

7 7 碳 C  性質:多以鑽石和石墨形式存在,性質大不同 唯一  石墨:黑色,可導電之非金屬 ( 唯一 ) 硬度很大  鑽石:透明無色,硬度很大,不導電  用途  乾電池電極  筆芯  活性炭 ( 椰子樹纖維 ) : 多孔,可吸附雜質  濾心、口罩 同素異形體

8 8 硫 S  性質  無臭、無味、質脆  黃色固體,不溶於水  俗稱硫磺,存在火山及溫泉區  用途  可製造硫酸及火藥  二氧化硫:無色具刺激性, (SO 2 ) 酸雨主因

9 9 矽 Si  性質 僅次於氧  地殼中含量第二多 ( 僅次於氧 )  常以二氧化矽或矽酸鹽存在  用途  電晶體或矽晶圓 加工布滿精細電路  秘密  石英、沙子、玻璃含有二氧化矽

10 金 Au  性質  金黃色  金黃色光澤,俗稱黃金 白金 (Pt)  延展性最佳  質地柔軟,可長久保存  不易生鏽 ( 活性小 )  用途  錢幣、飾物  導線 ( 電子產品內 )  K 金 ( 加入銅或銀以增加硬度 ) ,純金 24K 金 10

11 11 銀 Ag  性質  銀白色光澤  導電、導熱性 第一名  用途  錢幣、飾物、高級餐具 溴化銀 (AgBr)  照片底片:溴化銀 (AgBr)  到溫泉避免戴銀飾 硫化氫易與銀反應  含有硫化氫氣體 (H 2 S) ,易與銀反應, 硫化銀 (Ag2S) 的黑色斑點 表面生成硫化銀 (Ag2S) 的黑色斑點 區別鍍銀或純銀 ??

12 12 銅 Cu  性質 紅銅  紅 ( 棕 ) 色光澤,俗稱紅銅  導電性良好,僅次於銀  可形成合金 ( 混合物 )  用途  電線  青銅 ( 銅+錫 ) :雕像、藝術品、餐具 …  耐腐蝕性、耐磨性、鑄造性;人類使用最久的金屬材料  黃銅 ( 銅+鋅 ) :樂器 ( 鑼、鈸、鈴、號 ) 、水龍頭 …

13 13 鋁 Al  性質  銀白色光澤  含量最多之金屬 緻密  活性大,緻密氧化鋁成保護層  鎂鋁合金:質輕強度佳, 密度小,不易生鏽  導熱性良好  用途  鋁門窗、鋁罐  3C 用品外殼、飛機  鋁箔 鋁箔包的材質是由一層鋁箔、兩層紙、四層塑膠所合成, 這七層材質要用聚合劑黏貼,因此防止滲漏效果很好。 (氧>矽>鋁>鐵)(氧>矽>鋁>鐵)

14 14 鐵 Fe  性質  用途  生鐵:鑄鐵 ( 熔融金屬,倒入模子冷卻成型 )  鋼:宜鑄宜鍛。 ex. 菜刀、汽車鋼板、鋼索、製造樂器  熟鐵:鍛鐵 ( 加熱未熔融,搥打成型 )  不銹鋼:鎳、鉻、鋼。 ex. 廚具、餐具、醫療器材  鎢鋼:鎢、鋼。 ex. 鑽頭、彈頭

15 15 汞 Hg  性質  常溫下,液態  常溫下,液態金屬,俗稱水銀  熱膨脹均勻,密度大  汞蒸氣及化合物有毒性  用途  溫度計、氣壓計 汞蒸氣  日光燈內有 汞蒸氣 氧化汞  水銀電池內含有 氧化汞

16 16 鈦 Ti  性質  與氧反應形成保護膜  具優良耐酸性  用途  鈦白粉:無毒白色粉末 油漆、立可白 …  鈦合金:質輕堅固 植牙、人工骨骼、飛機 高爾夫球桿 ( 鎳鈦合金,質輕堅固 ) 二氧化鈦

17 17 鎢 W  性質  銀白色光澤  質地堅硬  熔點最高 (3415 ℃ ) 之金屬  用途  燈絲  碳化鎢,硬度次於鑽石,可用於鑽孔、研磨

18 想一想  亦茜撿到一根長約 20 公分的黑色圓棒,想知道 是金屬還是非金屬,應如何檢驗?  會不會導電 ? 用刀刮刮看 ? 加熱 ? 1. 金屬:硬度大,不易被刀刮傷 2. 非金屬:除石墨以外,其餘不會導電 3. 石墨:用刀刮,會有金屬光澤

19 週 期 表 週 期 表 19

20 如何分類元素 ? ?  金屬和非金屬 1. 物理性質 質量、密度、顏色 導電性、延展性 2. 化學性質 與水反應 與稀鹽酸反應  實驗 6-1 一些金屬元素的簡單分類 20

21 鈉 Na & 鉀 K  第 1 族元素 ( 鹼金族 ) 固態、質軟 1. 常溫下,固態、質軟 2. 外觀  灰白色;新切面  銀白色光澤 3. 密度小於水  浮 石油 4. 與水反應: ( 保存於石油中 )  鈉 + 水  氫氧化鈉 + 氫氣 + 熱 [ 鹼性 ] [ 起火燃燒 ] 鹼性 變紅色  反應後,水溶液呈鹼性 ( 無色酚酞指示劑變紅色 ) 更劇烈  鉀反應更劇烈 5. 與稀鹽酸反應:也產生氫氣,更劇烈 6. 活性大: 隨原子序越來越大  鍅 Fr ( 具放射性 ) 21

22 鋁 Al 、鐵 Fe ( 外觀  黑色 ) 、鋅 Zn 固態、質硬 1. 常溫下, 固態、質硬 2. 外觀  銀灰色;新切面  銀白色光澤 3. 密度大於水  沉 4. 與水 不反應 : 呈中性,無色酚酞不變色 5. 與稀鹽酸 可反應  鋁、鋅反應劇烈  鐵反應較緩慢 22

23 銅 Cu 固態、質硬 1. 常溫下,固態、質硬 暗紅紅 ( 棕 ) 2. 外觀  暗紅色;新切面  紅 ( 棕 ) 色光澤 沉 3. 密度大於水  沉 不 4. 與水或稀鹽酸 都不反應: 中不  呈中性,無色酚酞不變色 23

24 實驗 6-1 一些金屬元素的簡單分類 如何分類元素 ? ?  依鈉、鉀、鋁、鐵、銅、鋅六種金屬  與水或鹽酸的反應性質作分類 水鈉鉀  第一類 : 會和水反應 ex. 鈉、鉀 鹽酸  第二類 : 不會和水反應,但是會和鹽酸起反應 鋁鐵鋅 ex. 鋁、鐵、鋅 銅  第三類 : 不會和水、鹽酸反應 ex. 銅 24 酚酞指示劑:酸性溶液 — 無色 鹼性溶液 — 紅色

25 想一想 ( 課本 p.173)  分別對甲、乙、丙、丁金屬進行實驗,如下表。 依據表中紀錄,哪些金屬性質最相似?為什麼? 操 作 項 目甲乙丙丁 放入水中 浮在水面, 有劇烈反應 沉入水中, 沒有反應 沉入水中, 沒有反應 沉入水中, 沒有反應 放入鹽酸中產生氣體 氧化物溶於水 後,滴入酚酞 呈紅色 水溶液加入碳 酸鈉 透明澄清產生白色沉澱 透明澄清 乙、丙;物理性質和化學性質的相似性較大。 25

26 “ 最早 ” 週期表 門得列夫  1869 年,俄國科學家門得列夫 原子量大小  依原子量大小排列  化學性質相似的元素有週期性變化  成功預測未發現元素 (鎵、鈧、鍺)  問題: 少數元素與預測規律性不符 碘、碲的性質不類似同族 元素,兩者須要對調位置 26

27 “ 現今 ” 週期表  1913 年,英國科學家莫色勒 質子數原子序  將元素依質子數(原子序)由小至大排列 由左至右,由上而下  經科學家不斷修改後,仍有新元素被發現 橫列  週期:橫列,共有 7 個週期  同週期元素,其化學性質不同  不同週期元素,其性質由左而右,週期性改變 縱行  族:縱行,共有 1~18 族  同族元素,其化學性質相似 27

28 鹼金族 週期 ( 橫 ) 族(縱)族(縱) 鈍氣、惰性 或稀有氣體 ( 化性安定 ) X 金屬 ---------------------  非金屬 28

29 IA IIA 1A 2A 29 IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA 3A 4A 5A 6A 7A 8A A 族元素 B 族元素

30 鈉 Na & 鉀 K  第 1 族元素 ( 鹼金族 ) 固態、質軟 1. 常溫下,固態、質軟 2. 外觀  灰白色;新切面  銀白色光澤 3. 密度小於水  浮 石油 4. 與水反應: ( 保存於石油中 )  鈉 + 水  氫氧化鈉 + 氫氣 + 熱 [ 鹼性 ] [ 起火燃燒 ] 鹼性 變紅色  反應後,水溶液呈鹼性 ( 無色酚酞指示劑變紅色 ) 更劇烈  鉀反應更劇烈 5. 與稀鹽酸反應:也產生氫氣,更劇烈 6. 活性大: 隨原子序越來越大  鍅 Fr ( 具放射性 ) 30

31 原子表示法  週期表:  最大意義  元素之間的分類關係  原子序排定元素的位置來推測其化學性質  科學家以 的符號來標示原子種類 元素符號 質量數 = 原子核內質子數 + 中子數 原子序 = 質子數 = 核外電子數 元素符號 質量數 原子序 31

32 練習:原子表示法 32

33 其他常見粒子  33 原子序 = 質子數 = 電子數 質量數 = 質子數 + 中子數

34 同位素: 相 同 週期表 位 置的不同元 素  同位素:相同質子數,不同中子數  不同質量數 ( 相同電子數 ) 質子數 111 電子數 111 中子數 012 質量數 123 氧的同位素: 碳的同位素: 34 氫 or

35 想一想  若科學家發現一新元素,經檢測其原子序為 118 , 若以週期表預測時,該元素的位置與性質為何? 週期表依原子序分成 7 列 18 行  118 位在第 18 族上 預測性質: 氣態、化學性質穩定、不易反應、以單原子分子存在 35

36 【 93. 基測 ( 一 ) 】  媽媽拿給阿寶一條項鍊,並告訴她:「這條項鍊是由一種金屬打造成 的,這金屬可能是鉛、鐵、鋅或鋁,妳可以試驗看看。」於是阿寶做 了下列試驗: (1) 用電子天平測得其質量為 31.60 g 。 (2) 將它放入盛水 20.0 mL 的量筒中,見它完全沉入水中,且水面上升至 24.0 mL 。 (3) 從項鍊上取一小片金屬放入 1.0 M 鹽酸中,發現金屬表面冒出氣泡。 阿寶又查出鉛、鐵、鋅及鋁之密度分別為 11.4 、 7.9 、 7.1 和 2.7g / cm3 ,且這四種金屬皆可與酸反應。由這些資料阿寶終於知道這條項鍊的 成分了。 1. 打造此項鍊的金屬最可能為下列何者? (A) 鉛 (B) 鐵 (C) 鋅 (D) 鋁 2. 此項鍊的一小部分在鹽酸中反應,產生的氣體為下列何者? (A) 氫氣 (B) 氧氣 (C) 氯氣 (D) 二氧化碳。 36

37 【 96. 基測 ( 二 ) 】  某元素 X 之原子結構如下圖所示, 、 、 分別表示質子、中子、電子,則此 元素應為下列何者? 37 質子數=原子序= 6 中子數= 8 質量數= 6 + 8 = 14

38 【 95. 基測 ( 二 ) 】  已知某原子 X 之質子和中子的數目分別為 4 與 5 則此原子所形成的離子 X 2 + 應具有的電子數目 為多少? (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 6 38  電中性原子 X : X 原子電子數= X 原子質子數= 4  離子 X 2 + X 離子比 X 原子少 2 個電子  質子數 = 4 、電子數 = 2

39 離子  原子只會 ” 得失電子 ”  陽離子:丟電子 ( 質子數>電子數,帶正電 ) ex. Na + 、 Ca 2+ 、 Al 3+ ……. IA, IIA, IIIA 容易失去電子  陰離子:拿電子 ( 質子數<電子數,帶負電 ) ex. N 3- 、 O 2- 、 Cl - …… VA, VIA, VIA 容易得到電子 39

40 IA IIA 1A 2A 40 IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA 3A 4A 5A 6A 7A 8A A 族元素 易失去電子 易得到 電子 單 獨 存 在 +1 +2+3 +4 -3 -2 -1 0


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