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

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

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 ℃ ) 、 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

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

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 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 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 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

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 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 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 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 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 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 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 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

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

週 期 表 週 期 表 19

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

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

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

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

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

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

“ 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

“ 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

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

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

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

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

練習：原子表示法 32

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

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

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

【 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 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

【 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

【 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

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

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