第一章 緒論 1-1 化學簡介 1-2 物質的變化與能量 1-3 化學簡史 1-4 化學與生活

1-1 化學簡介

物質的分類 (1) 物質 定義  三態 種類 具有質量、佔有空間且各具特性的東西 固態 (s)，例：H2O(s) [冰] 液態 (l) ，例：H2O(l) [水] 氣態 (g)，例：H2O(g) [水蒸氣] 元素 物質 化學 分離 純物質 物理 分離 化合物 種類 均勻混合物 混合物 非均勻混合物

物質三態 固態 熔化 昇華 凝固 凝華 凝結 液態 氣態 汽化 吸熱反應  熔化、汽化、昇華 放熱反應  凝固、凝結、凝華

純物質與混合物 純物質  混合物  例：含有泥沙與食鹽的混合物，試以物理方法分離之？ 解：(1) 溶解：利用泥沙/食鹽 對水溶解度的不同 由單一種分子、原子或離子化合物所組成的物質，具有固定組成與性質 混合物  兩種或兩種以上的純物質混合而成，無固定組成及性質，各成分仍保有各自的特性 例：含有泥沙與食鹽的混合物，試以物理方法分離之？ 解：(1) 溶解：利用泥沙/食鹽 對水溶解度的不同 (2) 過濾：利用溶質顆粒/濾紙孔隙 大小不同 (3) 結晶：利用溶質/溶劑 沸點不同

元素 元素  定義  數目 分類  同一種原子所組成的物質，無法再用化學方法分解出其他物質 已確認有112種元素，自然界存在有88種 種類 說明 金屬 固態  中文命名為”金”字旁，例：銅、鐵… 液態  汞(水銀) 非 固態  中文命名為”石”字旁，例：碳、矽… 液態  溴 氣態  中文命名為”气”字旁，例：氫、氧… 以分子形式存在，可分為： 單原子分子：惰性氣體(VIII A族) 雙原子分子：H2、O2、N2、鹵素(VII A族) 多原子分子：臭氧(O3)、白磷(P4)、斜方硫(S8) 元素

化合物  定義  數目 分類  化 合 物 兩種或兩種以上的元素依一定質量比例相結合而成的物質 百萬種以上 種類 組成 粒子 粒子間 吸引力 舉例 分子 化合物 氫鍵 凡得瓦力 酸：硫酸(H2SO4) … 有機小分子：乙醇(C2H5OH) … H2O、CO2、SO2… 離子 離子鍵 鹼：氫氧化鈉(NaOH) … 鹽：食鹽(NaCl)… 網狀 固體 原子 共價鍵 石英(SiO2)、石墨(C)…

例題 1-1 如何將水(H2O)分解成其成份元素氫與氧？ 解：利用化學方法，如：電解法，通入直流電於水中，則在正極產生氧氣(O2)及負極產生氫氣(H2)，方程式為： 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g) 電解

均勻/非均勻 混合物 混 合 物 均勻  混合物 非均勻  混合物 定義 混合成單一相態者，又稱為溶液 分類 固態溶液：混合後之相態為固體者，如：K金、青銅 液態溶液：混合後之相態為液體者，如：糖水、碘酒 氣態溶液：混合後之相態為氣體者，如：空氣、瓦斯 混 合 物 非均勻 混合物  混合成兩種相態者，如：岩石、土壤

1-2 物質的變化與能量

物質的分類 (2) 物質 變化 能量  性質  物理變化 化學變化 核變化 無論何種變化，均涉及能量的轉變，可依物質變化的種類而有不同的能量範圍 物質 性質  性質 定義 舉例 物理 不發生化學變化下，以 感官或儀器測量的性質 顏色、密度、熔點、 沸點、溶解度、導電度… 化學 發生化學變化時，所表 現出的特性 酸鹼性、可燃性、助燃 性、氧化性、還原性…

物質的變化與能量 變化 判斷 分 結果 子 原 能量 舉例 物理變化 化學變化 核變化 無新物質生成 有新物質生成 有新原子生成 種類不變 分子間距離改變 分子間引力改變 原 數目不變 排列不變 排列改變 種類改變 能量 ＜100 kJ/mol 102~103 kJ/mol ＞108 kJ/mol 舉例 三態變化 溶解 分餾 通電發光 生鏽、燃燒 電解 沈澱 酸鹼中和 核融合 核分裂

1-3 化學簡史

化學簡史 (1) 年代 人物 記事 遠古 火的使用 西元前400年 亞里斯多德(希臘) 四元素論 中古世紀 中國：煉丹術 西方：煉金術 1774年 卜利士力(英) 發現氧氣 18世紀 拉瓦節(法) 質量守恆定律 燃燒是氧化反應 1803年 道耳吞(英) 原子說 1811年 亞佛加厥(義) 分子說 1869年 門得列夫(俄) 利用原子量提出元素週期表

化學簡史 (2) 年代 人物 記事 1897年 湯木生(英) 發現電子 1911年 拉塞福(英) 確立原子模型 發現質子 1913年 莫士勒(英) 元素X光波長與原子序概念 波耳(丹麥) 氫原子結構理論 1923年 路以士(美) 八隅體規則 1926年 量子力學創立 1932年 查兌克(英) 發現中子

1-4 化學與生活

化學與生活 生活的便利 環境的破壞 食：食物保存、農藥使用… 衣：人造纖維、人造皮革… 住：磚瓦燒結、混凝土改良、鋼鐵提煉… 行：合金、橡膠、化石燃料… 育樂：醫藥、營養品、油墨、影音視聽… 環境的破壞 酸雨 溫室效應 臭氧層破洞 水質優養化

現代化學研究與應用 原子與分子微觀世界： 放射元素研究：核反應 無機化學： 有機化學 X射線及中子繞射法、電子顯微鏡 發電、軍事、醫學、地質 酸鹼鹽合成、人造寶石、半導體、超導體 有機化學 塑膠、橡膠、纖維 藥品，如：阿斯匹靈、維生素、抗生素…

科學家小傳-伍德華 (1917~1979) 1917年出生於美國 合成化學和理論化學兩方面都有劃時代的成果 1944年：合成奎寧 1951年：合成人工類固醇 1960年：合成人工葉綠素 1965年：提出分子軌道對稱守恆原理，又稱伍德沃德-霍夫曼規則，是有機化學中最重要的理論，同年獲得諾貝爾化學獎