第五章 原子結構 6.1 什麼是元素？ 6.2 根據物理狀態來把元素分類 6.3 把元素分類為金屬和非金屬 6.4 元素的化學符號 第五章 原子結構 6.1 什麼是元素？ 6.2 根據物理狀態來把元素分類 6.3 把元素分類為金屬和非金屬 6.4 元素的化學符號 6.5 原子 6.6 原子的結構 6.7 原子序和質量數 6.8 同位數 6.9 原子的相對質量 6.10 電子排佈 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係 總結 概念圖 第六章 原子結構

6.1 什麼是元素? 什麼是元素? 6.1 什麼是元素?

元素是不能用化學方法分解為更簡單東西的純淨物質。 6.1 什麼是元素?

例子： 水 氫 + 電解 氧 水不是 元素 兩者皆是 元素 6.1 什麼是元素?

圖6.1 利用電解來把水分解為氫和氧。 6.1 什麼是元素?

利用電解把酸化水分解為氫和氧。 6.1 什麼是元素?

6.2 根據物理狀態來把元素分類 在常溫常壓下 11種是氣體 2 種是液體 其餘的都是固體 6.2 根據物理狀態來把元素分類

氯 (氣體) 硫(固體) 溴 (液體) 圖6.2 根據物理狀態來把元素分類。 6.2 根據物理狀態來把元素分類

P.4 例題 5.1

6.3 把元素分類為金屬和非金屬 金屬和非金屬 把元素分類還有一個重要方法，就是將它們分為金屬和非金屬兩個類別。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬 金屬和非金屬 把元素分類還有一個重要方法，就是將它們分為金屬和非金屬兩個類別。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

鐵 鉛 鋅 銀 錫 鈣 鎂 鋁 銅 金 鉑 鎳 圖6.4 大部分金屬都是銀白色的。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

金屬 汞 溴 非金屬 圖6.3 兩種液態元素 : 汞和溴。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

硫 磷 (紅) 磷 (黃) 碳 (石墨) 圖6.5 非金屬有各種顏色。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

非金屬 金屬 性質 在常溫常壓下的狀態 熔點和沸點 外觀 硬度和強度 延展性 密度 導熱性和導電性 不良的導熱體;非導電體 良好的導熱體和 低 通常較高 密度 易碎 (指固體而言) ;不具延展性 具延展性 延展性 硬度和強度都不一致 堅硬而強度高 硬度和強度 表面通常暗晦無光(指固體而言) ；有多種顏色 表面有光澤； 銀白色 外觀 通常較低 熔點和沸點 氣體或固體 (除了溴-呈液態) 固體 (除了汞 -呈液態) 在常溫常壓下的狀態 非金屬 金屬 性質 電纜 白熱的鎢絲 表6.1 金屬和非金屬的物理性質的典型分別。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

半金屬 同時擁有金屬和非金 屬的某些性質 例子 ︰硼和硅 性質介乎金屬和非金屬之間的元素 - 半金屬/類金屬 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

硼 硅 (矽) 圖6.6 半金屬的兩個例子 : 硼和硅 (矽)。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

測試某元素是金屬還是非金屬 - 最簡單但有效的方法便是測試它能否導電。 (a) (b) 6 V 電池 碳 (石墨) 棒 燈泡 坩堝 鱷魚夾 待測試固體 燈泡 碳 (石墨) 棒 坩堝 待測試粉狀固體 (或液體) + - 圖6.8 測試物質的導電性的實驗裝置。 (a) (b) - 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

測試那些元素能導電。 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

燈泡亮著 ! 金屬 非金屬 (除了石墨) 燈泡不會亮著 ! 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

P.7 測試站 6.3 把元素分類為金屬和非金屬

6.4 元素的化學符號 表6.2顯示了一些常見的金屬、非金屬和半金屬的化學符號。 6.4 元素的化學符號

表6.2 一些常見元素 (分類為金屬、半金屬和非金屬)的化學符號。 Zn Sn Na Ag K Pt Ni Hg Mn Mg Li Pb Fe Au Cu Co Cr Ca Be Ba Al Sulphur (硫) Phosphorus (磷) Oxygen (氧) Nitrogen (氮) Neon (氖) Iodine (碘) Hydrogen (氫) Helium (氦) Fluorine (氟) Chlorine (氯) Carbon (碳) Bromine (溴) Argon (氬) S P O N Ne I H He F Cl C Br Ar Silicon (矽) (硅) Boron (硼) Si B Zinc (鋅) Tin (錫) Sodium (鈉) Silver (銀) Potassium (鉀) Platinum (鉑) Nickel (鎳) Mercury (汞) Manganese (錳) Magnesium (鎂) Lithium (鋰) Lead (鉛) Iron (鐵) Gold (金) Copper (銅) Cobalt (鈷) Chromium (鉻) Calcium (鈣) Beryllium (鈹) Barium (鋇) Aluminium (鋁) Stannum Natrium Argentum Kalium Hydrargyrum Plumbum Ferrum Aurum Cuprum 化學符號 元素 拉丁文名字 非金屬 半金屬 金屬 表6.2 一些常見元素 (分類為金屬、半金屬和非金屬)的化學符號。 6.4 元素的化學符號

筆記 練習 原子序1-20的元素：

6.5 原子 什麼是原子? 什麼是原子? 6.5 原子

最小微粒 原子 能夠保持 元素性質 6.5 原子

銅線 放大多倍下的銅原子 圖6.10 一條短短的銅線含有數以兆計的銅原子。 圖6.10 一條短短的銅線含有數以兆計的銅原子。 (1兆 = 1 000 000 000 000，即1  1012) 6.5 原子

原子的大小與質量 原子實在細小得難以想像，從圖6.11中你便可知道原子有多細小了。 圖6.11 10個排成一直線的小球體的長度是5 cm，但140 000 000個氫原子排成一直線，長度才只有1 cm! 6.5 原子

元素和原子 每種元素只由一種原子組成。例如銀只由銀原子組成 ; 金只由金原子組成(圖6.12)。因此，元素的另一定義是: 銀線 金線 放大多倍下的銀原子 放大多倍下的 金原子 圖6.12 銀由銀原子組成 ; 金由金原子組成。 6.5 原子

由於不同的元素是由不同種類的原子組成，所以它們具有不同的性質。 元素是只由一種原子組成的物質。 由於不同的元素是由不同種類的原子組成，所以它們具有不同的性質。 6.5 原子

6.6 原子的結構 原子是由什麼組成? 電子 質子 中子 三種基本次 原子粒子 6.6 原子的結構

質子 (帶正電荷) 和中子 (中性) 集中在極細小的原子核內，而電子 (帶負電荷) 則繞著原子核運行。 原子是由質子、中子和電子組成。 質子 (帶正電荷) 和中子 (中性) 集中在極細小的原子核內，而電子 (帶負電荷) 則繞著原子核運行。 6.6 原子的結構

簡單的原子結構圖。 6.6 原子的結構

有關質子、中子和電子的一些資料 次原子粒子 符號 質量 ( g ) 相對質量 電荷 (相對於一個質子所帶電荷) 在原子內的位置 質子 p 1.6725 x 10-24 原子核內 中子 n 1.6748 x 10-24 原子核內 電子 e- 9.109 x 10-28 原子核外的空間 表6.3 三種基本次原子粒子的資料。 6.6 原子的結構

有關質子、中子和電子的一些資料 次原子粒子 符號 質量 ( g ) 相對質量 電荷 (相對於一個質子所帶電荷) 在原子內的位置 質子 p 1.6725 x 10-24 1 原子核內 中子 n 1.6748 x 10-24 1 原子核內 電子 e- 9.109 x 10-28 微不足道 (1/1837) 原子核外的空間 表6.3 三種基本次原子粒子的資料。 6.6 原子的結構

有關質子、中子和電子的一些資料 次原子粒子 符號 質量 ( g ) 相對質量 電荷 (相對於一個質子所帶電荷) 在原子內的位置 質子 p 1.6725 x 10-24 1 1+ 原子核內 中子 n 1.6748 x 10-24 1 原子核內 電子 e- 9.109 x 10-28 微不足道 (1/1837) 1- 原子核外的空間 表6.3 三種基本次原子粒子的資料。 6.6 原子的結構

質子、中子和電子構成不同種類的原子 不同種類的原子含有不同數目的質子、中子和電子。 中子 電子 質子 原子核 圖6.17 氦原子的結構圖 : 它有2個質子、2個中子和2個電子。 6.6 原子的結構

表6.4 20種最簡單的元素原子內質子、中子和電子的數目。 Ca 鈣 Calcium 19 K 鉀 Potassium 18 22 Ar 氬 Argon 17 Cl 氯 Chlorine 16 S 硫 Sulphur 15 P 磷 Phosphorus 14 Si 硅 Silicon 13 Al 鋁 Aluminium 12 Mg 鎂 Magnesium 11 Na 鈉 Sodium 10 Ne 氖 Neon 9 F 氟 Fluorine 8 O 氧 Oxygen 7 N 氮 Nitrogen 6 C 碳 Carbon 5 B 硼 Boron 4 Be 鈹 Beryllium 3 Li 鋰 Lithium 2 He 氦 Helium 1 H 氫 Hydrogen 電子數目 中子數目 質子數目 符號 原子 表6.4 20種最簡單的元素原子內質子、中子和電子的數目。 6.6 原子的結構

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 H He Li Be B C N O F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氫 氦 鋰 鈹 硼 碳 氮 氧 氟

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 氖 鈉 鎂 鋁 硅 磷 Ne 10 10 10 Na 11 12 11 Mg 12 12 12 Al 13 14 13 Si 14 14 14 P 15 16 15

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 氖 鈉 鎂 鋁 硅 磷 Ne 10 10 10 Na 11 12 11 Mg 12 12 12 Al 13 14 13 Si 14 14 14 P 15 16 15

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 氖 鈉 鎂 鋁 硅 磷 Ne 10 10 10 Na 11 12 11 Mg 12 12 12 Al 13 14 13 Si 14 14 14 P 15 16 15

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 氖 鈉 鎂 鋁 硅 磷 Ne 10 10 10 Na 11 12 11 Mg 12 12 12 Al 13 14 13 Si 14 14 14 P 15 16 15

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 氖 鈉 鎂 鋁 硅 磷 Ne 10 10 10 Na 11 12 11 Mg 12 12 12 Al 13 14 13 Si 14 14 14 P 15 16 15

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 氖 鈉 鎂 鋁 硅 磷 Ne 10 10 10 Na 11 12 11 Mg 12 12 12 Al 13 14 13 Si 14 14 14 P 15 16 15

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 硫 氯 氬 鉀 鈣 S 16 16 16 Cl 17 18 Ar 18 22 18 K 19 20 19 Ca 20 20 20

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 硫 氯 氬 鉀 鈣 S 16 16 16 Cl 17 18 Ar 18 22 18 K 19 20 19 Ca 20 20 20

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 硫 氯 氬 鉀 鈣 S 16 16 16 Cl 17 18 Ar 18 22 18 K 19 20 19 Ca 20 20 20

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 硫 氯 氬 鉀 鈣 S 16 16 16 Cl 17 18 Ar 18 22 18 K 19 20 19 Ca 20 20 20

元素週期表中首 20 個元素的原子 原子 符號 質子數目 中子數目 電子數目 硫 氯 氬 鉀 鈣 S 16 16 16 Cl 17 18 Ar 18 22 18 K 19 20 19 Ca 20 20 20

原子是電中性的 質子數目 電子數目 = 電中性的 原子是電中性的，所以質子數目和電子數目相同。 6.6 原子的結構

6.7 原子序和質量數 原子序 某元素的原子序是該元素原子內的質子的數目。 6.7 原子序和質量數

He X 例子 質量數 4 2 原子的質量數是原子的中子數目與質子數目的總和。 A Z 質量數 = 質子數目 + 中子數目 質量數 原子符號 原子序 原子序 = 質子數目 = 中性原子的電子數目 6.7 原子序和質量數

練習 - 填表：

6.8 同位素 什麼是同位素? 6.8 同位素

1. 同一元素的 不同原子 3. 不同數目的中子 2. 相同數目的質 子和電子 6.8 同位素

2 1 H n e - p 數目 同位素 1 1 2 1 3 1 表6.5 氫的三種同位素的質子、電子及中子數目。 6.8 同位素

1 1H 2 1H 電子 質子 中子 3 1H 圖6.19 氫的三種同位素。 6.8 同位素

同位素的相對豐度 大部分元素都由一種或以上同位素組成。 6.8 同位素

氫 碳 氧 鈉 氯 同位素在自然界的豐度百分比(%) 質量數 原子序 同位素 元素 75.4 24.6 35 37 17 100 23 11 Cl 100 23 11 Na 鈉 99.76 0.04 0.20 16 18 8 O 98.892 1.108 極少量 12 13 14 6 C 氫 99.984 0.016 1 2 3 H 同位素在自然界的豐度百分比(%) 質量數 原子序 同位素 元素 氧 表6.6 自然界中一些元素的同位素。 6.8 同位素

相同的質子和 電子數目 不同的中 子數目 物理性質有 少許差別 比較不同的同位素的性質 同一元素的同位素原子 相同的質子和 電子數目 相同的化學性質 不同的中 子數目 物理性質有 少許差別 6.8 同位素

6.9 原子的相對質量 相對同位素質量 碳-12標度 科學家選用了碳-12同位素 (含有6個質子和6個中子) 作為標準原子。 6.9 原子的相對質量 相對同位素質量 碳-12標度 科學家選用了碳-12同位素 (含有6個質子和6個中子) 作為標準原子。 根據12C = 12.000 00標度， 6.9 原子的相對質量

6.9 原子的相對質量 相對同位素質量 碳-12標度 科學家選用了碳-12同位素 (含有6個質子和6個中子) 作為標準原子。 6.9 原子的相對質量 相對同位素質量 碳-12標度 科學家選用了碳-12同位素 (含有6個質子和6個中子) 作為標準原子。 根據12C = 12.000 00標度， 相對同位素質量  質量數 6.9 原子的相對質量

相對原子質量 元素的相對原子質量受兩個因素影響︰ (1) 元素中各天然同位素的相對同位素質量 (2) 元素中各同位素在自然界的豐度 (1) 元素中各天然同位素的相對同位素質量 (2) 元素中各同位素在自然界的豐度 某元素的相對原子質量是該元素各天然同位素的相對同位素質量 (根據12C = 12.000 00標度) 的加權平均數。 6.9 原子的相對質量

相對原子質量 = a%  MA + b%  MB + c%  MC 如某元素有三種同位素，分別是A，B和C︰ 相對原子質量 = a%  MA + b%  MB + c%  MC a%、b%、c% = 同位素 A、 B和C的豐度百分比 MA 、 MB 、 MC = 同位素 A 、 B和C的同位素質量 6.9 原子的相對質量

e.g. 氯有兩種天然同位數，35Cl及37Cl，豐度分別為75%及25%，Cl的原子的相對質量 = 35 x 75 + 37 x 25 100 = 35.5

筆記 - 練習

6.10 電子排佈 電子排佈 電子在各電子層的排列方式稱為電子排佈 (或電子組態)。 Na 6.10 電子排佈

最多可容納的電子數目 (= 2n2 ) 2 8 18 32

鈉原子的電子排佈。 6.10 電子排佈

2, 8, 1 電子排佈的表示方法 數字表示法 我們可用數字寫出電子排佈情形。 鈉原子的電子排佈﹕ 各電子層的 第一層 第二層 第三層 各電子層的 第一層 第二層 第三層 電子數目︰ 圖6.23 用數字來表示鈉原子的電子排佈。 6.10 電子排佈

首二十種元素的電子排佈 原子序1 - 20元素原子的電子排佈 (用數字表示)。 6.10 電子排佈

圖示法 除了數字法外，電子排佈也可利用電子結構圖來表示。 Na 圖6.24 鈉原子的電子結構圖。 6.10 電子排佈

筆記 練習

P.20 測試站 No.2,3

6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係 氦 氖 氬 氪 氙 氡 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係 氦 氖 氬 氪 氙 氡 圖6.25 氦可用來填充氣船，因為它較空氣輕得多而且化學性質極不活潑。(氫雖然是最輕的氣體，但它極易燃，故不可用。) 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係

氦 氖 氬 氪 氙 氡 圖6.26 氬極不活潑，不會與燈泡內白熱的金屬燈絲反應。 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係

6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係 貴氣體的特別穩定性與其原子的電子排佈有著密切的關係︰ 氦 (He) 2 氖 (Ne) 2, 8 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係 貴氣體的特別穩定性與其原子的電子排佈有著密切的關係︰ 電子偶(即在唯一被電子佔據的電子層裡有兩個電子) 氦 (He) 2 氖 (Ne) 2, 8 氬 (Ar) 2,8, 8 氪 (Kr) 2,8,18, 8 氙 (Xe) 2,8,18,18, 8 氡 (Rn) 2,8,18,32,18, 8 八隅體 (即有八個最外層電子) 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係

貴氣體以外的元素原子通常都不太穩定，當達到八隅體或電子偶時，它們便會變得穩定。 氦 (He) 2 氖 (Ne) 2, 8 氬 (Ar) 2,8, 8 氪 (Kr) 2,8,18, 8 氙 (Xe) 2,8,18,18, 8 氡 (Rn) 2,8,18,32,18, 8 電子偶(即在唯一被電子佔據的電子層裡有兩個電子) 八隅體 (即有八個最外層電子) 6.11 貴氣體的穩定性與電子排佈的關係

完 第六章 原子結構

返回 問題6.4 表6.2 一些常見元素 (分類為金屬、半金屬和非金屬)的化學符號。 Zn Sn Na Ag K Pt Ni Hg Mn Mg Li Pb Fe Au Cu Co Cr Ca Be Ba Al Sulphur (硫) Phosphorus (磷) Oxygen (氧) Nitrogen (氮) Neon (氖) Iodine (碘) Hydrogen (氫) Helium (氦) Fluorine (氟) Chlorine (氯) Carbon (碳) Bromine (溴) Argon (氬) S P O N Ne I H He F Cl C Br Ar Silicon (矽) (硅) Boron (硼) Si B Zinc (鋅) Tin (錫) Sodium (鈉) Silver (銀) Potassium (鉀) Platinum (鉑) Nickel (鎳) Mercury (汞) Manganese (錳) Magnesium (鎂) Lithium (鋰) Lead (鉛) Iron (鐵) Gold (金) Copper (銅) Cobalt (鈷) Chromium (鉻) Calcium (鈣) Beryllium (鈹) Barium (鋇) Aluminium (鋁) Stannum Natrium Argentum Kalium Hydrargyrum Plumbum Ferrum Aurum Cuprum 化學符號 元素 拉丁文名字 非金屬 半金屬 金屬 表6.2 一些常見元素 (分類為金屬、半金屬和非金屬)的化學符號。 返回 問題6.4

返回 問題6.8

返回 問題6.11 氫 碳 氧 鈉 氯 同位素在自然界的豐度百分比(%) 質量數 原子序 同位素 元素 75.4 24.6 35 37 17 Cl 100 23 11 Na 鈉 99.76 0.04 0.20 16 18 8 O 98.892 1.108 極少量 12 13 14 6 C 氫 99.984 0.016 1 2 3 H 同位素在自然界的豐度百分比(%) 質量數 原子序 同位素 元素 氧 表6.6 自然界中 一 些元素的同位素。 返回 問題6.11

返回 問題6.14 表6.8 原子序1 - 20元素原子的電子排佈 (用數字表示)。