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普通化學
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CH 5 離子與分子 化合物 Ionic and Molecular compouds
5.1 離子:電子轉移 5.2 寫出離子化合物的化學式 5.3 離子化合物的命名 5.4 多元子離子 5.5 分子化合物:共用電子 5.6 陰電性與建的極性 5.7 分子的形狀與急性 5.8 化合物的吸引力
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5.1 離子:電子轉移 少量的金屬導致寶石產生不同的顏色。 153 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 除了鈍氣之外,大部分的元素都容易與其他元素結合而生成化合物,此乃因為鈍氣特別穩定,它們僅在極端條件下形成化合物。鈍氣的穩定性是由於它填滿 價電子能階。 八隅體規則(octet rule)讓我們瞭解原子互相鍵結而生成化合物的關鍵所在。 154 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 154 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 154 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 陽離子:失去電子 Positive Ions: Loss of Electrons
5.1 離子:電子轉移 陽離子:失去電子 Positive Ions: Loss of Electrons 在離子鍵結中,原子藉由失去或得到電子達到八隅體,因而生成帶有電荷的離子。因為 1A(1)、2A(2) 和 3A(13) 族金屬的游離能較低,所以這些金屬原子可以很容易的失去它們的價電子,也因此金屬原子獲得與鈍氣相同的電子排列(通常為 8 個價電子);經由失去電子,金屬原子形成帶正電荷的離子(ion)。 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 在下圖中,鈉原子失去單一的價電子,剩下的 10 個電子與氖的電子組態相同,但原子核內仍有 11 個帶正電的質子,此時鈉原子不再維持電中性。離子具有不同的質子數(正電荷)與電子數(負電荷)而造成的電荷,稱為離子電荷(ionic charge)。具有 1+ 價離子電荷的鈉離子,電荷通常寫在元素符號的右上角,表示成 Na+。鈉離子因失去第三層能階的外層電子,而變得較鈉原子小。金屬的正電荷離子稱為陽離子(cation),並以該元素名稱命名。 155 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 155 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 鎂是 2A(2) 族的金屬,經由失去 2 個價電子可形成帶 2+ 價離子電荷的鎂離子。金屬離子以其元素名稱命名,因此 Mg2+ 命名為鎂離子。 155 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 陰離子:獲得電子 Negative Ions: Gain of Electrons
5.1 離子:電子轉移 陰離子:獲得電子 Negative Ions: Gain of Electrons 5A(15)、6A(16) 和 7A(17) 族非金屬原子的游離能較高。在離子化合物中,跟失去電子相比,非金屬原子獲得一個或多個價電子來達到穩定的電子組態。經由獲得電子,非金屬原子形成帶負電荷的離子。 156 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 例如氯原來有 7 個價電子,當它獲得 1 個電子時,即可形成八隅體,此時氯原子有 18 個電子,其原子核中有 17 個質子,氯原子不再維持電中性,即形成帶有 1- 價離子電荷的氯離子,表示為 Cl-。帶負電的離子稱為陰離子(anion),非金屬離子的英文命名通常是將元素名稱的結尾改為 ide。 156 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 156 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 156 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.1 離子 a. 請寫出具有 7 個質子和 10 個電子的離子符號及名稱。
範例 5.1 離子 a. 請寫出具有 7 個質子和 10 個電子的離子符號及名稱。 b. 請寫出具有 20 個質子和 18 個電子的離子符號及名稱。 解 157 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 離子電荷依族數而定 Ionic Charges from Group Numbers
5.1 離子:電子轉移 離子電荷依族數而定 Ionic Charges from Group Numbers 現在我們可由族數來決定大部分離子的離子電荷。 1A(1) 族的原子失去一個電子生成 1+ 價的離子,2A(2) 族的原子失去二個電子生成 2+ 價的離子,3A(13) 族的原子失去三個電子生成 3+ 價的離子。 157 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 在離子化合物中,7A(17) 族的原子獲得一個電子生成 1- 價的離子,6A(16) 族的原子獲得兩個電子生成 2- 價的離子,5A(15) 族的原子獲得三個電子生成 3- 價的離子。 4A(14) 族非金屬元素通常不形成離子;但是 4A(14) 族的金屬 Sn 和 Pb 易失去電子生成正離子。表 5.2 列出一些典型元素常見單原子的離子電荷。 157 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 158 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.2 寫出離子符號 對於元素鋁和氧: a. 確認它們是金屬或非金屬。 b. 寫出每一個元素的價電子數。 c. 寫出它們必須失去或得到多少個電子才能符合八隅體規則。 d. 寫出它們含有離子電荷的離子符號及名稱。 解 158 第 5 章 離子與分子化合物
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5.1 離子:電子轉移 159 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 離子:電子轉移 1. 下列元素其原子必須失去多少個電子,才能達到鈍氣的電子組態: a. Li b. Ca c. Ga d. Cs e. Ba 2. 請寫出下列元素生成離子時失去或得到的電子數。 a. 鍶 b. 磷 c. 7A(17) 族 d. 鈉 e. 溴 3. 請依照以下給予的質子數和電子數,寫出此離子的符號: a. 3 個質子,2 個電子 b. 9 個質子,10 個電子 c. 12 個質子,10 個電子 d. 26 個質子,23 個電子 4. 請寫出下列離子的符號: a. 氯離子 b. 銫離子 c. 硫離子 d. 鐳離子 159 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 離子化合物(ionic compounds)包含陽離子及陰離子,在具有相反電荷的離子間,因靜電吸引力彼此互相吸引而形成離子鍵(ionicbonds)。其中,金屬失去電子形成陽離子;非金屬獲得電子形成陰離子。鈍氣雖為非金屬,但因有穩定的電子組態而不形成化合物。 160 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 離子化合物的性質 Properties of Ionic Compounds
5.2 寫出離子化合物的化學式 離子化合物的性質 Properties of Ionic Compounds 離子化合物(如 NaCl)的物理及化學性質與原來元素狀態時之性質大不相同。如鈉金屬柔軟且具金屬光澤、氯是黃綠色的有毒氣體,但當帶正電及帶負電的離子反應結合後,即生成堅硬白色透明晶體的食鹽,即 NaCl,這是我們飲食中很重要的一個物質。 160 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 NaCl 的結晶中,每個 Na+ 離子旁邊圍繞 6 個 Cl- 離子,每個 Cl - 離子旁邊也圍繞 6 個 Na+ 離子(圖 5.1)。由於陰陽離子間彼此吸引力很強,因此造成離子化合物的高熔點。例如 NaCl 的熔點為801℃ ,在室溫下離子化合物為固態。 160 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 圖 5.1 鈉元素和氯元素反應生成離子化合物氯化鈉,也就是食鹽。圖中將 NaCl 的結
5.2 寫出離子化合物的化學式 圖 5.1 鈉元素和氯元素反應生成離子化合物氯化鈉,也就是食鹽。圖中將 NaCl 的結 晶放大,以及 NaCl 結晶中 Na1 與 Cl2 離子的堆積排列圖。 問:食鹽的 Na+ 和 Cl- 離子是何種型式的鍵結? 160 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 離子化合物的化學式 Formulas of Ionic Compounds
5.2 寫出離子化合物的化學式 離子化合物的化學式 Formulas of Ionic Compounds 由離子化合物的化學式(formula)可指出組成此化合物的離子種類及數目。通常化學式中離子電荷的總和為零,意即正電荷的總數等於負電荷的總數,例如由化學式 NaCl 可知,為求得穩定電子組態,化合物中包含失去一個價電子的鈉離子 Na+,和一個對應獲得一個電子的氯離子 Cl-。 雖然離子帶有正負電荷,但是離子電荷並未出現於化合物的化學式中。 161 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 161 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 化學式的下標數字 Subscripts in Formulas
5.2 寫出離子化合物的化學式 化學式的下標數字 Subscripts in Formulas 試想鎂和氯所形成的化合物,為了符合八隅體規則,Mg 原子失去 2 個價電子生成 Mg2+,2 個氯原子各獲得 1 個電子生成 2 個Cl-。因需要 2 個 Cl- 才能平衡 1 個帶正電的 Mg2+,故氯化鎂的化學式是 MgCl2,下標數字 2 表示必須有 2 個 Cl- 才能達到電荷平衡。 161 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 161 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 由離子電荷寫出離子化學式 Writing Ionic Formulas from Ionic Charges
5.2 寫出離子化合物的化學式 由離子電荷寫出離子化學式 Writing Ionic Formulas from Ionic Charges 由離子化合物之化學式中的下標,可得知陽離子與陰離子的個數;它們的總電荷必須為零,所以我們可以直接由陽離子和陰離子的離子電荷寫出化學式。假設我們要寫出一個包含 Na+ 及 S2- 的離子化合物,為了平衡 S2- 離子的離子電荷,化學式中必須有 2 個 Na+離子讓總電荷為零,所以化學式為 Na2S。 第 5 章 離子與分子化合物
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5.2 寫出離子化合物的化學式 書寫離子化合物的化學式時,陽離子寫在陰離子的前面,再以適當的下標數字表示離子的個數。 162
5.2 寫出離子化合物的化學式 書寫離子化合物的化學式時,陽離子寫在陰離子的前面,再以適當的下標數字表示離子的個數。 162 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.3 由離子電荷寫出化學式 利用離子電荷,寫出由鋰及氮反應所形成的離子化合物之化學式。 解 162 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 寫出離子化合物的化學式 5. 下列各組元素中,哪些可形成離子化合物? a. 鋰和氯 b. 氧和溴 c. 鉀和氧
問題 寫出離子化合物的化學式 5. 下列各組元素中,哪些可形成離子化合物? a. 鋰和氯 b. 氧和溴 c. 鉀和氧 d. 鈉和氖 e. 銫和鎂 f. 氮和氟 6. 請寫出由下列離子所形成之離子化合物的化學式: a. Na+ 和 O2- b. Al3+ 和 Br- c. Ba2+ 和 N d. Mg2+ 和 F- e. Al3+ 和 S2- 7. 利用離子電荷,請寫出由以下所形成離子化合物的化學式: a. 鉀和硫 b. 鈉和氮 c. 鋁和碘 d. 鎵和氧 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 關於離子化合物的命名係先寫金屬離子,接著再寫非金屬離子,任何化合物的命名,金屬離子名稱和非金屬離子名稱之間要以空格分開。下標的個數則不用表示,因為經由電荷平衡的結果便可知道化合物中離子的個數(表 5.4)。 163 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 163 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.4 離子化合物的命名 請寫出離子化合物 Mg3N2 的命名。 解 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 具有不同電荷的金屬 Metals with Variable Charge
5.3 離子化合物的命名 具有不同電荷的金屬 Metals with Variable Charge 過渡元素的電荷卻不容易決定,因為它們可生成二種或二種以上的陽離子。過渡元素可失去最高能階的電子,有時也會失去較低能階的電子。 在某些離子化合物中,鐵以 Fe2+ 的形式存在;而在不同化合物中,它可能以 Fe3+ 形式存在。銅也有二種不同形式:Cu+ 及 Cu2+。 164 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 當一個金屬可以生成二種或二種以上的離子時,因為它具有不同的電荷(variable charge),所以無法由族數預測其離子電荷。 當金屬可能生成不同的離子時,化合物的命名系統必須能區別這些不同的陽離子。我們將離子電荷以羅馬數字表示,置於金屬元素的名稱之後,並且加上括弧。例如鐵的陽離子,Fe2+ 命名為鐵(Ⅱ),而 Fe3+ 命名為鐵(Ⅲ)。表 5.5 列出一些可生成一種以上離子的元素。 圖 5.2 列出了週期表中的一些離子。 164 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 164 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 不同電荷的決定 Determination of Variable Charge
5.3 離子化合物的命名 不同電荷的決定 Determination of Variable Charge 當我們命名離子化合物時,必須先判斷該金屬是典型元素或過渡元素。如果它是過渡元素,除了鋅、鎘和銀之外,我們必須將它的離子電荷,以羅馬數字表示在其命名之中;而離子電荷的計算是根據化學式中陰離子的負電荷而得。 165 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 例如,離子化合物 CuCl2,我們利用電荷平衡計算銅陽離子的電荷,因為有兩個氯離子,每個氯離子帶 1- 價,總負電荷為 2- 價,為了平衡此 2- 價,銅離子必須帶 2+價,也就是 Cu2+。 165 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 為了表示 2+ 價的銅離子 Cu2+,所以當我們命名此化合物時,我們將羅馬數字 (II) 置於銅之後,即:氯化銅 (II)〔copper(II) chloride〕。 165 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 圖 5.2 離子化合物中,金屬生成陽離子,非金屬生成陰離子。 問:離子化合物中,鈣、銅和氧何者為典型的離子?
5.3 離子化合物的命名 圖 5.2 離子化合物中,金屬生成陽離子,非金屬生成陰離子。 問:離子化合物中,鈣、銅和氧何者為典型的離子? 165 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.5 具有不同電荷之金屬離子,其離子化合物的命名
範例 5.5 具有不同電荷之金屬離子,其離子化合物的命名 防污漆中含有 Cu2O,將之塗在船底可防止藤壼和海藻的生長。請寫出 Cu2O 的命名。 解 166 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 166 第 5 章 離子與分子化合物
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5.3 離子化合物的命名 由離子化合物之名稱寫出化學式
5.3 離子化合物的命名 由離子化合物之名稱寫出化學式 Writing Formulas from the Name of an Ionic Compound 離子化合物的化學式可由其名稱寫出,名稱第一部分為離子化合物的金屬離子,名稱第二部分為非金屬離子,依據電荷平衡將所需要的下標數字加入。由離子化合物之名稱寫出化學式的步驟表示在範例 5.6 中。 166 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.6 寫出離子化合物的化學式 寫出氯化鐵(Ⅲ)〔iron(Ⅲ)chloride〕的化學式。 解 167 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 離子化合物的命名 8. 請寫出下列離子化合物的命名: a. Al2O3 b. CaCl2 c. Na2O d. Mg3P2 e. KI f. BaF2 9. 請寫出下列命名(若有必要,請標示羅馬數字): a. Fe2+ b. Cu2+ c. Zn2+ d. Pb4+ e. Cr3+ f. Mn 請寫出下列離子化合物的命名: a. SnCl2 b. FeO c. Cu2S d. CuS e. CdBr2 f. ZnCl2 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 離子化合物的命名(續) 11. 下列每一個化學式中,陽離子的符號為何?
問題 離子化合物的命名(續) 11. 下列每一個化學式中,陽離子的符號為何? a. AuCl3 b. Fe2O3 c. PbI4 d. SnCl2 12. 請寫出以下離子化合物的化學式: a. 氯化鎂 b. 硫化鈉 c. 氧化銅 (Ⅰ) d. 磷化鋅 e. 氮化金 (Ⅲ) f. 氟化鈷 (Ⅲ) 13. 請寫出下列離子化合物的化學式: a. 氯化鈷(Ⅲ) b. 氧化鉛(Ⅳ) c. 碘化銀 d. 氮化鈣 e. 磷化銅(Ⅰ) f. 氯化鉻(Ⅱ) 168 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 多原子離子(polyatomic ion)是一具有共價鍵結形成整體離子總電荷的原子集團。大部分的多原子離子是由非金屬元素所組成,如磷、硫、碳或氮等與氧原子鍵結而成。 幾乎所有多原子離子所帶的電荷為 1-、2- 或 3-,只有一個常見的多原子離子,即銨離子(NH4+)是帶正電。 茲將一些典型的多原子離子顯示於圖 5.3。 168 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 圖 5.3 許多物品含有多原子離子,多原子 離子是帶有離子電荷的原子集團。 問:硫酸根離子的電荷是多少? 168
5.4 多元子離子 圖 許多物品含有多原子離子,多原子 離子是帶有離子電荷的原子集團。 問:硫酸根離子的電荷是多少? 168 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 多原子離子的命名 Names of Polyatomic Ions
5.4 多元子離子 多原子離子的命名 Names of Polyatomic Ions 多原子離子的英文命名一般以 ate 結尾,而當其離子少一個氧原子時,則字尾將改為 ite。瞭解字尾的區分,有助於確認化合物中多原子離子的命名。 但此原則在氫氧根離子(OH-)和氰酸根離子(CN-)則為例外。 169 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 經由化學式、電荷以及表 5.7 中的粗體字離子名稱的確認,讀者應能夠推導出相關的離子。特別要注意的是:不管名稱尾端為 ate 離子或 ite 離子,其非金屬都具有相同的電荷。 169 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 169 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 含多原子離子的化合物 Compounds Containing Polyatomic Ions
5.4 多元子離子 含多原子離子的化合物 Compounds Containing Polyatomic Ions 多原子離子不可以單獨存在,任何多原子離子必須與其相反電荷的離子結合在一起。多原子離子和其他離子之間的鍵結是一種靜電吸引力。 170 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 為了寫出含有多原子離子化合物的正確化學式,我們必須依循電荷平衡的原則,即正電荷與負電荷的總和必須等於零。以含有鈉離子(sodium ion)和亞氯酸根離子(chlorite ion)化合物的化學式為例,寫出這些離子: 170 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 若需要進行電荷平衡的多原子離子超過一個時,則將多原子離子的化學式置於括號內,並且在括號外寫出下標數字,以表示多原子離子的個數。含有鎂離子(magnesium ion)和硝酸根離子(nitrate ion)的硝酸鎂(magnesium nitrate)化學式表示如下: 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 為了平衡 2+ 的正電荷,需要二個硝酸根離子,所以將硝酸根離子置於括號內,並在括號外寫出下標數字 2。 171
5.4 多元子離子 為了平衡 2+ 的正電荷,需要二個硝酸根離子,所以將硝酸根離子置於括號內,並在括號外寫出下標數字 2。 171 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.7 含多原子離子的化學式書寫 請寫出碳酸氫鋁(aluminum bicarbonate)的化學式。 解 171-172
範例 5.7 含多原子離子的化學式書寫 請寫出碳酸氫鋁(aluminum bicarbonate)的化學式。 解 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 含有多原子離子化合物之命名 Naming Compounds Containing Polyatomic Ions
5.4 多元子離子 含有多原子離子化合物之命名 Naming Compounds Containing Polyatomic Ions 命名含有多原子離子的化合物時,首先寫出陽離子,通常為金屬離子,然後再寫出多原子離子的命名。學習辦認化學式中的多原子離子及正確地命名是非常重要的,正如其他的離子化合物一樣,多原子離子的字首不必加上個數。 172 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 表 5.8 列出一些含有多原子離子的離子化合物之化學式和命名,以及其在醫學和工業上的用途。 172
5.4 多元子離子 表 5.8 列出一些含有多原子離子的離子化合物之化學式和命名,以及其在醫學和工業上的用途。 172 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 172 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.8 含有多原子離子化合物的命名 請寫出以下離子化合物之命名: a. Cu(NO2)2 b. KClO3 解 173
範例 5.8 含有多原子離子化合物的命名 請寫出以下離子化合物之命名: a. Cu(NO2)2 b. KClO3 解 173 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 離子化合物命名摘要 Summary of Naming Ionic Compounds
5.4 多元子離子 離子化合物命名摘要 Summary of Naming Ionic Compounds 本節已敘述了離子化合物的命名,現在我們總結其規則,並圖解於圖 5.4。 173 第 5 章 離子與分子化合物
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5.4 多元子離子 圖 5.4 離子化合物命名流程圖。 問:為什麼有些化合物命名時,以羅馬數字置於金屬離子的名稱 之後? 173
5.4 多元子離子 圖 離子化合物命名流程圖。 問:為什麼有些化合物命名時,以羅馬數字置於金屬離子的名稱 之後? 173 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.9 命名離子化合物 請命名下列離子化合物: a. Na3P b. CuSO4 c. Cr(ClO)3 解 174
範例 5.9 命名離子化合物 請命名下列離子化合物: a. Na3P b. CuSO4 c. Cr(ClO)3 解 174 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 能量與營養 14. 請寫出以下多原子離子的化學式,需包含電荷。 a. 碳酸氫根離子 b. 銨離子 c. 亞磷酸根離子 d. 氯酸根離子 15. 命名下列多原子離子: a. SO42– b. CO32– c. HSO3– d. NO3– 16. 請完成下列表格中每對離子所生成化合物的化學式及命名: 174 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 能量與營養 (續) 17. 對於下列化合物,請寫出其正確的化學式: a. 氫氧化鋇 b. 硫酸氫鈉 c. 亞硝酸鐵(Ⅱ) d. 磷酸鋅 e. 碳酸鐵(Ⅲ) 18. 命名下列離子化合物: a. Al2O3,一種工業用催化劑 b. Mg3(PO4)2,制酸劑 c. Cr2O3,綠色顏料 d. Na3PO4,瀉藥 e. Bi2S3,鉍礦 174 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 分子化合物(molecular compound)包含兩個或多個非金屬的原子形成共價鍵,因為非金屬的原子具有高游離能,因此價電子是藉由非金屬原子共用以達到穩定狀態。當原子共用電子,其鍵結為共價鍵(covalent bond)。兩個或多個原子共用電子時,原子結合形成分子(molecule)。 175 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 氫分子的形成 Formation of a Hydrogen Molecule
5.5 分子化合物:共用電子 氫分子的形成 Formation of a Hydrogen Molecule 最簡單的分子是氫氣(H2)。當兩個 H 原子離得很遠時,它們彼此之間沒有吸引力。當原子移近時,每個原子核的正電荷吸引另一原子的電子,此吸引力比價電子間的排斥力還要大,這將兩個 H 原子拉得更近,直到它們共用一對價電子(圖 5.5),此為共價鍵(covalent bond)。 鍵結的原子比兩個個別存在的 H 原子更穩定。 175 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 圖 5.5 當H 原子拉近到互相共用電子時,即生成共價鍵。 問:兩個 H 原子間的吸引力是如何形成的? 175
5.5 分子化合物:共用電子 圖 5.5 當H 原子拉近到互相共用電子時,即生成共價鍵。 問:兩個 H 原子間的吸引力是如何形成的? 175 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 分子化合物的電子點化學式
5.5 分子化合物:共用電子 分子化合物的電子點化學式 Electron-Dot Formulas of Molecular Compounds 分子的價電子可以用電子點的結構式或路易士結構式表示。 175 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 共用的電子又稱為鍵結電子對(bonding pairs),繪於兩原子符號間,以兩點或一條線來表示。而未鍵結的電子對又叫作未共用電子對(lone pairs),繪於原子的外側。 例如 7A(17) 族的氟分子(F2)含有 2 個氟原子,每個氟原子有 7 個價電子,藉由共用它們未成對的價電子,每個氟原子均形成八隅體結構。 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 176 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 176 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 不同元素原子間之共用電子對
5.5 分子化合物:共用電子 不同元素原子間之共用電子對 Sharing Electrons between Atoms of Different Elements 一個非金屬原子的共用電子數及其所形成的共價鍵數,通常等於達到鈍氣電子組態所需之電子數。表 5.10 指出一些非金屬的典型鍵結模式。例如元素碳與 4 個氫形成共價化合物 CH4,甲烷(methane),此為天然氣的成分之一。 176
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5.5 分子化合物:共用電子 177 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 176 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 若欲繪製 CH4 的電子點化學式,我們先寫出碳和氫的電子點符號。
5.5 分子化合物:共用電子 若欲繪製 CH4 的電子點化學式,我們先寫出碳和氫的電子點符號。 然後我們可以決定碳和氫所需之價電子數。每個碳原子將 4 個電子與 4 個氫原子共用,碳藉此達到八隅體結構,而每個氫原子也與碳原子共用 2 個電子。其電子點結構以碳原子為中心,而每個氫原子則環繞外圍。鍵結的電子對為單一的共價鍵,可在每個碳原子與氫原子之間以一條線來表示。 177 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 177 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.10 繪出電子點化學式 利用 S 和 F 的電子點符號,以硫為中心原子,畫出二氟化硫(SF2)的電子點化學式。 解 177
範例 5.10 繪出電子點化學式 利用 S 和 F 的電子點符號,以硫為中心原子,畫出二氟化硫(SF2)的電子點化學式。 解 177 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 八隅體規則的例外 Exceptions to the Octet Rule
5.5 分子化合物:共用電子 八隅體規則的例外 Exceptions to the Octet Rule 雖然八隅體規則很有用,但還是有一些例外。像我們知道的氫分子(H2)只需要 2 個電子或 1 個單鍵,即可達到鄰近鈍氣氦的穩定度。另外,一些可生成八隅體的非金屬像P、S、Cl、Br 和 I 等,它們能生成 10 或 12 個價電子的化合物。例如 PCl3 中的 P 原子符合八隅體,例如 PCl5 的 P 原子則有 10 個價電子(5 個鍵)。H2S 中的 S 原子符合八隅體,但是 SF6 的 S 原子則有 12 個價電子(6 個鍵)。在本書中,我們會遇到一些超過八隅體的化學式,但是我們並不會以電子點化學式來表示它們。 178 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 雙鍵與參鍵 Double and Triple Bonds
5.5 分子化合物:共用電子 雙鍵與參鍵 Double and Triple Bonds 直到目前為止,我們只看到分子中含單鍵的鍵結,但在許多的共價化合物中,原子是共用 2 或 3 對電子而達到八隅體的電子組態。一個雙鍵(double bond)共用 2 對電子,一個參鍵(triple bond)則是共用 3 對電子。碳、氧、氮和硫原子是最可能生成多重鍵結的原子。 178 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.11 繪出多重鍵的電子點化學式 請以 C 為中心原子,畫出二氧化碳(CO2)的電子點化學式。 解 178-179
範例 5.11 繪出多重鍵的電子點化學式 請以 C 為中心原子,畫出二氧化碳(CO2)的電子點化學式。 解 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 形成參鍵 Forming Triple Bonds
5.5 分子化合物:共用電子 形成參鍵 Forming Triple Bonds N2 分子含有一個參鍵,因為氮是 5A(15) 族,所以每個 N 原子有 5 個價電子。共用 1 對或 2 對電子是無法讓 N 原子達到八隅體的,然而共用 3 對鍵結電子對,也就是生成參鍵,就可以讓 N 原子達到八隅體。 178 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 分子化合物的命名與化學式Names and Formulas of compounds
5.5 分子化合物:共用電子 分子化合物的命名與化學式Names and Formulas of compounds 分子化合物的英文命名:化學式的第一個非金屬以其原來的元素名稱命名,第二個非金屬是利用元素名稱第一個音節,字尾再加上 ide。為了顯示化合物含有二個或以上的原子,在各個名稱前加上個數的字首來表示,一些共價化合物命名的字首如表 5.12 所示。因為相同的兩種非金屬元素可以形成多種不同的化合物,所以共價化合物的命名前必須加上個數的字首。 180 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 180 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 180 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.12 分子化合物的命名 請命名分子化合物 NCl3。 解 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 由分子化合物的命名寫出其化學式
5.5 分子化合物:共用電子 由分子化合物的命名寫出其化學式 Writing Formulas fromthe Names of Molecular Compounds 在分子化合物的命名中,兩種非金屬名稱所賦予的字首代表每一個原子的數目。為了得到化學式,我們先寫出每一個元素的符號,然後將字首所代表的兩個或兩個以上原子以下標數字寫出。 182 第 5 章 離子與分子化合物
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範例 5.13 由分子化合物的名稱寫出其化學式 請寫出三氧化二硼(diboron trioxide)的化學式。 解 181-182
範例 5.13 由分子化合物的名稱寫出其化學式 請寫出三氧化二硼(diboron trioxide)的化學式。 解 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 離子化合物和分子化合物命名之摘要 Summary of Naming Ionic and Molecular Compounds 我們現在已經明白離子及分子化合物命名的流程。一般而言,化合物若有兩個元素,則先命名第一個元素的名稱,然後再以ide 結尾命名第二個元素。若第一個元素是金屬,則為離子化合物;若第一個元素為非金屬元素,則為分子化合物。對離子化合物而言,必須先判斷其金屬是否可生成一種以上的陽離子,如果是,則需將此特定的離子電荷以羅馬數字表示於金屬元素的名稱之後。銨離子(NH4+)是特例,它是將帶正電荷之多原子離子寫在前面。若離子化合物中的多原子離子含有三種或以上的元素,而且是帶負電荷之多原子離子,其名稱則依離子化合物的命名規則,通常以 ate 或 ite 結尾。 182 第 5 章 離子與分子化合物
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5.5 分子化合物:共用電子 圖 5.6 離子和分子化合物命名的流程圖。 問:化合物命名時,為何有些金屬離子名稱的後面帶有羅馬數字? 182
5.5 分子化合物:共用電子 圖 5.6 離子和分子化合物命名的流程圖。 問:化合物命名時,為何有些金屬離子名稱的後面帶有羅馬數字? 182 第 5 章 離子與分子化合物
94
範例 5.14 離子化合物和分子化合物之命名 試判斷下列為離子化合物或分子化合物,並且給予命名: a. K3P b. NiSO4 c. SO3 解 183 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 分子化合物:共用電子 19. 請問週期表中哪些元素喜歡形成共價化合物? 20. 請繪出下列每一個共價分子的電子點結構: a. Br2 b. H2 c. HF d. OF2 21. 命名下列化合物: a. PBr3 b. CBr4 c. SiO2 d. HF e. NI3 22. 命名下列化合物: a. N2O3 b. Si2Br6 c. P4S3 d. PCl5 e. N2S3 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 分子化合物:共用電子(續) 23. 請寫出下列化合物的化學式: a. 四氯化碳(carbon tetrachloride) b. 一氧化碳(carbon monoxide) c. 三氯化磷(phosphorus trichloride) d. 四氧化二氮(dinitrogen tetroxide) 24. 請寫出下列化合物的化學式: a. 二氟化氧 (oxygen difluoride) b. 三氯化硼(boron trichloride) c.三氧化二氮 (dinitrogen trioxide) d. 六氟化硫(sulfur hexafluoride) 184 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 分子化合物:共用電子(續) 25. 命名下列離子化合物或共價化合物: a. Al2(SO4)3 止汗劑 b. CaCO3 制酸劑 c. N2O 吸入性麻醉劑(笑氣) d. Na3PO4 瀉藥 e. (NH4)2SO4 肥料 184 第 5 章 離子與分子化合物
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5.6 陰電性與鍵的極性 相同非金屬原子的鍵結電子是均等共用的。但是,不同元素的鍵結電子對則通常非均等共用,其受一個原子的吸引大於另一原子。
5.6 陰電性與鍵的極性 相同非金屬原子的鍵結電子是均等共用的。但是,不同元素的鍵結電子對則通常非均等共用,其受一個原子的吸引大於另一原子。 陰電性或電負度(electronegativity)指的是鍵結原子吸引共用電子的能力。因為非金屬對於電子有較大的吸引力,所以非金屬的陰電性高於金屬。在 184 第 5 章 離子與分子化合物
99
5.6 陰電性與鍵的極性 因為非金屬對於電子有較大的吸引力,所以非金屬的陰電性高於金屬。在陰電性的數值表中,氟的陰電性定為 4.0,其他元素的陰電性值是以相對於氟吸引共用電子之能力為基準。具有最大陰電性的非金屬是位於週期表右上方的氟(4.0)及氧(3.5);具有最小陰電性(0.7)的金屬是位於週期表左下方的銫及鍅。典型元素的陰電性數值如圖 5.7 所示。 184 第 5 章 離子與分子化合物
100
5.6 陰電性與鍵的極性 圖 5.7 典型元素1A(1) 族至7A(17) 族的陰電性代表原子吸引共用電子的能力,每一週期由左至右陰電性值增加,每一族由上至下陰電性 值減少。 問:週期表中哪個元素對於共用電 子具有最強的吸引力? 185 第 5 章 離子與分子化合物
101
5.6 陰電性與鍵的極性 鍵的極性 Polarity of Bonds
5.6 陰電性與鍵的極性 鍵的極性 Polarity of Bonds 由兩個原子的陰電性差可預測其生成鍵結的類型是離子鍵或共價鍵,在 H-H 鍵結中,陰電性差為零(2.1 – 2.1 = 0),代表 2 個氫原子間均等共用鍵結電子。2 個相同原子間或 2 個相似陰電性原子間的鍵結,是一種非極性共價鍵(nonpolar covalent bond)。 185 第 5 章 離子與分子化合物
102
5.6 陰電性與鍵的極性 然而,在不同陰電性的相異原子間形成鍵結,其電子為非均等共用時,所生成的鍵結為極性共價鍵(polar covalent bond)。例如在 H-Cl 中,二者陰電性差為 3.0(Cl)- 2.1(H)= 0.9,也就是 H-Cl 的鍵結為極性(圖 5.8)。 185 第 5 章 離子與分子化合物
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5.6 陰電性與鍵的極性 圖 5.8 在氫分子(H2)的非極性共價鍵中,電子為均等共用。在氯化氫分子(HCl)的極性共價鍵中,電子為非均等共用。 問:請解釋為何H2 是非極性共價鍵,而HCl 卻是極性共價鍵? 185 第 5 章 離子與分子化合物
104
5.6 陰電性與鍵的極性 偶極與鍵的極性 Dipoles and Bond Polarity
5.6 陰電性與鍵的極性 偶極與鍵的極性 Dipoles and Bond Polarity 鍵的極性(polarity)視陰電性差而定。在極性共價鍵中,共用電子被具有較大陰電性的原子吸引,由於原子被帶負電的電子圍繞,使得此原子帶部分負電荷。 在此極性鍵的另一端,較低陰電性的原子因為缺乏電子變成帶部分正電荷。 186 第 5 章 離子與分子化合物
105
5.6 陰電性與鍵的極性 當陰電性差增加時,鍵結變得更極性,由於極性共價鍵造成正負電荷分離, 我們稱之為偶極(dipole),並以希臘字母小寫的德他(delta;δ )加上正號( δ+)或負號( δ- )來表示極性共價鍵正負的兩端。 186 第 5 章 離子與分子化合物
106
5.6 陰電性與鍵的極性 鍵結的變化 Variations in Bonding
5.6 陰電性與鍵的極性 鍵結的變化 Variations in Bonding 鍵結的變化為連續性,無法明確地界定一種鍵結型式與另一種鍵結型式的分野。當陰電性差值介於 0.0 到 0.4 時,電子在非極性的價鍵中均等共用。例如 C-C(2.5 – 2.5 = 0)以及 C-H(2.5 – 2.1 = 0.4)歸類在非極性的共價鍵中。當陰電性差值增加時,共用電子與較大陰電性原子的吸引力變得更強,因此共價鍵的極性也增加。當陰電性差值介於 0.5 與 1.8 之間時,此鍵結為極性共價鍵。例如,O-H(3.5 - 2.1 = 0.4)被歸類為極性共價鍵(表 5.14)。 186 第 5 章 離子與分子化合物
107
5.6 陰電性與鍵的極性 186 第 5 章 離子與分子化合物
108
5.6 陰電性與鍵的極性 當陰電性差值大於 1.8,它足以讓電子由某原子轉移到另一個原子上時,就會形成離子鍵的型式。例如離子化合物 NaCl 的陰電性差值為 3.0- 0.9=2.1,因此對於這樣大的陰電性差值,我們預測其鍵結類型為離子鍵(表 5.15)。 第 5 章 離子與分子化合物
109
範例 5.15 鍵的極性 請利用陰電性差值指出下列鍵結形式為非極性共價鍵、極性共價鍵或離子鍵? O ─K,Cl ─As,N ─N,P ─Br 解 187 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 陰電性與鍵的極性 26. 試敘述週期表中由左至右每一週期的陰電性變化趨勢。 a. B 到 F b. Mg 到 Ba c. F 到 I
問題 陰電性與鍵的極性 26. 試敘述週期表中由左至右每一週期的陰電性變化趨勢。 a. B 到 F b. Mg 到 Ba c. F 到 I 27.試利用週期表,將下列每一組原子依陰電性由小到大排列。 a. Li、Na、K b. Na、Cl、P c. Se、Ca、O 28. 試預測下列各鍵結型式為離子鍵、極性共價鍵或非極性共價鍵: a. Si-Br b. Li-F c. Br-F d. I-I e. N-P f. C-O 第 5 章 離子與分子化合物
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問題 陰電性與鍵的極性 (續) 29.在下列鍵結中,請在原子上方標示出部分正電荷( )和部分負電荷( )的符號,並以偶極箭號表示出每一對的極性。 a. N-F b. Si-Br c. C-O d. P-Br e. N-P 188 第 5 章 離子與分子化合物
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5.7 分子的形狀與極性 利用繪出的電子點化學式以及中心原子周圍電子群數目,可以決定三度空間形狀。
5.7 分子的形狀與極性 利用繪出的電子點化學式以及中心原子周圍電子群數目,可以決定三度空間形狀。 根據價層電子對排斥理論〔valence shell electronpair repulsion(VSEPR)theory〕,中心原子周圍電子群盡可能遠離彼此,以降低電子群間的排斥力。分子特定的形狀取決於中心原子以及與其鍵結的原子數。 188 第 5 章 離子與分子化合物
113
5.7 分子的形狀與極性 中心原子與兩個電子群 Central Atom with Two Electron Groups
5.7 分子的形狀與極性 中心原子與兩個電子群 Central Atom with Two Electron Groups 以 CO2 的電子點化學式為例,中心原子有兩個電子群(兩個雙鍵)。依據 VSEPR 理論,為了降低排斥力,兩個電子群盡可能遠離彼此,所以將其置於 C 原子的兩側,因此 CO2 分子為直線形,呈現 180 ° 鍵角的形狀。 188 第 5 章 離子與分子化合物
114
5.7 分子的形狀與極性 中心原子與三個電子群 Central Atom with Three Electron Groups
5.7 分子的形狀與極性 中心原子與三個電子群 Central Atom with Three Electron Groups H2CO 的電子點化學式是中心原子 C 以單鍵連接到兩個 H 原子及一個雙鍵連接到 O 原子,為了降低排斥力,三個電子群盡可能遠離彼此,因此分子為呈現 120° 鍵角的平面三角形。 188 第 5 章 離子與分子化合物
115
5.7 分子的形狀與極性 SO2 的電子點化學式為:硫原子旁有三個電子群,S 與其中一個 O 原子生成單鍵,而與另一個 O 則生成雙鍵,還剩下一對未共用電子對。正如 H2CO,三個電子群為了降低排斥力,因此呈現平面三角形的排列,但是 SO2 其中有一對是未共用電子對,故而它的外形取決於與中心硫原子鍵結的兩個氧原子,即 SO2 分子形成鍵角 120° 的彎曲形。 189 第 5 章 離子與分子化合物
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5.7 分子的形狀與極性 中心原子與四個電子群 Central Atom with Four Electron Groups
5.7 分子的形狀與極性 中心原子與四個電子群 Central Atom with Four Electron Groups 以甲烷分子 CH4 分子為例,中心碳原子以四個電子群和四個氫原子鍵結,由電子點化學式,你可能認為 CH4 是 90° 的平面分子,但是四個電子群的最小排斥力之最佳空間形狀是正四面體(tetrahedral),四個鍵呈現 109° 的鍵角。所以當四個原子以四個電子群與中心原子鍵結時,形成正四面體之分子。 189 第 5 章 離子與分子化合物
117
5.7 分子的形狀與極性 190 第 5 章 離子與分子化合物
118
5.7 分子的形狀與極性 現在我們要討論具有四個電子群,但是僅有兩個或參個鍵結原子。
5.7 分子的形狀與極性 現在我們要討論具有四個電子群,但是僅有兩個或參個鍵結原子。 例如氨 NH3,它有四個電子群,最小排斥力之形狀是正四面體,然而,NH3 有一對未共用電子對,因此 NH3 分子外形取決於與中心 N原子鍵結的三個氫原子,即形成三角錐(pyramidal)的形狀。 190 第 5 章 離子與分子化合物
119
5.7 分子的形狀與極性 又例如 H2O 的電子點化學式,它有四個電子群,最小排斥力之形狀是正四面體。然而,H2O 有兩對未共用電子對,因此 H2O 分子外形取決於與中心 O 原子鍵結的二個氫原子,即形成彎曲(bent)的形狀,鍵角 109 °。 表 5.16 列出具有兩個、三個或四個鍵結原子的電子與分子的幾何形狀。 190 第 5 章 離子與分子化合物
120
5.7 分子的形狀與極性 191 第 5 章 離子與分子化合物
121
範例 5.16 分子的形狀 預測 SiCl4 分子的形狀。 解 第 5 章 離子與分子化合物
122
5.7 分子的形狀與極性 分子的極性 Polarity of Molecules
5.7 分子的形狀與極性 分子的極性 Polarity of Molecules 我們已經知道:共價鍵可以是極性或非極性,而具有共價鍵的分子也可視其鍵的極性和形狀分成極性或非極性。 192 第 5 章 離子與分子化合物
123
5.7 分子的形狀與極性 非極性分子 Nonpolar Molecules
5.7 分子的形狀與極性 非極性分子 Nonpolar Molecules 非極性分子(nonpolar molecule)中可能所有的鍵結都是非極性或極性鍵結相互抵消。例如 H2、Cl2 或 CH4,因為它們僅含有非極性的共價鍵。 但是,具有極性鍵也可能是非極性的分子,如果分子的極性鍵(偶極)呈現對稱排列的方式。例如直線形分子 CO2 另一個非極性分子 CCl4 有四個極性鍵對稱於中心 C 原子,每一個 C ― Cl 鍵的極性都相同,但因為正四面體的排列使得對稱偶極相互抵消,因此 CCl4 為非極性分子。 192 第 5 章 離子與分子化合物
124
5.7 分子的形狀與極性 192 第 5 章 離子與分子化合物
125
5.7 分子的形狀與極性 極性分子 Polar Molecules
5.7 分子的形狀與極性 極性分子 Polar Molecules 在極性分子(polar molecule)中,分子的一端比另一端具有較多的負電荷。當極性鍵不能夠彼此抵消時,分子便具有極性;而是否能抵消則視原子的類型、圍繞在中心原子旁的電子對及分子的形狀而定。例如 HCl 是極性的分子,因為在極性共價鍵中,電子並未均等的共用。 第 5 章 離子與分子化合物
126
5.7 分子的形狀與極性 具有兩個或兩個以上電子群數的分子,其分子的形狀如彎曲或三角錐形,可決定偶極是否會被抵消。例如 H2O 為彎曲形,偶極不被抵消,因此水是極性分子。 又如 NH3 分子具有三個鍵結原子、四個電子群數,為三角錐形。由於 N ― H 偶極無法抵消,因此,NH3 是極性分子。 CH3F 分子的 C ― F 鍵是極性,但是 C ― H 鍵是非極性,這使得 CH3F 為極性分子。 193 第 5 章 離子與分子化合物
127
5.7 分子的形狀與極性 第 5 章 離子與分子化合物
128
範例 5.17 分子的極性 試判斷 OF2 分子為極性或非極性。 解 193 第 5 章 離子與分子化合物
129
問題 分子的形狀與極性 30. 請選擇適合(a 到 c)描述的分子形狀(1 到 6): 1. 直線形 2. 彎曲形(109°) 3. 平面三角形 4. 彎曲形(120°) 5. 平面三錐形 6. 正四面體 a. 中心原子具有四個電子群數及四個鍵結原子 b. 中心原子具有四個電子群數及三個鍵結原子 c. 中心原子具有三個電子群數及三個鍵結原子 194 第 5 章 離子與分子化合物
130
問題 分子的形狀與極性(續) 31. 完成 SeO3 分子之下列敘述。 a. Se 中心原子周圍有 個電子群數 b. 電子群結構為 形 c. Se 中心原子鍵結原子數有 個 d. 分子形狀為 形 32.請比較 PH3 和 NH3 的電子點化學式,為何它們有相同的形狀? 33. 請利用 VSEPR 理論預測下列分子的形狀: a. SeBr2 b. CCl4 c. OBr2 194 第 5 章 離子與分子化合物
131
問題 分子的形狀與極性(續) 34. 請解釋為何 Cl2 分子是非極性的,但是 HCl 卻是極性的。 35. 請辦認下列各分子為極性或非極性: a. HBr b. NF3 c. CHF3 194 第 5 章 離子與分子化合物
132
5.8 化合物的吸引力 偶極–偶極吸引力 Dipole–Dipole Attractions
5.8 化合物的吸引力 偶極–偶極吸引力 Dipole–Dipole Attractions 對極性分子而言,分子帶正電的一端與另一個分子帶負電的一端所產生的吸引力,稱為偶極–偶極吸引力(dipole–dipole attractions)。 194 第 5 章 離子與分子化合物
133
5.8 化合物的吸引力 195 第 5 章 離子與分子化合物
134
5.8 化合物的吸引力 氫鍵 Hydrogen Bonds
5.8 化合物的吸引力 氫鍵 Hydrogen Bonds 當氫原子與氟、氧或氮等高陰電性原子鍵結時,極性分子間產生很強的偶極–偶極吸引力,這種吸引力稱為氫鍵(hydrogen bond),這是由帶部分正電荷的氫原子與另一分子的氮、氧或氟原子的未共用電子對所產生的吸引力。 氫鍵是極性分子中最強的吸引力,在生物分子(如蛋白質和DNA)的形成與結構中為主要的因子。 195 第 5 章 離子與分子化合物
135
5.8 化合物的吸引力 分散力 Dispersion Forces
5.8 化合物的吸引力 分散力 Dispersion Forces 非極性化合物在低溫下也會以固體形式存在,非極性分子間微弱的吸引力稱為分散力(dispersion forces)。通常非極性分子的電子會對稱分布,但有時電子會積聚在分子的某一端,產生瞬間的偶極。雖然分散力非常弱,卻使得非極性分子可以形成液體或固體狀態。 195 第 5 章 離子與分子化合物
136
5.8 化合物的吸引力 物質的熔點與吸引力的強弱有關。具有分散力這種弱吸引力的化合物,熔點較低,因為它僅需要少量的能量便能分離分子並且形成液體。具有氫鍵和偶極–偶極吸引力的化合物,則需要較多的能量去破壞分子間的吸引力,離子化合物的離子間有非常強的吸引力, 195 第 5 章 離子與分子化合物
137
5.8 化合物的吸引力 離子化合物的離子間有非常強的吸引力,因此具有最大的熔點。表 5.17 為具有各種吸引力的一些物質之熔點的比較。
5.8 化合物的吸引力 離子化合物的離子間有非常強的吸引力,因此具有最大的熔點。表 5.17 為具有各種吸引力的一些物質之熔點的比較。 茲將在固體和液體的粒子間各種不同型態的吸引力歸納在表 5.18。 195 第 5 章 離子與分子化合物
138
5.8 化合物的吸引力 196 第 5 章 離子與分子化合物
139
5.8 化合物的吸引力 196 第 5 章 離子與分子化合物
140
範例 5.18 粒子間的吸引力 試判斷下列分子作用力的主要型態: 1. 偶極-偶極吸引力 2. 氫鍵 3. 分散力 a. HF b. Br2 c. PCl3 解 196 第 5 章 離子與分子化合物
141
5.8 化合物的吸引力 197 第 5 章 離子與分子化合物
142
5.8 化合物的吸引力 198 第 5 章 離子與分子化合物
143
問題 化合物的吸引力 36. 試判斷下列物質粒子間吸引力的主要型態: a. BrF b. KCl c. NF3 d. Cl2 37. 試判斷下列物質粒子間最強的吸引力為何? a. CH3OH b. CO c. CF4 d. CH3 ─ CH3 198 第 5 章 離子與分子化合物
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