Transcript 基化二第1章b
課本1-3 共價鍵與分子化合物 1. 共價鍵、配位共價鍵 2. 單鍵、雙鍵或參鍵 3. 共價分子中電子對的分類 4. 分子化合物的特性 生活中常見的分子化合物 C12H22O11 CH3COOH 共價鍵 • 共價鍵：原子間以共用價電子對所形成的相互 作用力。其中原子只有共用電子，原子不帶淨 電荷。 • 共價化合物或分子化合物：以共價鍵結合的化 合物。 • 分類： 兩原子共用價 共價鍵種類 例子 電子的數目 １對 單鍵 ２對 雙鍵 ３對 參鍵 單鍵 • 單鍵：兩原子鍵結時共用一對價電子。 與氦相同價電子數 ２種表示法 氯分子(Cl2) 形成單鍵示意圖 與氬相同價電子數 氯化氫(HCl) 形成單鍵示意圖 水分子(H2O) 形成單鍵示意圖 共價分子中電子對的分類 電子對 種類 鍵結電子對：分子中原子共用的電子對 孤電子對（未鍵結電子對）：分子中未 共用的電子對 鍵結電子對 孤電子對 配位共價鍵 配位共價鍵：共價鍵中，價電子對僅由某 一個離子提供的鍵結。 提供孤電子對 例題1-4 • 氟化硼(BF3)與氟離子(F-)很容易結合變成BF4-。科學 家發現一些有機物的陽離子可與BF4-形成安定離子 化合物。請寫出氟化硼(BF3)與氟離子(F-)結合成BF4的路易斯結構。 延伸補給站-氫分子的鍵結 雙鍵 雙鍵：兩個原子共同擁有兩對價電子所形成的共價鍵。 參鍵 參鍵：兩個原子共同擁有三對價電子所形成的共價鍵。 例子：N2的路易斯結構 1. 算出該分子總價電子數：5(N) + 5(N) = 10 : : 2. 先畫出原子間鍵結電子對 2X8-5X2=6 :N N: 3. 再將剩餘的電子填入各原子中 4. 增加原子間鍵結數以滿足八隅體 不符合八隅體規則的例子 6個價電子 7個價電子 例題1-5 • 表1-3曾介紹某些分子的路易斯結構，試寫出 氰離子(CN－)及一氧化氮(NO)的路易斯結構。 :] : : [ :C N 符合八隅體規則 NO的總價電子數 = 5(N) + 6(O) =11 ．: : : CN－的總價電子數 = 4(C) +5(N) +1(-1價) =10 N O: 不符合八隅體規則 分子化合物的特性 • 分子化合物是以分子為最小單位的化合物。 • 每個分子有固定的組成形狀及化學性質。 • 分子內的原子以共價鍵的方式結合。 • 分子化合物對水的溶解度差異大，例如： 酒精、丙酮及氨溶於水，甲烷不溶於水。 分子間的作用力不同：有氣態、液態、固態。 氣體 固體 液體 分子間作用力不同的例子 氣體 • 氫H2 • 氧O2 • 氮N2 • 一氧化碳CO • 甲烷CH4 • 氨NH3 • 二氧化碳CO2 液體 • 酒精C2H6O • 水H2O • 丙酮C3H6O • 乙醚C4H10O • 苯C6H6 固體 •冰 • 蔗糖 C12H22O11 • 蛋白質 • 纖維素 常見分子化合物的模型 趣味實驗-分子模型 科學家常以分子模型來表現分子結構及形狀， 也用來研究化學變化中分子結構的轉變。 填空模型 球-棍模型 講義1-3 共價鍵與分子化合物 一、共價鍵的形成 二、共價鍵的分類 1. 單鍵 2. 雙鍵 3. 參鍵 三、路易斯結構的寫法 四、分子化合物的特性 共價鍵 定義：非金屬與非金屬原子相結合時，利用 共用電子對結合，形成穩定電子排列。 例：兩個氯原子結合形成氯分子 共用電子對 ＋ 7顆價電子 8顆價電子 共價鍵的分類－單鍵 • 兩原子共用一對電子，以「－」表示。 例：氫氣 例：氯氣 共價鍵的分類－單鍵 • 兩原子共用一對電子，以「－」表示。 例：氯化氫 例：水 原子共用電子對 未 共 用 電 子 對 共價鍵的分類－雙鍵 • 兩原子共用二對電子，以「＝」表示。 例：氧氣 例：二氧化碳 共價鍵的分類－參鍵 • 兩原子共用三對電子，以「≡ 」表示。 例：氮氣 範例 1-3.1 試畫出第二週期部分元素氫化物的電子點式: 分子式 電子點式 CH4 NH3 H2O HF 類題 1-3.1 下列何者分子具有最多的孤電子對？ (A) HCl (B) H2S (C) CO (D) C2H2 (E) CO2 [答] (E) [解] (A) （3 對） ；(B) （2 對） ；(C) （2 對） (D) （0 對） ；(E) （4 對） 。 不符合八隅體化合物 (1) 奇數電子的分子 例：NO（ ） 、NO2（ ） (2) 缺少電子的化合物：IA、IIA、IIIA族 例：BeF2 例：BF3 (3) 中心為第三週期後之ⅤA、ⅥA、ⅦA族 例：SF6 例：PCl5 範例 1-3.2 下列化合物中的鍵結，哪些不符合八隅體規則？ (A) CO2 (B) NO (C) NF3 (D) SO2 (E) BF3 [答] (B)(E) [解] (B) (E) 類題 1-3.2 下列哪些分子的形成，符合八隅體規則？ (A) CO (B) OF2 (C) NO2 (D) PCl5 (E) H2S [答] (A)(B)(E) [解] (C) (E) 分子化合物的特性 1. 以分子為最小單位，具固定組成及化性。 例：水 H2O、單醣 C6H12O6 組成多屬於非金屬 2. 常溫常壓下，可為氣、液或固體。 狀 態 氣 體 常見分子化合物種類 H2、O2、N2、CO、CH4、NH3、CO2…等 液 體 H2O、C2H5OH、CH3COCH3、C6H6（苯）…等 蔗糖、蛋白質、纖維素…等 固 體 不同物質其分子間作用力大小不一， 因此在常態下以不同的狀態存在 分子化合物的特性 3. 分子間引力較離子鍵弱，具較低熔、沸點。 例：正丙醇 C3H7OH 熔點 -127 oC 氯化鈉 NaCl 熔點 +800 oC 4. 固 (s)、液態 (l) 不導電。 若為電解質，溶於水 (aq) 可導電。 註：分子化合物對水溶解度差異頗大，如酒精可以任意 比例和水互溶，而碳氫化合物 CH4較難溶於水。 範例 1-3.3 X、Y為前兩週期中的元素，當X、Y兩元素原子 形成分子時，其價殼層電子分布如下圖所示，則 下列敘述何者正確？ (A)此分子化合物在室溫時為氣體 (B)因Y是碳，X是氧，故此圖可表示CO2的結構 (C) Y為ⅥA族元素 (D) X為金屬元素 [答] (C) [解] 由圖判斷X為H元素而Y為O元素。(A)此 分子為H2O，室溫下為液體；(B) Y＝O，X ＝H；(D) X＝H為非金屬元素。 類題 1-3.3 下列何者為分子化合物所具有的特性？ (A)常態下為氣體 (B)多為含金屬元素的化合物 (C)呈固態時具有延性 (D)呈液態時不導電 [答] (D) [解] (A)固、液及氣態之分子化合物皆有； (B)多含非金屬元素；(C)不具延性。 1-3 結束 課本1-4 共價網狀固體 1. 共價鍵形成的物質 2. 石墨 3. 金剛石 4. 矽與石英 共價鍵形成的物質 分子化合物 共價鍵形 成的物質 共價網狀固體 （網狀固體） 以分子式表示，有一定的 組成。 以簡式表示，原子以共價方 式連續延伸鍵結而成。 例如：石墨(C)、金剛石(C)、 矽(Si)及石英(SiO2) 石墨 1. 由碳以共價鍵結合而成的二 度空間的平面網狀固體，層 與層之間並無共價鍵，引力 小，易滑動，因此易斷裂 2. 熔點介於3652 ℃至3679 ℃ 之間 3. 具導電性 4. 可當潤滑劑使用 金剛石 1. 由碳以共價鍵結合，呈四面體排列，形成 的三度空間網狀晶體。 2. 自然界硬度最大的物質，不具導電性。 3. 高熔點，大於3550 ℃ 矽 1. 矽原子以共價鍵的方 式結合成正四面體的 結構 2. 矽為重要的半導體和 積體電路材料。 石 英 1. 石英的固體中，1個矽 與4個氧原子以共價鍵 的方式形成立體網狀 結構，與鑽石相似 2. 石英具有質硬、不導 電及高熔點(大於1700 ℃)的特性。 講義1-4 共價網狀固體 一、共價網狀固體形成的原因 二、金剛石 三 、石墨 四、矽 五、石英 共價網狀固體形成的原因 非金屬原子以共價鍵結合。 無限延伸成一度、二度或三度空間。 沒有獨立分子存在，以實驗式(簡式)表達。 (1) 共價網狀固體元素： 金剛石（C）、石墨（C）、矽（Si）等。 (2) 共價網狀固體化合物： 石英（SiO2）、金剛沙（SiC）等。 金剛石 結構： (1) 每個碳與4個相鄰的碳原子以單鍵結合。 (2) 正四面體，延伸成立體網狀結構 。 1 2 4 3 金剛石 性質： (1) 無色透明、折射率大。 (2) 硬度極高。 (3) 具高熔、沸點。 (4) 不具導電性。 (5) 導熱性佳。 石墨 結構： (1) 共邊的六圓環互相聯結 形成的層狀構造 。 (2) 每一層內，每個碳原子 都與鄰近3個碳原子，以 共價鍵結合。 (3) 平面網狀結構，層與層無共價鍵。 (4) 僅以微弱 (凡得瓦力)結合。 石墨 性質： (1) 灰黑色。 (2) 具導電性，可作電極 使用。 (3) 硬度小，質軟，可作 為潤滑劑。 矽 結構： (1) 矽晶體中的結構與金剛石相同。 (2) 每個矽與鄰近的4個矽原子結合。 (3) 利用共價鍵結合成正四面體結構。 性質： 矽為半導體元素和積體電路的材料。 石英 結構： (1) 每一個矽原子與鄰近的 4個氧原子結合。 (2) 每個氧原子也與鄰近的 2個矽原子結合。 (3) 共價鍵結合，其立體結 構與金剛石相似 (4) 矽與氧原子總數比1 : 2 簡式SiO2。 1-4 結束 課本1-5 金屬固體 1. 電子海與金屬鍵 2. 金屬的性質 電子海與金屬鍵 • 電子海：金屬價電子游動於金屬原子核(陽 離子)間的現象。 • 金屬鍵：金屬中電子海的自由電子與原子 核(金屬陽離子)間的吸引力。 電 子 海 自 由 電 子 金屬的性質 • 金屬具有導電、導熱能力及良好的延展性。 例如：金、銀、銅。 • 金屬固體具有光澤、高的熔點、沸點及密 度等物理性質。 不 同 鍵 結 方 式 形 成 的 化 合 物 比 較 科學報導-食鹽 七股鹽田 • 食鹽是人每日必須攝取的食 物之一。其中鈉離子在生物 體中扮演重要的角色，如神 經傳導及頭腦思考皆需要鈉 離子。 • 高鹽飲食可能導致高血壓等疾病。 • 市售食鹽並非純的NaCl。其中含有： 1. 防結塊劑：可防止鹽結塊，如碳酸鎂、碳酸鈣、矽酸 鈣等。少量攝取無害人體。 2. 微量碘化鉀或碘化鈉：碘離子可體來製造甲狀腺素。 講義1-5 金屬固體 一、金屬鍵的形成。 1. 電子海的概念。 2. 金屬鍵的定義。 二、金屬固體的性質。 三、不同類純物質及性質的比較。 電子海的概念 鈉與鎂 失 去 價 電 子 形成自由電子，移動於所有陽離子間 稱為： 電子海 。 金屬鍵的定義 定義： 自由電子與金屬陽離子間的交互作用力 金屬固體的性質 (1) 金屬具有光澤。 (2) 金屬為電和熱的良導體。 (3) 固、液態皆能導電。 想一想 因價電子不固定 在特定陽離子。 為何金屬導電性隨溫度升高而降低呢？ 因溫度升高，原子核振動較激烈 阻礙自由電子的運動，故使導電度下降。 金屬固體的性質 (4) 金的展性最好；鉑的延性最佳。 外力作用，電子海的 電子仍包圍金屬陽離子 (5) 金屬晶體摻有其它元素可做成合金。 範例 1-5.1 下列有關金屬的敘述，何者正確？ (A)金屬元素的價電子在整個金屬固體中自由移動， 故易導電 (B)金屬原子的層面可以滑動，因此具 有延性及展性 (C)升高溫度時自由電子的運動速 率增大，金屬導電性也隨之增加 (D)黃銅是銅和 錫的合金 (E)合金是兩種或兩種以上金屬元素組 成，金屬和非金屬元素無法組成合金 [答] (A)(B) [解] (C)溫度上升，金屬的導電性下降；(D)黃銅為 銅與鋅之合金；(E)金屬與非金屬也可形成合金， 如鋼鐵。 類題 1-5.1 有關金屬的敘述，下列何者錯誤？【85.推甄】 (A)地殼中含量最多的金屬是鋁 (B)導電性最好 的是銀 (C)展性最好的是金 (D)所有金屬均很 堅硬，熔點均在800 ℃以上 (E)金屬氧化物溶於 水後大都呈鹼性，僅少部分水溶液呈酸性 [答] (D) [解] (D)金屬熔點差異頗大，有常溫下呈液 態的汞及熔點3000 ℃以上的鎢。 不同類純物質及性質的比較 種 類 離子化合物 分子化合物 共價網狀固體 金屬 陰、陽離子間的 靜電吸引力 共價鍵 無限延伸的 共價鍵 金屬鍵 分子 原子 原子（陽離子與 自由電子） 金屬元素與 非金屬元素 非金屬元素 非金屬元素 金屬元素 熔點 高 低（某些分子具 昇華性質） 非常高 大多熔點高 性 延性 質 展性 差 差 差 佳 熔融態或水溶液 導電 不導電 不導電 （石墨導電） 高 結合方式 結構單元 陽離子、陰離子 形成元素 導電 性 實例 NaCl 、KCl、 MgO、CaO I2、H2O、CO、 鑽石C、石英 Na、K、Fe、Cr、 Au、Ag CO2 SiO2 範例 1-5.2 設有元素W、X、Y和Z，其原子序各為11、14、17 及18，則下列敘述何者正確？ (A) W和Y原子作用會形成離子鍵 (B) W和Z原子作 用會形成離子鍵 (C) Y與Y原子作用會形成共價鍵 之分子 (D) X原子間鍵結成為網狀固體，亦即共 價固體 (E) X與Y原子作用會形成離子鍵 [答] (A)(C)(D) [解] W、X、Y和Z分別為元素鈉、矽、氯及氬；(B) Z為單原子分子不與其它元素化合；(E) X與Y形成 共價分子化合物SiCl4。 類題 1-5.2 下列選項中，何者物質完全是由共價鍵所形成 的分子？ 【92.大考中心】 (A) NO2、HBr、NaOH (B) CO、NH3、F2 (C) CuSO4、H2O、CH4 (D) CO2、BaCl2、 NH4Cl [答] (B) [解] 找非金屬＋非金屬化合者，但含NH4＋ 者除外。 1-5 結束 化學達人闖關！ 學 習 概 念 圖 The end