Transcript 基化二第1章a

目次
1-1 八隅體與路易斯結構
1-2 離子鍵與離子晶體
1-3 共價鍵與分子化合物
1-4 網狀固體
1-5 金屬固體
課本1-1 八隅體與路易斯結構
1. 八隅體規則
2. 路易斯結構
1) 元素的路易斯結構
2) 離子的路易斯結構
3) 分子的路易斯結構
八隅體
規則
價電子
路易斯結構
(電子點式)
可清楚表示化合物中價電子的結合情形
價電子
9Ｆ
• 價電子：原子核的最外層
（價殼層）電子稱為價電子
(valence electron)。
• 同族元素具有相同價電子數，
所以有類似的化學性質。
價電子數
１
２
３
４
５
eee- e-
e核
e-
內層
e-
外層
e-
６
７
e-
８
八隅體規則
• 路易斯（G. N. Lewis）認為惰性氣體的化學性質穩
定，不易與其他元素化合，是因為其價電子數均為
8（氦除外），不易失去或得到電子與其他原子結
合。
八隅體規則
• 當原子與原子結合時，傾向擁有與惰性氣體（氦
除外,氦有2個價電子數）相同的8個價電子數。
價電子數為1
與氦相同價電子數＝2
價電子數為6
與氖相同價電子數＝8
氧原子亦可分別與2個氫原子共用電子，形成水分子（H2O）
O價電子數均為8，
與其鄰近的氖相同。
氟化鈉（NaF）是氟得到由鈉（價電子數為1）失去的一個價
電子所形成的離子化合物
[
+
]
[
離子化合物
] 價電子數為8
2. 路易斯結構－元素
元素的表示方式：將價電子以點的方式
與在元素符號上
路易斯結構－離子
陽離子的路易斯結構
[
+
]
[
3+
]
陰離子的路易斯結構
[
]
[
2]
路
易
斯
結
構
｜
分
子
例題1-1
請寫出：
(A) F- 、 K+及S2-離子的路易斯結構
(B) SO2分子的路易斯結構
講義1-1 八隅體與路易斯結構
一、價電子與八隅體規則
1. 化學鍵
2. 價電子
3. 八隅體規則
二、路易斯結構 (或電子點式)
1. 元素的路易斯結構
2. 離子的路易斯結構
3. 分子的路易斯結構
化學鍵
(1) 定義：
原子結合成物質，相鄰原子間的作用力。
(2) 種類：
金屬 非金屬
離子鍵 如氯化鈉 NaCl 稱為離子化合物
非金屬 非金屬
共價鍵 如二氧化碳 CO2 稱為分子化合物
共價
金屬鍵 如金、銀、銅等
價電子
(1) 定義：原子核外的最外層電子。
(2) 性質：決定化學性質。
價電子數相同
化性相似
同族元素
八隅體規則-路易斯(1916)
為何惰性氣體特別穩定？
因價殼層填滿電子
不易再得失電子
理論
當原子與原子結合時，它們會傾向
失去、得到或共用電子，以滿足其最
外殼層的電子分布方式與鄰近的惰性
氣體一樣 ，即有8個價電子，稱之為
八隅體規則
惰性氣體電子排列
最外層填滿
殼層
原子
電
第一層
第二層
子
第三層
數
第四層
第五層
He
2
10 Ne
2
8
18 Ar
2
8
8
36 Kr
2
8
18
8
54 Xe
2
8
18
18
8
86 Rn
2
8
18
32
18
2
第六層
8
路易斯結構 (或電子點式)
• 表示化合物中價電子的結合情形。
• 穩定的化合物中，各原子的價電子數傾向
同週期的惰性元素之價電子數。
• 例：H2O (O = 8，H = 2。)
與Ne相同
與He相同
•又稱為電子點式。
元素的路易斯結構
• 將價電子以“˙”的方式寫在元素符號四周
• 若超過4個電子（氦除外），則產生電子對
週期表A族
1A
2A
3A
4A
5A
7A
8A
He••
H•
原子的電
子點式
6A
•
•
••
••
•• • ••
Li• •Be • • B • • C • • N • • O • F •• •• Ne ••
••
••
•
•
••
••
••
•
•
••
••
Na • • Mg • • Al • • Si • • P • • S • • Cl •• •• Ar ••
•
•
••
••
••
離子的路易斯結構
(1) 陰離子的路易斯結構：
先將價電子填完
[ ]
負電荷價數
例：氯離子
(2) 陽離子的路易斯結構：
移除與價數相同的電子數目
例：鈉
Na •
鈉離子
Na +
正電荷價數
分子的路易斯結構
• 共用價電子對 (鍵結電子對)寫中間
• 未共用價電子對 (孤電子對)寫外側
分子化
路易斯
分子式
合物
結構
H2
氟
F2
氧
O2
氮
N2
H •• H
路易斯
分子式
結構
水
H2O
氨
NH3
甲烷
CH4
二氧化碳
CO2
•
•
•
•
氫
分子化
合物
•
•
•
•
•
•
•
•
• F • F ••
• •
• O• • O••
• ••
範例 1-1.1
• 原子序14的矽元素，其路易斯結構為下列
何者？
(A)
(B)
(C)
(D) Si4+
[答] (A)
[解] 由價電子數畫出電子點式 
類題 1-1.1
• 右圖為某元素離子的電子分布情況，
試問該元素的電子點式為何？
(A) • X • (B) •• X (C) [X]2+ (D) Si4+
[答] (A)
[解] 由核電荷推得該元素為Mg，
故元素電子點式 • Mg•
1-1 結束
課本1-2 離子鍵與離子晶體
1. 離子化合物的形成
2. 常見離子化合物的性質
3. 多原子離子
生活中常見的離子化合物
食鹽(NaCl)
ClNa+
紅寶石
牙膏(NaF)
剛玉
藍寶石
離子化合物的形成
• 陽離子：失去電子的原子或原子團
• 陰離子：得到電子的原子或原子團
A
B
離子鍵
e-
A+
(靜電作用)
B-
離子化合物
• 離子鍵：使陽離子與陰離子形成化合物的靜電
作用
• 離子化合物：以離子鍵結合而成的化合物
離子化合物的形成（氯化鈉NaCl）
得到電子
失去電子
靜電
作用
陽離子
離
子
鍵
陰離子
氯化鈉晶體（NaCl）
晶體：泛指由許多原子或離子規則排列形成的固體
離子化合物的形成（氧化鎂MgO）
得到電子
失去電子
靜電
作用
陽離子
離
子
鍵
陰離子
常見離子化合物的性質
1. 固態時不導電，水溶液導電
2. 質硬而脆，不具延展性及熔點較高
3. 離子化合物化性與原來的元素不同
Ex: NaCl的性質與Na及Cl不同
離子化合物固態時不導電，水溶液導電
氯
化
鈉
固
體
氯
化
鈉
水
溶
液
質硬而脆，不具延展性
施
加
外
力
,
+
+
電
性
相
+
斥
斷
裂
例題1-2
• 下列各項均含兩種元素，請預測此兩種元
素形成離子化合物的實驗式：
1)
2)
3)
4)
鋁、氧
鎂、氮
鈉、氫
鈣、氫
+3 -2
+2
-3
+1 -1
+2 -1
多原子離子
• 多原子陰離子：OH- ，SO42- ， C2O42-
• 多原子陽離子：NH4+
• 多原子離子能透過離子鍵結合成離子化合物
ex: NH4Cl，Na2CO3，(NH4)2SO4……
常
見
的
化離
學子
式及
及離
用子
途化
合
物
的
例題1-3
• 依據表1-4，利用陰離子、陽離子合併時會有電荷
中和的現象，寫出下列離子化合物的實驗式:
編號
中文命名
1
碳酸鉀
2
硫酸鎂
3
硝酸鋁
4
醋酸銀
5
氫氧化鈣
6
草酸鈣
7
磷酸鉀
8
硫化銨
化學式
講義1-2 離子鍵與離子晶體
一、離子化合物的形成
1. 離子鍵
2. 離子鍵的存在條件
二、常見離子化合物的性質
1. 熔、沸點高
2. 導電性
3. 延展性
離子鍵
定義：電子轉移所產生陰、陽離子，利用
靜電引力 結合，形成穩定的鍵結。
表示法：離子化合物由無數陰、陽離子堆積
而成，故以 簡式 表示。
例 (1) 氯化鈉
失電子
得電子
皆滿足八隅體
離子鍵
定義：電子轉移所產生陰、陽離子，利用
靜電引力 結合，形成穩定的鍵結。
例 (2) 氧化鎂
得到2顆電子
失去2顆電子
皆滿足八隅體
離子鍵的存在條件
• 可由單原子，或多原子離子形成離子鍵。
陰離子
陽離子
非金屬離子
酸根離子
氫氧離子
金屬離子 NaCl、MgO…
Na2CO3、
Al2(SO4)3…
KOH、
Mg(OH)2…
銨離子
（NH4＋）
NH4NO3、
(NH4)2SO4…
NH4Cl、
NH4I…
範例 1-2.1
原子序11的元素與原子序多少的元素可化合
形成離子鍵？
(A) 9 (B) 10 (C) 11 (D) 12
[答] (A)
[解] Z＝11Na元素，找非金屬元素
（鈍氣除外）可與它形成離子鍵。
類題 1-2.1
主族元素A和B的原子價殼層上分別有2個及
6個電子。當元素A和元素B化合時，生成的
化合物Z的化學式為下列何者？
(A) AB (B) A2B (C) AB2 (D) AB3
[答] (A)
[解] A與B可形成離子鍵，A生成A2+
而B生成B2-，因此 Z＝AB。
範例 1-2.2
寫出下列離子化合物的化學式
(1)硫酸銅 (2)氫氧化鈣 (3)碳酸鈉
(4)氯化鉀 (5)硫化銨
[答]
(1) CuSO4 (2) Ca(OH)2
(4) KCl (5) (NH4)2S
(3) Na2CO3
類題 1-2.2
由化學式判斷哪些是離子化合物？
(A) MgO
(B) H2SO4 (C) Li3N
(D) NH4Cl (E) C2H5OH
[答] (A)(C)(D)
[解]找金屬離子或銨離子與非金屬離子
或酸根相結合的化合物。
離子化合物的性質
1. 熔、沸點高
Cl-
Na+
Na+及Cl- 之離子鍵形成三度空間的結晶
導電性
固態不導電
離子不移動，
不能導電
熔融態或水溶液中可導電
離子移動，
可以導電
延展性
離子化合物特性：移動產生同性電荷排斥斷裂
(1) 質硬且脆。
(2) 沒有延展性。
(3) 破裂時仍維持一定晶面及晶形。
範例 1-2.3
已知A、B皆為週期表中的第三列元素，且A中有2
個價電子，B中有7個價電子，則下列有關A、B形
成的化合物之敘述，何者正確？
(A)其化學式為A2B (B)常溫下為氣體
(C)固態及熔融態不能導電，但水溶液可導電
(D)無延性及展性
[答] (D)
+2 -1
[解] A與B生成離子化合物AB2；(B)常溫下
離子化合物為固體；(C)熔融態時，離子化
合物可導電。
類題 1-2.3
離子化合物所具有性質不包括下列何者？
(A)具有較高的熔、沸點 (B)為電解質 (C)
固態可導電 (D)化合物呈電中性
[答] (C)
[解] 固態時，離子不移動，故不能導電。
範例 1-2.4
下列有關氯化鈉晶體的敘述，何者正確？
(A) NaCl分子是氯化鈉晶體的最小單位
(B)晶體中Na+與Cl-的電子數，恰好一樣多
(C)晶體中Na＋與Cl-均擁有惰性氣體原子電子數目
(D)氯化鈉晶體中異性電荷離子的靜電引力恰小於
同電荷離子的靜電斥力，故十分穩定
[答] (C)
[解] (A) NaCl非分子式，為簡式；(B) Na＋ 與Cl-之
電子數分別為10及18；(D)晶體形成後內部引力與
斥力達平衡，即相等之意。
類題 1-2.4
• 氯化鈉晶體中，每一個鈉離子被
幾個氯離子所包圍？
(A) 4個 (B) 6個 (C) 8個 (D) 12個
+包圍
6個Na
[答] (B)
-被
每個Cl
[解]
氯化鈉晶格結構中每個Na＋不只受到一個
Cl-的吸引力；每個Na＋最鄰近的Cl-有6個，
每一個Cl-最鄰近的Na＋ 也有6個。
1-2 結束