(一) 化學的意義

A.  化學是研究物質的組成結構性質變化的科學。

B.  組成物質的基本粒子:

                                   (1)  原子:如鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)等。

                                   (2)  分子:如硫酸(H2SO4)、二氧化碳(CO2)。氯氣(Cl2)等。

                                   (3)  離子:如氯化鈉(NaCl)、硝酸鉀(KNO3)等。

C.  組成物質的原子之間,靠著某種形式的作用力(稱為化學鍵)結合,形成該物質的結構。
而化學鍵又可分為:

                                   (1)  金屬鍵:存在於由金屬金屬組成的物質中。
      
如:AgCAlFe

                                   (2)  離子鍵:存在於由金屬非金屬組成的物質中,
      
如:NaCl

                                   (3)  共價鍵:存在於由非金屬非金屬組成的物質中。
      
如:H2OCO2CCl4

D. 物質的性質:

                                   (1)  純物質基本性質的建立,在化學家做比對鑑定時,是相當重要的參考工貝。

                                   (2)  物質的性質可分為物理性質化學性質

                                   (3)  物理性質:

甲、 顏色光澤形態密度硬度傳熱、導電

乙、 熔點(m.p)、沸點(b.p)、溶解度、反射、折射等。

                                   (4)  化學性質:

甲、 可燃性助燃性氧化性還原性、光分解性等。

乙、 生鏽腐蝕酸鹼性

E. 物質的變化:

                                   (1)  物理變化:

甲、 物質狀態改變,而本質不變,不產生新物質的變化,稱為物理變化。

乙、 水的三態變化、乾冰昇華、酒精揮發、燈泡發光、汽車爆胎。

丙、 冰棒融化、牛奶結冰、冰糖溶解、粉筆折斷、花瓶打碎……等。

                                   (2)  化學變化:

甲、 物質的本質改變,產生新物質的變化,稱為化學變化。

乙、 鐵釘生鏽、氫和氧化合成水、日光燈發光。

丙、 鞭炮爆炸、牛奶變酸、酒釀成醋、木材乾餾、肥皂皂化、醋酸酯化

                                   (3)  核變化:

甲、 原子核發生改變,成為不同的原子。

乙、 分為核分裂核融合兩大類。

I. 核分裂:

(a) 一個大核裂成兩個小核,屬於核分裂。

(b) 包含原子彈爆炸核能發電,都是利用核分裂。

II. 核融合:

(a) 兩個小核,融合成一個大的原子核,屬於核融合反應。

(b) 包含太陽的燃燒現象、氫彈的爆炸,都是利用核融合的原理。

                                   (4)  能量變化的大小:

甲、 核變化>內層電子游離能游離能化學變化相變化

乙、 物質變化與能量:

種類

物理變化

化學變化

核變化

巨觀

相變化(固、液氣)

無新物質產生

子本質改變

產生新物質

原子本質改變,
放出輻射線,產生新原子

微觀

分子間距離改變

原子重組

原子核中粒子重組

能量變化


(
<千焦/莫耳)


(102
103千焦/莫耳)

極大
(
108千焦/莫耳)

原子種類、數目

不變

不變

分子種類、數目

不變

 

實例

水蒸氣

碘昇華

水電解、光合作用

呼吸作用

核分裂(核能發電)
核融合

 

相變化

102千焦/莫耳

化學變化

1001000千焦/莫耳

游離能

103104千焦/莫耳

內層電子游離能

106千焦/莫耳

核能

1081010千焦/莫耳

(二) 化學的分類:

A.  化學可分為純化學應用化學

                                   (1)  純化學:

甲、 物質的基礎研究

乙、 例如:有機化學、無機化學、物理化學、分析化學。

                                   (2)  應用化學:

甲、 應用純化學的研究成果,以實用為目的。

乙、 如:農業化學、生物化學、藥物化學、環境化學等。

B. 物質:

(1)  佔有【空間】,具有【質量】

(2)  分成【固態】【液態】【氣態】三種:

(3)  固態:【有】一定的體積,【有】一定的形狀;如:冰、岩石、塑膠。
液態:【有】一定的體積,【沒有】一定的形狀;如:水、酒精、汽油。
氣態:【沒有】一定的體積,【沒有】一定的形狀;如:氧氣、氫氣、水蒸氣。

 

 

C. 混合物:

(1)  無一定的組成 (可依任何比例混合)

(2)  無一定的性質 (熔點、沸點、密度不固定)

(3)  可用【物理】方法分離。

D. 純物質:

(4)  有一定組成;

(5)  有一定性質 (熔點、沸點、密度均一定)

(6)  不可用【物理】方法分離;

(7)  分成【元素】【化合物】兩大類。

                             (甲)         素:

(a)  不能以普通的【化學】方法再分解成其它的物質。

(b)  依元素的【物理】性質及【化學】性質,可分成【金屬】元素及【非金屬】元素,其中【非金屬】元素較少,大部分是【金屬】元素。

(c)  目前已知元素有109種,其中有88種存於自然界。

                             (乙)       化合物:

(a)  二種以上的【元素】化合成的純物質。

(b)  化合物的性質和組成之成分元素的性質完全不同。

(c)  一種元素只含有【一種】粒子,一種化合物中含有【兩種】以上的粒子。

(d)  不能用【物理】方法分解為更簡單的物質。

(e)  只能用【化學】方法 (如電解、加熱)分解為更簡單的物質。

(f)   化合物是由【不同種】的原子相結合,元素是由【同種】的原子相結合。

 

【例題】請將下列物質分類:

                                   (1)  18K金:為金和銅的合金,屬於混合物。
其中金佔,銅佔;金:銅=31

                                   (2)  玻璃:含矽酸鈉及矽酸鈣,屬於混合物。

                                   (3)  黃銅:銅和鋅的合金,屬於混合物。

                                   (4)  冰糖:為蔗糖去除雜質(色素)後所得的純物質,化學是為C12H22O11

                                   (5)  汽水:水中溶解糖(固體溶質)及高壓的二氧化碳(氣體溶質),屬於混合物。

                                   (6)  白金:為元素鉑,元素符號為Pt,屬於元素,也是純物質。

                                   (7)  乾冰:為固態的二化碳,加熱能昇華成氣體。

                                   (8)  酒精:學名乙醇,化學式C2H5OH,屬於化合物,也是純物質。

                                   (9)  天然氣:主要包含甲烷、乙烷的氣體,為家用燃料,屬於混合物。

                               (10)  金剛石:為碳的四面體結構,為自然界最硬的物質,屬於元素,也是純物質。

                               (11)  精鹽:海水去除雜質後,結晶得到的固體,學名氯化鈉,化學式NaCl,屬於化合物,也是純物質。

                               (12)  雙氧水:為過氧化氫的水溶液,為混合物。

                               (13)  汽油:由石油經分餾法提煉收集得到的混合物,沸點約60℃∼200℃,主要包含多種碳氫化合物的混合物,屬於混合物。

                               (14)  鹽酸:為氯化氫氣體溶於水至德的溶液,屬於混合物。

                               (15)  硫酸銅晶體:為五水硫酸銅的藍色結晶,化學式為CuSO45H2O,屬於化合物,也是純物質。

 

(三) 物質的變化

A、  分成【物理】變化和【化學】變化。

B、  物理變化:

(1)  不產生新物質的變化,稱為【物理】變化。

(2)  特性:狀態【改變】,本質【不變】;可用【物理】方法使其恢復原狀。

(3)  包括【狀態】變化、【溶解】……

(4)  狀態變化:

                     
         
【註】昇華的實例:ㄅ.樟腦昇華  .乾冰(固態的二氧化碳)昇華  .碘晶體昇華。

C、  化學變化:

(1)  不僅【狀態】改變,【本質】【成分】都改變的變化,稱為【化學】變化。

(2)  特性:形成新物質,因此【性質】已改變。

(3)  【物理】方法不能恢復原狀,但有時可用【化學】方法恢復原狀。

(4)  日常生活中的變化,經常不是單純的【物理】變化或【化學】變化,可能兩種都兼具的變化。

 

(四) 物質的性質:

A. 包含物理性質化學性質

B. 物理性質:

(1)  【感官】判斷:顏色、光澤、嗅覺、味覺、硬度 ……

(2)  【儀器】測量:熔點、沸點、導電、傳熱、密度、磁性 ……

C. 化學性質:

(1)  產生【化學】變化的特性。

(2)  【可燃性】【助燃性】【氧化】【還原】、【活性】、【酸鹼性】、生蛂N腐蝕。

 

()物質的分離:

A.  將混合物以適當的物理方法分離出純物質。

B.  過濾法:

(1)   利用物質顆粒大小不同。

(2)   顆粒大的物質留在濾紙上,顆粒小的物質能通過濾紙。

(3)   鹽水和沙粒以過濾法分離。

C.  溶解過濾法:

(1)   不同的固態物質在水中的溶解度不同。

(2)   溶解度大的物質能解離成微小粒子,而通過濾紙;溶解度小的物質則保持大顆粒,而無法通過濾紙。

(3)   食鹽和沙粒以溶解過濾法分離,食鹽易溶解,而沙粒不易溶於水,而將兩者分離。

D. 蒸發結晶法:

(1)   利用溶質與溶劑的沸點高低不同。

(2)   將溶液中沸點低的溶劑蒸發,目的在收集沸點高的固體溶質。

(3)   食鹽水中將水蒸發,得到食鹽結晶

E. 蒸餾法:

(1)   利用溶質與溶劑的沸點高低不同。

(2)   將溶液中沸點低的物質先加熱汽化,再冷卻凝結,目的在收集沸點低的液體。

(3)   將海水以蒸餾法先將水沸騰再以冷凝管冷卻,可收集純水。

F. 分餾法:

(1)   利用沸點高低不同,將相混合的多種液體分離。

(2)   沸點低的物質先蒸發,但是因許多物質沸點接近,因此蒸發時容易同時獲得多種物質,純度較低

(3)   收集的溫度範圍愈小,得到的液體種類愈少,純度愈高

(4)   石油的提煉,分餾出汽油、煤油、柴油等。

G. 傾析法:

(1)   利用不同的液體不互溶,且密度大小不同,因此使液體分層。

(2)   密度小的液體浮在上層,再以傾倒的方法緩慢地將上層的液體分離。

(3)   傾析法分離油和水,將油傾析倒出。

(4)   傾析法將石灰水檢驗二氧化碳的沉澱與水分離。

H. 萃取法:

(1)   以適當的溶劑將物質溶解分離。

(2)   酒精萃取葉片內的葉綠素

(3)   以熱水將茶葉內的溶質溶解萃取成茶汁。

I. 層析法:

(1)   不同的物質吸附能力不相同,而將物質分離。

(2)   附著力大的物質擴散較快,移動速率明顯;附著力小的物質擴散較慢,移動速率不明顯。

(3)   不同的色素對濾紙的附著力不相同,將色素【】分離。

J. 昇華法:

(1)   利用物質具有昇華的特性,將物質生活再結晶獲得。

(2)   碘加熱可昇華,再冷卻凝固獲得純度較高的碘晶體。