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高中職化學科教學研習

高 漢 謀 教授國立中興大學化學系

民國九十五年十二月十二日

主辦單位：國立大里高中

主題：化學基本概念演進

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化學式 (Chemical Formula)

♦ 實驗式♦ 分子式♦ 結構式♦ 示性式

實驗式♠由實驗而得到的元素原子間最簡整數比

的化學式。

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♦ 除了由元素分析得到物質元素間的最簡整數比時以實驗式稱之，純物質無論其為離子化合物、金屬、網狀共價固體、或分子化合物，其化學組成一般均以化學式稱之。

♦ 離子化合物及網狀共價固體之化學式以元素間原子的最簡整數比表示，如氯化鈉為離子化合物，化學式為 NaCl ；石英為網狀共價固體，其化學式為 SiO2 。

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♦金屬直接以元素符號表示，如鈉 (Na) 或金 (Au) 。♦分子化合物之化學式以分子內元素種類及各元素

原子之實際個數表示。♦具官能基之有機分子化學式，直接顯示其官能基

，如乙醇之化學式為 C2H5OH ，而不用 C2H6O 。

♦表示化合物內其原子間鍵結的圖示，稱為化學結構 ( 結構式 ) 。

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原子量及分子量有單位？

amu (atomic mass unit; 原子質量單位 )♦ 原子的質量單位為 amu 。♦ IUPAC 定義 12C 原子的質量為整數 12 amu ，

1 amu = 12C 原子質量的 1/12 。♦ 其他元素的原子質量以質譜儀測量並以 12C原子質量為標準的相對比值。

♦ 其他元素的原子，包括 12C 同位素 13C 及 14C原子，其原子質量一般量測至小數點後第四或第五位，原子質量最後一位為誤差位。

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莫耳 (mole) 的定義

♦ 莫耳為化學科學的最實用計量單位。

第一種定義♦ 12 克整 12C 同位素原子的數目，稱為 1 莫耳，其數目為 6.02 x 1023 個。

♦ 但此定義在實際化學計量上面臨使用上的困

難，例如 1 莫耳氯化鈉質量為 58.4 克，但以粒

子數目而言， 1 莫耳氯化鈉的粒子數為 12克 整 12C 同位素原子數目的兩倍。

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第二種定義♦任何物質其化學式單元 (chemical entity) 數與

12克整 12C 原子數目相同時，稱為 1 莫耳； 1 莫

耳的數目為 6.02 x 1023 個。

♦ 此定義的優點是適用於分子化合物、離子化合

物、共價網狀固體、及金屬等不同類型物質的計量。

♦因此 1 莫耳 NaCl 具有 6.02 x 1023 個 NaCl 單元，

而 1 莫耳 SiO2 具有 6.02 x 1023 個 SiO2 單元， 1 莫

耳銅具有 6.02 x 1023 個銅原子。

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莫耳質量與化學式量

♦ 1 莫耳物質的質量，稱為莫耳質量。

♦莫耳質量的優點：1. 化學實驗的實用計量方式。2. 適用於任何純物質，如原子態物質、分子化合

物、離子化合物、共價網狀固體、及金屬等。3. 莫耳質量可完全取代原子量、分子量、化學式

量及稍早化學家使用的克原子量及克分子量。

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質量與重量

♦早期科學家以重量表示物質的量，重量的定義是物質所受地球引力的測量值。

♦物質的重量會隨地點不同而有差異，但物質內所含粒子的數量並不會隨地點不同而改變。物質內所含粒子的量，稱為物質的質量。

♦早期科學家重量及質量混用，但現代科學則趨向使用較嚴謹的質量表示物質的量。

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物質狀態變化 - 三相點

常見的三相點定義♦ [ 物質三相共存點 ] ，但以上的定義並不正確，在三相點時，是三相共存，但反過來講，三相共存時，不一定處於三相點。

正確的三相點定義♦ 物質三相可以互相達到平衡的唯一溫度及壓力。

♦ 三相點指的是一特定溫度及壓力狀態。

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可逆反應及不可逆反應？

♦所有化學反應都是可逆反應，因此現代化學已將 [ 可逆反應 ] 及 [ 不可逆反應 ] 兩個名詞刪除。

♦所有化學反應的平衡常數 K 都可以得到，只是有的反應 K 值很大，早期科學家將其稱為不可逆反應。

♦如 H2 與 O2 反應形成水為例：

H2(g) + (1/2) O2(g) Gof = -237.2 kJ/molH2O(l)

K

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平衡時 (25 oC) ：

Go = -RT ln K

K = e-Go/RT

K = e-(-237.2 x 103 J)/(8.314 J/K)(298 K) = 2.94 x 1042

H2(g) + (1/2) O2(g) Go = -237.2 kJ/molH2O(l)K