教學流程電離說原子與離子電離說的內容
溶液與離子3‧2
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電離說
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西元 1884 年,瑞典化學家阿瑞尼斯 提出「電解質解離說」(電離說)。
電解質的水溶液為什麼能導電呢?
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電解質在水中會分解成帶電粒子 ( 稱為離子 ) ,這過程稱為解離,因而使水溶液能夠導電。
解離Ca
Cl
Cl
CaCl
Cl 阿瑞尼斯
知識快遞阿瑞尼斯( Svante August Arrhenius ,西元 1859~ 1927 年)於西元 1903 年時,以「電離說」獲諾貝爾化學獎。
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原子與離子
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電解質在水溶液中會解離出帶正電荷的正離子與帶負電荷的負離子。
離子是帶電的粒子
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解離反應式: NaCl → Na + + Cl -
原子會帶電是因為得失電子。失去電子者形成正離子;得到電子者形成負離子。
正離子Na Cl
解離 Cl
負離子Na
+
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正離子的形成
鈉原子 鈉離子
Na Na+
失去電子
原子如果失去一個電子,會形成帶一個正電荷的正離子。
反應式: Na → Na + + e -
質子數: 11 11 0電子數: 11 10 1
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負離子的形成
氯原子 氯離子
Cl Cl¯
得到電子
反應式: Cl + e - → Cl - 質子數: 17 0 17電子數: 17 1 18
原子如果得到一個電子,會形成帶一個負電荷的負離子。
動腦時間1.鈉原子失去一個電子後,為什麼會帶一個正電荷?請以原子結構中的質子數目和電子數目的觀點來思考並回答。
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動腦時間解:
鈉原子分別有 11 個質子、電子及中子。當失去一個電子時,變成 11 個質子、10 個電子、 11 個中子的狀態,因此質子數較電子數多一個,變成帶正電的鈉離子
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Na質子 ×11電子 ×11中子×11
Na+ 質子 ×11電子 ×10中子 ×11
解答
動腦時間2.鈣離子的符號為 Ca2 +,試問鈣原子( Ca )要失去或得到幾個電子才能形成鈣離子?
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動腦時間解:當鈣原子失去兩個電子時,就會形成帶2 個正電的鈣離子。
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鈣原子 鈣離子Ca Ca
解答
2 +
例題3-3
已知某原子 X的質子數和中子數分別為13與 14,則此原子所形成的離子 X3
+,所含的電子數為多少?(A)10 (B)13 (C)16 (D)24 。
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例題3-3 詳解解: (A) ,
X3 +表 X 原子失去 3 個電子,即電子數比質子數少 3 ,故:
電子數=質子數- 3 = 13- 3 = 10 。
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同一種元素的原子和離子,雖然只相差一個或數個電子,但化學性質卻完全不同。
原子與離子
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氯化鈉NaCl
金屬鈉Na
解離劇烈反應
Na Cl
ClNa+
電離說的內容
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電解質在水溶液中的情形,可以用電離說來解釋,並歸納成以下幾點:
1. 電解質溶於水時,會解離成帶正電的正離子和帶負電的負離子。
電離說的內容 ( 一 ) 1/4
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例如氯化鈉溶於水後,解離成鈉離子和氯離子,鈉離子帶一個正電荷,氯離子帶一個負電荷,可以下列式子表示:
NaCl Na + + Cl -
(氯化鈉 鈉離子 + 氯離子 )
電離說的內容 ( 一 ) 2/4
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電離說的內容 ( 一 ) 3/4
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Na
正離子Cl
解離 Na Cl
負離子
+
有些電解質會在水中解離出帶電的原子團,稱為「根」。解離方程式: NaOH Na ++ OH -
電離說的內容 ( 一 ) 4/4
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根
根
表 3-1 常見的離子
正離子 K +、 Na +、Mg2 +、 Ca2 +、 Al3 +
、 NH4 +
負離子
Cl -、 OH -、 NO3 -(硝酸根)、SO42 -、 HCO3 -(碳酸氫根)、CH3COO -(醋酸根)、 CO32 -
(碳酸根)
常見的離子
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動腦時間想一想電解質與非電解質溶於水中的情形有何不同?
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氯化氫 蔗糖分子
動腦時間 解答解:
氯化氫會解離,而蔗糖分子不會解離
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( 電解質 ) ( 非電解質 )
氯化氫 蔗糖分子
電解質溶於水中,幾乎全部解離者,稱為強電解質;少部分會解離者,稱為弱電解質。
電離說的內容 ( 二 )
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強電解質 弱電解質
強電解質:電解質溶於水中,幾乎全部解離者,如鹽酸 (HCl) 。
強電解質
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HCl → H + + Cl -
由於產生大量可在水溶液中移動的離子(H +及 Cl - ) ,故可使燈泡發亮。
弱電解質:電解質溶於水中,少部分會解離者。
弱電解質
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CH3COOH → CH3COO -+ H+
由於產生少量可在水溶液中移動的離子,故只能使燈泡微亮。
部分解離
在電解質水溶液中,所有正離子所帶的總電量等於所有負離子所帶的總電量,因此溶液呈電中性。
電離說的內容 ( 三 )
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氯化鈣 鈣離子 + 氯離子 CaCl2 Ca2 + + 2Cl -
CaCl
Cl
Ca
Cl
Cl
1×(2+ ) = 2×(1- )
保持電中性
例題3-4 1/2
參考下表,並利用電解質解離時需符合電中性的原理,判斷下列物質的化學式何者正確?
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正離子 K+ 、 Na+ 、Mg2+、 Ca2+、 Al3+、NH4
+
負離子Cl、 OH、 NO3
( 硝酸根 )、HCO3
( 碳酸氫根 )、 SO42、
CH3COO ( 醋酸根 )、 CO32 ( 碳酸
根 )
例題3-4 2/2
(A) 氯化鉀為 KCl2
(B) 硫酸鎂為 MgSO4
(C) 碳酸銨為 NH4CO3
(D) 硝酸鋁為 Al3NO3 。29
正離子 K+ 、 Na+ 、Mg2+、 Ca2+、 Al3+、NH4
+
負離子Cl、 OH、 NO3
( 硝酸根 )、HCO3
( 碳酸氫根 )、 SO42、
CH3COO ( 醋酸根 )、 CO32 ( 碳酸
根 )
例題3-4 詳解
解: (B),Mg2 ++ SO42 -→MgSO4
(A)K ++ Cl -→ KCl ,故氯化鉀化學式
應為 KCl ;(C)2NH4
++ CO32 -→ (NH4)2CO3 ,
故碳酸銨化學式應為 (NH4)2CO3 ; (D)Al3
++ 3NO3- → Al(NO3)3 ,故硝
酸 鋁化學式應為 Al(NO3)3 。
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離子在溶液中可以自由移動。電離說的內容 ( 四 ) 1/3
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以氯化氫( HCl )為例
電離說的內容 ( 四 ) 2/3
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通電後,氫離子 (H + ) 往負極移動,氯離子 (Cl - ) 往正極移動。也就是說,電解質是藉由離子移動而導電的。
正極(+
)
負極(- )
電解質可分為酸類、鹼類及鹽類,將會在後面小節中分別介紹。
電離說的內容 ( 四 ) 3/3
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酸
鹼
鹽
例題3-5
有甲、乙兩杯 1 公升的水溶液,甲杯中有0.1 莫耳的氫氧化鈉( NaOH ),乙杯中有 0.2 莫耳的硫酸鈉( Na2SO4 ),若將兩杯溶液混合,則混合溶液中所含的鈉離子、氫氧根離子及硫酸根離子的莫耳數各為何?
(A)0.1, 0.1, 0.1 (B)0.2, 0.1, 0.2
(C)0.5, 0.1, 0.1 (D)0.5, 0.1, 0.2 。
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例題3-5 詳解 解: (D)。 NaOH Na + + OH -
1 : 1 : 1 0.1莫耳 0.1莫耳 0.1莫耳 Na2SO4 2Na + + SO42-
1 : 2 : 1 0.2莫耳 0.4莫耳 0.2莫耳 故總計鈉離子有 0.5莫耳,氫氧根離子有0.1莫耳,硫酸根離子有 0.2莫耳。
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