第 5 章分子和化合物

2

分子和化合物• 鹽

鈉：光耀，高反應性，有毒氯：淡黃色氣體，高反應性，有

毒氯化鈉：食鹽

• 糖碳：鉛筆或鑽石氫：可燃氣體氧：空氣中的氣體結合而成白色的糖結晶

http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/165/169061/MixturesandCompounds.html

3

定組成定律• 所有的純物質都有固定的組成

所有純物質的試樣都含有相同且固定百分比的元素

混合物的組成會改變

4

化合物呈現的固定組成

電解水的時候每得 2.00 克氫就可得到 16.0 克的氧水分子中的氧和氫有固定的質量比（ 8.0 ）

0.8g 2.0

g 0.16

hydrogen of mass

oxygen of mass Ratio Mass

5

為何化合物顯現定組成• 化合物的最小單位稱為分子• 化合物的每個分子都有相同數

量和型態的原子• 因為化合物中的所有分子都是

相同的，所以每個試樣都有相同比例的元素

• 因為化合物中的所有分子都是相同的，所以每個試樣都有相同的性質

6

以化學式描述化合物• 化合物是由 2 個或 2 個以上的元素原子所組成的

特定物質• 每個原子的數量和型態以最簡單的單位來描述化

合物分子或離子

• 每個元素都以字母符號代表• 每個元素的原子數量標示在元素符號的右下方

如果原子只有一個，下標 1 可以省略• 多原子團可用括弧

如果超過一個

7

以化學式描述化合物水 = H2O

兩兩氫原子和 1 個氧原子

蔗糖 = C12H22O11

12 個碳原子， 22 個氫原子和 11 個氧原子

氫原子氫原子氧原子

水分子

蔗糖

8

化學式中元素的順序• 金屬寫在前面

NaCl

• 非金屬依照表 5.1 的順序書寫 CO2

除了偶而因為習慣的理由

H2O ， but NaOH

分子

9

多原子離子的分子

Mg(NO3)2

化合物稱為硝酸鎂

多原子離子的符號稱為硝酸根 (nitrate)

多原子離子的符號稱為硫酸根 (sulfate)

CaSO4

化合物稱為硫酸鈣

“1” 下標省略 “1” 下標省略

2 個 NO3 括弧表示 1 個 SO4 免括弧

10

多原子離子的分子

Mg(NO3)2

化合物稱為硝酸鎂

CaSO4

化合物稱為硫酸鈣

2 個 NO3

下標顯示1 個 SO4

免下標顯示

“1” 氮 (N) 的下標省略，總共有 2 N

“1” 硫的下標省略，總共有 1 S

“3” 氧的下標，總共有 6 O

“4” 氧的下標，總共有 4 O

11

原料的分類• 原子元素 = 單一個原子組成的元素• 分子元素 = 多個原子組成的分子元素• 分子化合物 = 只有非金屬組成的化合物分子• 離子化合物 = 由陽離子和陰離子所組成的化合物

12

分子元素• 某些元素由 2 個原子形成分

子• “7 ” 的規則

有 7 個常見的 2 原子元素原子序 7 的元素是 N 從 N 延伸奧 7A 族不要忘了 H2

H2

Cl2

Br2

I2

7VIIA

N2 O2 F2

13

分子化合物• 2 個或 2 個以上的非

金屬• 分子的最小單位

14

離子化合物• 金屬 + 非金屬• 沒有個別的分子單位，

陽離子和陰離子是以三度空間的方式排列以化學式（ formula ）單位表示

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元素和化合物的分子觀點

16

請將下列各項分類為原子元素、分子元素、分子化合物或離子化合物

• 鋁 (aluminum) ， Al3+

• 氯化鋁 (aluminum chloride) ， AlCl3

• 氯 (chlorine) ， Cl2

• 丙酮 (acetone) ， C3H6O• 一氧化碳 (carbon monoxide) ， CO• 鈷 (Cobalt) ， Co

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請將下列各項分類為：原子元素、分子元素、分子化合物或離子化合物

• 鋁 (aluminum) ， Al3+ = 原子元素• 氯化鋁 (aluminum chloride) ， AlCl3 = 離子化合物• 氯 (chlorine) ， Cl2 = 分子元素• 丙酮 (acetone) ， C3H6O = 分子化合物• 一氧化碳 (carbon monoxide) ， CO = 分子化合物• 鈷 (Cobalt) ， Co = 原子元素

化學式的命名步驟 1

這個化合物的命名是需用規則外的俗名嗎 ?

19

常見化合物的俗名

• H2O = 水，水蒸氣，冰• NH3 = 氨 (ammonia)

• CH4 = 甲烷 (methane)

• NaCl = 食鹽• C12H22O11 = 蔗糖


化合物的主要分類 ?

離子或分子

21

主要的分類• 離子

金屬 + 非金屬金屬寫在化學式的前面二元離子

多原子離子的化合物• 分子

2 種非金屬二元分子 ( 或二元共價分子 )

酸 – H 在化學式的前面雖然酸是分子，但它們溶於水後可生成離子或許是二元酸或含氧酸


化合物主要的次分類 ?

二元離子，多原子離子，二元分子，

二元酸，含氧酸

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化合物的分類• 含有一個金屬和一個非金屬的化合物 = 二元

離子型態 I 和 II

• 含有多原子離子的化合物 = 多原子離子• 含有 2 個非金屬的化合物 = 二元分子化合物• 含有 H 和一個非金屬的化合物 = 二元酸• 含有 H 和多原子離子的化合物 = 含氧酸


應用主分類和次分類的規則

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化學式的命名離子化合物的規則

• 由陽離子和陰離子生成• 以簡明的離子名字來命名

如果陽離子是：型態 I 金屬 = 金屬名字型態 II 金屬 = 金屬名字 ( 電荷 )多原子離子 = 多原子離子名字

如果陰離子是：非金屬 = 非金屬名字 + ide多原子離子 = 多原子離子名字

26

單原子非金屬陰離子• 由週期表上的位置決定電荷• 陰離子命名，元素名的尾端改為 – ide

4A = -4 5A = -3 6A = -2 7A = -1

C = carbide N = nitride O = oxide F = fluoride

Si = silicide P = phosphide S = sulfide Cl = chloride

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金屬陽離子• 型態 I

只有 1 種電荷的金屬離子 IA ， IIA ， (Al ， Ga ，

In)

由週期表上的位置決定電荷 IA = +1 ， IIA = +2 ， (Al ，

Ga ， In = +3)

• 型態 II 超過 1 種以上電荷的金屬離

子由陰離子上的電荷決定電荷

數

你如何知道金屬陽離子的型態是第 II 型 ?

而不是第一型 !!!

28

判定下列金屬是屬於型態 I 或型態 II 。如果是型態 I ，請寫出陽離子的電荷

數

• 鋰 (lithium) ， Li

• 銅 (Copper) ， Cu

• 鎵 (gallium) ， Ga

• 錫 (Tin) ， Sn

• 鍶 (strontium) ， Sr

29

判定下列金屬是屬於型態 I 或型態 II 。如果是型態 I ，請寫出陽離子的電荷數。

• 鋰 (lithium) ， Li 型態 I +1

• 銅 (Copper) ， Cu 型態 II

• 鎵 (gallium) ， Ga 型態 I +3

• 錫 (Tin) ， Sn 型態 II

• 鍶 (strontium) ， Sr 型態 I +2

30

型態 I 二元離子化合物• 含有金屬陽離子 + 非金屬陰離子• 化學式和命名時，金屬寫在前面

1. 金屬陽離子的名字寫在前面，非金屬陰離子的名字寫在後面

2. 陽離子的名字是金屬名字3. 非金屬陰離子的名字字尾要改變為 -ide

31

範例：二元離子，型態 I 金屬的命名CsF

1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下：H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 答案是沒有2. 驗證主要的分類

Cs = 是一種金屬，因為它位於週期表的左邊F = 是一種非金屬，因為它位於週期表的右邊

離子3. 驗證次要的分類

2 個元素，二元離子4. 這是屬於型態 I 或型態 II 的金屬？

Cs 是 IA 族，型態 I

32

範例：二元離子，型態 I 金屬的命名CsF

5. 驗證陽離子和陰離子Cs = Cs+ 因為它是 1A 族F = F- 因為它是 7A 族

6. 陽離子的名字Cs+ = cesium = 銫離子

7. 陰離子的名字F- = fluoride = 氟離子

8. 先寫出陽離子的名字，然後寫陰離子的名字氟化銫 (cesium fluoride )

33

型態 II 二元離子化合物• 含有金屬陽離子 + 非金屬陰離子• 化學式和命名時，金屬寫在前面

1. 金屬陽離子的名字寫在前面，非金屬陰離子的名字寫在後面

2. 金屬陽離子的名字是金屬名字接著電荷數以羅馬數字在括弧內標示由陰離子的電荷決定電荷數常見的型態 II 陽離子列於表 5.5

3. 非金屬陰離子的名字尾端要改變為 -ide

34

範例：二元離子，型態 II 金屬的命名CuCl

1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下： H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 答案是沒

有2. 驗證主要的分類

Cu = 是一種金屬，因為它位於週期表的左邊Cl = 是一種非金屬，因為它位於週期表的右邊


2 種元素，二元離子4. 這是屬於型態 I 或型態 II 的金屬？

Cu 不是 IA 族， IIA 族，或 (Al ， Ga ， In) 型態 II

35

範例：二元離子，型態 II 金屬的命名CuCl

5. 驗證陽離子和陰離子Cl = Cl- 因為它是 7A 族

Cu = Cu+ 以平衡陰離子的電荷6. 陽離子的名字

Cu+ = copper(I) = 銅離子7. 陰離子的名字

Cl- = chloride = 氯離子

8. 先寫出陽離子的名字，然後寫陰離子的名字氯化銅 (copper(I) chloride )

36

決定多價陽離子電荷： Au2S3

1. 決定陰離子的電荷Au2S3 - 陰離子是 S ，因為它是 6A 族，它的電荷是 -2

2. 決定總負電荷數因為化學式中有 3 個 S ，總負電荷是 -6

3. 決定總正電荷因為總負電荷是 -6 ，總正電荷也是 +6

4. 陽離子的電荷數因為化學式中有 2 個 Au 原子而且總正電荷是 +6 ，每一個 Au 的電荷是 +3

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範例• LiCl = lithium chloride

• AlCl3 = aluminum chloride

• PbO = lead(II) oxide

• PbO2 = lead(IV) oxide

• Mn2O3 = manganese(III) oxide

• ZnCl2 = zinc(II) chloride or zinc chloride

• AgCl = silver(I) chloride or silver chloride

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含有多原子離子的化合物

• 多原子離子是單一離子，它的原子數超過 1個

• 離子化合物的命名都是陽離子先然後才是陰離子非 - 多原子陽離子的命名如型態 I 和 II非 - 多原子陰離子的命名字尾要改為 -ide

39

一些常見的多原子離子名字化學式acetate C2H3O2

–

carbonate CO32–

hydrogen carbonate(aka bicarbonate)

HCO3–

hydroxide OH–

nitrate NO3–

nitrite NO2–

chromate CrO42–

dichromate Cr2O72–

ammonium NH4+

名字化學式hypochlorite ClO–

chlorite ClO2–

chlorate ClO3–

perchlorate ClO4–

sulfate SO42–

sulfite SO32–

hydrogen sulfate(aka bisulfate)

HSO4–

hydrogen sulfite(aka bisulfite)

HSO3–

40

多原子離子的模式

1. 在週期表中相同欄的元素可形成相似的多原子離子

相同數目的 O 和相同的電荷ClO3

- = chlorate BrO3- = bromate

2. 如果多原子離子是由 H開始，則名字的字首要添加 hydrogen 和在電荷上添加 1CO3

2- = carbonate HCO31- = hydrogen carbonate

41

多原子離子的週期樣式 -ate groups

BO33 - NO3

1 -

SiO32 -

PO43 -

SO42 -

ClO31 -

AsO43 -

SeO42 -

BrO31 -

TeO42 -

IO31 -

CO32 -

IIIA IVA VA VIA VIIA

42

多原子離子的樣式• -ate 離子

chlorate = ClO31-

• -ate 離子 + 1 O 相同電荷， per- 字首perchlorate = ClO4

1-

• -ate 離子 – 1 O 相同電荷， -ite 字尾chlorite = ClO2

1-

• -ate 離子 – 2 O 相同電荷， hypo- 字首， -ite 字尾hypochlorite = ClO1-

43

範例：多原子離子的命名 Na2SO4

1. 它有常見的俗名嗎 ?

H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 = No!

2. 驗證主要的分類Na = 是一種金屬，因為它位於週期表的左邊

SO4 = 是一種多原子離子離子

3. 驗證次要的分類化合物有 3 個元素多原子離子

4. 這是屬於型態 I 或型態 II 的金屬？Na 是 IA 族，型態 I

44

5. 驗證離子 sNa = Na+ 因為在 1A 族

SO4 = SO42- 一種多原子離子

6. 陽離子的名字Na+ = sodium ( 型態 I)

7. 陰離子的名字SO4

2- = sulfate

8. 先寫出陽離子的名字，然後寫陰離子的名字Sodium sulfate

範例：多原子離子的命名 Na2SO4

45

範例：多原子離子的命名 Fe(NO3)3

1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下：H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 = 答案是沒有2. 驗證主要的分類

Fe = 是一種金屬，因為它位於週期表的左邊NO3 = 是一種多原子離子，因為它是在 ( )內


有 3 個元素多原子離子4. 這是屬於型態 I 或型態 II 的金屬？

Fe 不是 IA 族， IIA 族，或 (Al ， Ga ， In) 型態 II

46

範例：多原子離子的命名 Fe(NO3)3

5. 驗證離子NO3 = NO3

- 一種多原子離子Fe = Fe+3 平衡 3 個 NO3

-1 的電荷6. 陽離子的名字

Fe+3 = iron(III) ( 型態 II)

7. 陰離子的名字NO3

- = nitrate

8. 先寫出陽離子的名字，然後寫陰離子的名字iron(III) nitrate

47

化學式的命名分子規則

• 超過 2 個元素的分子化合物之規則暫不學習

• 二元分子 :名字先寫非金屬第二個非金屬名字之字尾加 ide 化學式中的下標是表示原子的數目，依此在

每一個名字的字首顯示它的數目

48

二元分子化合物 2 個非金屬

1. 化學式中，第一個元素的名字寫在前面用元素的全名

2. 化學式中，第二個元素的名字寫在後面並在字尾加 -ide

如果它是陰離子，不能用在這個系統 !

3. 以字首顯示原子的數目a) 第一個元素的字首若是 mono- 則可省略

49

下標：字首• 1 = mono-;

第一個非金屬元素可免用• 2 = di-• 3 = tri-• 4 = tetra-• 5 = penta-• 6 = hexa-• 7 = hepta-• 8 = octa-• 如果所接名字是由母音開始，則最後一個 “ a” 要去掉

50

範例：二元分子化合物的命名BF3

1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下：H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 答案是沒有

2. 驗證主要的分類B = 是一種非金屬，因為它位於週期表的右邊F = 是一種非金屬，因為它位於週期表的右邊

分子3. 驗證次要的分類

2 個元素二元分子

51

範例：二元分子化合物的命名BF3

4. 第一個元素的名字boron

5. 第二個元素的名字之字尾改成 – idefluorine fluoride

6. 在每一個名字之前添加一個字首以顯示原子的數目monoboron ， trifluoride

7. 寫第一個元素的字首，然後寫第二個元素的字首去掉第一個元素的字首 mono

boron trifluoride

52

酸• 含有 H+1 陽離子和

陰離子在水溶液中

• 二元酸含有 H+1 陽離子和非金屬陰離子

• 含氧酸含有 H+1 陽離子和多原子陰離子

53

化學式的命名酸

• 酸是分子化合物但在水中常會產生離子• 所有的名字在其尾部都有酸 (acid)• 二元酸 = hydro 字首 + 非金屬的基名 + ic 字

尾 • 含氧酸

如果多原子離子的尾端是 – ate = 多原子離子名字用 – ic字尾

如果多原子 ic 離子尾端 in –ite = 多原子離子名字用 – ous字尾

54

範例：二元酸的命名HCl

1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下：H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 答案是

沒有2. 驗證主要的分類

第一個元素是 H ，酸3. 驗證次要的分類

2 個元素二元酸

55

範例：二元酸的命名HCl

4. 驗證陰離子Cl = Cl- ， chloride 因為是 7A 族

5. 陰離子的名字 – ic 字尾Cl- = chloride chloric

6. 在陰離子名字之前添加字首 hydro-hydrochloric

7. 名字之後添加酸 (acid)hydrochloric acid

56

範例：含氧酸的命名H2SO4

1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下：H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 答案是



化學式中有 3 個元素，含氧酸

57


4. 驗證陰離子SO4 = SO4

2- = sulfate

5. 如果陰離子的字尾是 – ate ，改變成 – ic 如果字尾是 – ite ，改變成 -ous

SO42- = sulfate sulfuric

6. 陰離子的名字之後接著寫酸 (acid)sulfuric acid

58


1. 它有常見的俗名嗎 ? 如下H2O ， NH3 ， CH4 ， NaCl ， C12H22O11 答案是



化學式中有 3 個元素，含氧酸

59


4. 驗證陰離子SO3 = SO3

2- = sulfite

5. 如果陰離子的字尾是 – ate ，改變成 – ic 如果字尾是 – ite ，改變成 -ous

SO32- = sulfite sulfurous

6. 陰離子的名字之後接著寫酸 (acid)sulfurous acid

60

化學式命名的流程圖

由化合物的名字寫出化學式

62

由化合物的名字寫出化學式

• 二元分子化合物，由字首決定下標• 型態 I ，型態 II ，三元化合物和酸

1. 決定離子2. 決定陽離子和陰離子的電荷3. 平衡電荷以得到下標的值

63

範例：二元分子dinitrogen pentoxide

• 驗證元素的符號nitrogen = N

oxide = oxygen = O

• 由字首寫出化學式的下標di = 2 ， penta = 5

N2O5

64

含有離子的化合物

• 由金屬和非金屬形成的離子化合物金屬原子形成陽離子，非金屬原子形成陰離子

• 化合物的總電荷必須為零，因此陽離子和陰離子的電荷數必須相同

• 如果 Na+ 與 S2- 結合，則每個 S2- 離子需要兩個 Na+ 離子以平衡電荷，因此化學式是 Na2S

65

寫出離子化合物的化學式

1. 寫出金屬陽離子的符號和它的電荷2. 寫出非金屬陰離子的符號和它的電荷3. 電荷 ( 沒有符號 ) 變成另一個離子的下標4. 減少下標成為最簡單的整數比5. 檢驗陽離子和陰離子的電荷是否平衡

66

寫出鋁離子和氧離子形成化合物之化學式

1. 寫出金屬陽離子的符號和它的電荷

2. 寫出非金屬陰離子的符號和它的電荷

3. 電荷 ( 沒有符號 ) 變成另一個離子的下標

4. 減少下標成為最簡單的整數比

5. 檢驗陽離子和陰離子的電荷是否平衡

Al3+ column IIIA

O2- column VIA

Al3+ O2-

Al2 O3

Al = (2) x (+3) = +6O = (3) x (-2) = -6

67

練習：下列離子形成化合物後之化學式為何 ?

• potassium ion 和一個 nitride ion

• calcium ion 和一個 bromide ion

• aluminum ion 和一個 sulfide ion

68


• K+ 和 N3- K3N

• Ca2+ 和 Br- CaBr2

• Al3+ 和 S2- Al2S3

69

範例：離子化合物manganese(IV) sulfide






Mn4+

S2-

Mn4+ S2- Mn2S4

Mn = (1) x (+4) = +4S = (2) x (-2) = -4

MnS2

70

範例：離子化合物Iron(III) phosphate






Fe3+

PO43-

Fe3+ PO43- Fe3(PO4)3

Fe = (1) x (+3) = +3PO4 = (1) x (-3) = -3

FePO4

71

範例：離子化合物ammonium carbonate






NH4+

CO32-

NH4+ CO3

2- (NH4)2CO3

NH4 = (2) x (+1) = +2CO3 = (1) x (-2) = -2

(NH4)2CO3

72


• copper(II) ion 和一個 nitride ion

• iron(III) ion 和一個 bromide ion

• aluminum ion 和一個 sulfate ion

73


• Cu2+ 和 N3- Cu3N2

• Fe+3 和 Br- FeBr3

• Al+3 和 SO42-Al2(SO4)3

74

範例：二元酸hydrosulfuric 酸






H+

S2-

H+ S2- H2S

H = (2) x (+1) = +2S = (1) x (-2) = -2

H2S

所有的酸中陽離子都是 H+

hydro 是一種二元物

75

範例：含氧酸carbonic 酸






H+

CO32-

H+ CO32- H2CO3

H = (2) x (+1) = +2CO3 = (1) x (-2) = -2

H2CO3

所有的酸中陽離子都是 H+

多原子離子-ic 是一種 -ate 離子

76

練習：下列各酸的化學式為何 ?

• chlorous acid

• phosphoric acid

• hydrobromic acid

77

練習：下列各酸的化學式為何 ?

• H+ 和 ClO2– HClO2

• H+ 和 PO43– H3PO4

• H+ 和 Br– HBr

78

式量• 個別分子或式單元的質量• 也知道分子的質量或分子的重量• 一個分子或式單元中所有原子的質量總

和全部 = 各部分的和 !

1 個 H2O 分子的質量= 2(1.01 amu H) + 16.00 amu O = 18.02 amu

第 5 章分子和化合物

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