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標題: 化學基本概念 [打印本頁]

作者: 輝仔餅 時間: 14-7-2011 17:57 標題: 化學基本概念

目錄:

4 基本概念
   4.1 原子
   4.2 元素
   4.3 物質
      4.3.1 命名法
   4.4 分子
   4.5 離子和鹽
   4.6 酸鹼性
   4.7 相
   4.8 氧化還原
   4.9 化學品
   4.10 化合物
   4.11 摩爾以及物量
   4.12 化學鍵
   4.13 分子間力
   4.14 物理特性
   4.15 化學反應
   4.16 平衡
   4.17 能量
   4.18 化學定律
   4.19 化學工業

原子
一粒原子是由原子核及外圍帶負電荷的電子組成的粒子，一般而言是化學研究的最小尺度範疇。原子核由質子和中子組成。電子帶負電荷，質子帶正電荷，個數相同使得電荷平衡，令整個原子呈中性。

最簡單的原子：氫原子的結構示意圖

元素
一種元素即是所有原子核內有一樣多的質子的原子的統稱，例如氫這種元素中所有原子都是只有一粒質子。這個概念換過來說亦可：所有原子核中有六粒質子的原子都是碳，所有原子核中有九十二粒質子的都是鈾。元素亦有另一定義，就是所有不可以用化學方法分解的物質都是元素。

在這麼多種列舉元素的方法中，最常用和最方便的莫過於元素週期表。週期表根據原子序數來排列原子，而原子序數就是一粒原子中質子的數量。因為這個奇怪的排列，排在一起的元素，無論是同一個直行、同一個橫行還是純粹在附近，都有一些大致上固定的關係。

同一種元素可能有很多個不同的同位素。它們除了重量有些分別，或者有的因為太多、太少中子而導致原子核不穏定之外其他東西大致一樣。

元素周期表

物質
化學物質是指一種物體,它既確定了其化學組成,也確定了它的化學屬性[7]. 嚴格的來講, 混合的化合物,元素等都不能算是化學物質, 只能說是化學藥品或者說化學製品. 大多數我們日常生活碰到的化學品都是混合物,比如空氣,合金,生物製品.

命名法
物質的命名法在化學語言當中是最嚴格的一環.早在很久以前,化合物的命名是由其發現者自行決定的, 這樣則導致了命名的困難和混亂. 而現在我們最常用的還是國際純粹與應用化學聯合會 (International Union of Pure and Applied Chemistry) (IUPAC) 命名方法. 它用一個命名系統讓所有的化合物都有一個獨有的名稱和代碼. 有機化合物通過有機命名[8]系統命名; 而無機化合物通過無機命名[9]系統命名. 而通過化學索引服務(Chemical Abstracts Service),我們可以輕鬆的通過CAS號(CAS registry number)來找到每一個化合物的性質,特性,命名和結構.

分子
一個分子是化合物的最根本組織，不用化學方法是拆不開的。大部分分子都是由兩個或以上原子組成，但是都有些特例，例如氦氣分子，只有一個原子。這些原子，如果多於一個，是由化學鍵結合。

一個分子結構式描述了化學鍵以及它在分之中所連接的原子的位置，圖上為紫杉醇的分子結構

酸鹼性
物質可以被分類為一種酸或者是一種鹼。通常我們有幾種進行酸鹼分類定義的理論。其中最簡單的要數阿累尼烏斯理論（Arrhenius theory），它認為：酸是能夠在水當中電離出水合氫離子的物質；而相反鹼則是在水當中電離出氫氧根離子的物質。而 Brønsted–Lowry酸鹼理論 (Brønsted–Lowry acid-base theory)則認為酸是能夠在化學反應中給其他物質氫離子的物質；而鹼則是相應能得到氫離子的物質。第三種理論被稱作是路易士酸鹼理論（Lewis acid-base theory)，它是基於形成化學鍵之上的。路易士理論認為：酸是在鍵的形成當中接受了一對電子；而鹼則是在形成鍵的過程中給予了其他物質一對電子。因此，一個物質如果對於不同的酸鹼理論來說，可能在此是酸，在另外一個理論來說卻是鹼。

酸性強度的衡量方法主要有兩種：第一種是阿累尼烏斯定義的也就是我們最常用的pH，它是通過衡量一個溶液當中氫離子的濃度來確定酸性的大小。它的計算方法是 pH=-lg[H+],也就是pH等於氫離子濃度的負對數。因此可以說，擁有更高濃度的氫離子溶液，其pH越低而酸性更強。第二種是Brønsted–Lowry定義，也就是酸解離常數（Ka），它衡量的是物質作為酸的時候給予氫離子的能力。因此一個酸性越強的物質，其Ka更高，更具有給予氫離子的的傾向。同樣的我們可以將pOH替換成pH, Kb代替Ka來說明鹼性強度。

氧化還原
氧化還原的概念和一個物質的原子獲取或者給予電子的能力有關。物質擁有氧化其他物質的能力就被成為氧化性，而此物質被成為氧化劑（oxidizing agents)，或者成為氧化物。一個氧化劑能夠將電子從其他的物質上移走。相應的，具有還原其他物質的物質被稱作有還原性而成為還原劑（reducing agents）或者成為還原物。一個還原試劑能夠傳遞給其他物質電子並且氧化自身。而正因為其「給予」了其他物質電子，它還被稱為供電子物。氧化還原的性質與氧化數（oxidation number）有關－－其實真正的給予或者獲取完成的電子並不存在。所以，氧化過程被定義為增加了氧化數，而還原則是降低的氧化數。

化學品
化學品泛指一切有確實化學構造及化學成份的物質，所以又稱化學物質。它們可以是元素、化合物或混合物。日常生活中，我們會遇到的東西多數都是混合物，例如合金。

化合物
化合物是一些以不同元素用固定比例結合而成的物質。成份的比例決定了它的化學特性。例如水是用氫同氧以二比一組合而成，結果它三個原子之間就造了一個104.5度的角度出來。不同化合物及元素之間的變化稱為化學反應。

一顆氯化鈉（食鹽）的結晶

摩爾以及物量
摩爾（英語：mole）（僅台灣地區使用莫耳一詞）是物量的國際單位，符號為mol。1摩爾是所含基本微粒個數與12克的碳-12()中所含原子個數相等的一系統物量。使用摩爾時，應指明基本微粒，可以是分子、原子、離子、電子或其他基本微粒，也可以是基本微粒的特定組合體。1摩爾物質中所含基本微粒的個數等於亞佛加厥常數，符號為NA，數值約是6.0221367×1023，常取6.02×1023。

一種物質的摩爾質量與式量，在使用國際單位制時，在數值上相等。

化學鍵
化學鍵是指組成分子或材料的粒子之間互相作用的力量，其中粒子可以是原子、離子或是分子。化學鍵的物理本質來自於原子和原子之間電子的電力，量子力學上意指原子間電子的波函數線性疊加。化學鍵是化學最重要的概念之一，物理理論本質由萊納斯·鮑林建立。化學家為能簡潔表述化學鍵並規避量子力學的複雜性，將化學鍵分類為共價鍵、離子鍵和金屬鍵，較弱的鍵結如氫鍵等。無論分類為何，其物理本質都是相同的。

原子電子以及分子軌域

分子間力
分子間力是不同分子之間的作用力，主要有氫鍵，范德華力，親水作用／疏水作用等，這種作用力比化學鍵弱，容易打開或重新組合，但是是形成分子空間排列和架構的重要作用力，是現代化學的重要研究方向之一。

物理特性
物質有時會是液體，有時會是固體，有時會是氣體，這些叫作物質的相態。一件物質是否軟、透不透光、透光的話它的折射率是多少，這些都是一件物質的物理特性。總而言之，物理特性即是一種物質不靠化學作用都可以斷定到的特性。

水湧上沙灘造成浪，就是水與沙的物理特性

化學反應
化學反應是一種物質轉變為另一種物質的過程，涉及分子中元素的交換和化學鍵的轉移、形成或消失。化學反應形成的改變既可令很多獨立的分子結合，也可將一個較大型的分子拆開成為很多獨立的小分子，甚至是同一分子內有原子移動，即使原子的數量沒有改變，但仍會構成化學反應。

鹽酸同氨發生化學反應生成氯化銨

化學定律
化學反應的守恆必須符合物理守恆定律，反應前後應符合：
質量守恆定律：一個化學反應發生，物質的總質量不會有任何變化。
能量守恆定律：化學反應所產生的能量總和不變，只是能量形式依照反應模式而變化。引出三個重要概念: 平衡, 熱力學, 動力學.
電荷守恆定律：化學反應前後的電荷數應守恆。
亞佛加厥定律
比爾-朗伯定律
波義耳定律 (1662年,壓力和體積相關)
查理定律 (1787年,體積和溫度相關)
斐克擴散定律
蓋呂薩克定律 (1809年,體積與溫度相關)
亨利定律
赫士定律
定組成定律
倍比定律
拉烏爾定律

化學工業
化學工業(化工)是當代經濟活動當中重要的一部分.全球50大化學品製造商在2004年共銷售了5870億美元的業績, 其中利潤佔據了8.1%, 其中研發成本佔據了2.1%

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