還記得嗎? 在前幾部影片中, 我們學到了離子、共價、 金屬三種化學鍵的結合方式、 形成元素以及化合物的特性。 而這些化學鍵的固體產物可以分為 離子化合物、分子物質、共價網狀固體、金屬四種。 日常生活中的固體大致上都屬於這四種物質, 但是問題來了, 這些固體彼此之間有什麼樣的性質差異呢? 我們先複習一下化學鍵的生成, 金屬與非金屬原子之間會發生電子轉移而形成離子化合物, 在兩者結合時產生的陰、陽離子之間的吸引力, 是鍵結形成的原因。 常見的離子化合物有氯化鈉、氧化鎂等。 氯化鈉就是我們日常生活中所使用的食鹽, 而氧化鎂則是坩堝、電爐的襯裡。 非金屬原子間則以價電子共用的方式, 結合成分子物質或共價網狀固體, 產生共用的價電子 對兩側的原子核產生吸引力使鍵結形成。 我們平常喝的水、 從嘴巴呼氣而產生的二氧化碳、 在地球環境中佔比例最大的氣體氮氣, 這些都是常見的分子物質。 作為鉛筆主要成分的石墨、 價格高昂的鑽石, 則都屬於常見的共價網狀固體。 而大量的金屬原子聚集時, 會形成金屬結構, 金屬原子中自由移動的價電子與陽離子產生吸引力, 因而形成鍵結。 我們生活中常常提到的金、銀、銅等, 都屬於金屬物質。 複習完三種化學鍵的形成方式後, 接著讓我們來認識這些化學鍵所形成的固體, 以及它們之間的性質差異吧! 我們先從結構與質地來看。 在結構方面, 離子化合物、共價網狀固體、金屬都是由連續結構組成。 只有分子物質是獨立的分子, 並不是以連續結構的形式所組成。 在質地方面, 離子化合物因為晶體中的同性離子會互相排斥, 受到外部敲擊時, 會因為這股相斥的力量而破裂, 使它不但非常容易碎裂, 也沒有延展性; 分子物質都非常易碎, 也不具延展性, 但相較之下離子化合物較堅硬, 分子物質硬度較小; 共價網狀固體除了質軟的石墨以外, 硬度都非常高, 質地難以被破壞; 組成金屬鍵的吸引力 因為自由電子的移動而分散在整個晶體內, 當受到外力衝擊時, 金屬原子容易朝著受力的方向滑動, 但卻不會破壞裡面的金屬鍵結, 因此金屬物質具有延展性。 在水中溶解度方面, 離子化合物大部分可溶於水; 分子物質之間對水溶解度差異非常大; 共價網狀固體大部分不溶於水; 金屬雖然也是大部分不溶於水, 但少數較活潑的金屬 如鈉、鉀可與水發生化學反應產生氫氣而溶解。 在導電、導熱方面, 離子化合物 因為離子在固態時處於特定的位置而無法移動, 在固體的導電、導熱性不良, 但水溶液狀態 及熔融狀態時 因為離子能夠自由移動而可導電; 分子物質大部分不可導電, 只有少部分屬於電解質, 像是氯化氫及氨氣等分子 在溶於水中後, 水溶液可以導電; 共價網狀固體大多為電與熱的不良導體, 只有石墨因為在結構中具有可以移動的價電子, 因此具有導電與導熱性; 金屬物質則是有自由電子在結構中運動, 是電與熱的良導體。 但要注意的是,一旦溫度升高, 金屬中的陽離子會發生振動, 因而阻礙自由電子的行進, 因此金屬的導電度會隨著溫度升高而降低。 在熔點、沸點方面, 共價網狀固體因為有著無數的連結結構, 連接力很強, 如果想要使它的化學鍵斷開則需要很大的能量, 所以相較於分子物質, 以共價網狀固體作為化學鍵的物質, 熔點和沸點都最高; 金屬物質的熔點、沸點範圍很大, 但一般來說 大部分金屬的熔點、沸點高於分子物質; 離子化合物也因為具有連續堆積的結構, 熔點、沸點都很高; 與其他三者相比, 分子物質的熔點、沸點最低。 離子化合物、分子物質、共價網狀固體、金屬, 這四種物質因為化學鍵的形成原理, 而具有一些相似與不同的地方, 使得有些性質相似, 有些性質卻是截然不同。 我們今天針對這幾種固體的結構、 質地、導電、導熱、 對水溶解度及熔點、沸點進行比較, 將結果整理成這個表格, 偷偷告訴你, 如果你怕忘記, 可以在這裡將影片暫停來複習一下學到的內容喔! 接下來是想一想時間, 雖然我們在影片中介紹了 不同種類的化學鍵以及它們的化合物, 透過分類讓這些化學物質彼此之間看起來截然不同。 但在我們的生活中, 其實有很多物品的材料 必須利用不只一種的化學鍵來組成, 有哪些物品具有這樣特別的結構呢? 由不同化學鍵所形成的材料 又會具有怎麼樣的特性呢? 歡迎在下面留言告訴我們你的想法喔!下次再見囉!