物質結構的基礎-a

１．１　元素

１．設計一導電實驗並透過該實驗描述如何証實金屬是導電體而非金屬則是非導電體。

      用導線把電池、燈泡和金屬樣本連成一串聯電路，燈泡亮顯示有電流通過，即金屬是導電體。

      把非金屬樣本代替金屬樣本連於以上串聯電路，燈泡不亮顯示沒有電流通過，即非金屬是非導電體。

１．２　原子

２．「同位素是指原子具有相同的原子序數，但質量數不同。」試利用原子中的次原子微粒解釋以上的定義，並引用適當的例子說明同位素的概念。

      原子是由三種基本次原子微粒組成的, 它們是質子、中子和電子。同一元素的原子都有相同數目的質子, 即原子序數相同, 但有些卻有不同的中子數目, 因而有不同的質量數。

      例如氫有三種同位素:  ¹H    ²H   ³H 。三種原子都 有一個質子, 因此都是氫元素原子, 但第一種沒有中子, 第二種有一個中子, 而第三種有兩個中子。所以同位素的定義可以是指具有相同的質子數, 但中子數不同的原子。

１．３　週期表

３．以下的金屬是按其活潑性的遞減次序排列的:  鉀  鈉  鈣  鋁

試以金屬原子最外層電子數目及原子本身體積的大小兩個因素, 解釋為何上述的金屬擁有不同的活潑性。

金屬原子在反應時會失去外層電子以達致穩定的貴氣體電子排佈，因此，鉀和鈉祇失去一個外層電子成為陽離子，而鈣要失去兩個電子，鋁更要失去三個電子才成為陽離子。失去兩個電子比失去一個電子困難，失去三個電子比失去兩個電子困難，因此，鉀和鈉較鈣活潑，而鈣較鋁活潑。

外層電子距離原子核愈遠，所受的引力愈小，較容易脫離原子。鉀原子較鈉原子大，較易失去外層電子形成鉀離子，所以，鉀比鈉活潑。

４．「同族元素的化學性質甚為相似，而且由上而下依次漸變。」 試以第I族的元素為例,指出它們的化學性質有甚麼相似的地方，並解釋為何它們擁有相似的化學性質。再以鋰、鈉和鉀與水反應為例，指出第I族元素的化學性質如何由上而下依次漸變。(9分)

  同族元素的化學性質甚為相似，例如第I族的元素全是活潑金屬，所以表面常鋪有灰色的氧化層，它們都會形成帶一個正電荷的陽離子，它們生成的化合物具有相似的化學式，例如氯化鋰(LiCl)，氯化鈉(NaCl)，氯化鉀(KCl)。元素的化學性質與其原子最外層電子殼上的電子數目有關，由於同族元素原子的最外層電子殼上的電子數目相同，所以同族元素的化學性質也甚為相似。

  第I族元素的化學活潑性由上而下依次漸增，例如鋰與水反應時不大熔化，會徐徐釋出氫氣，鈉與水反應時會熔化成銀灰色球狀，在水面上奔逐，且產生大量氫氣，鉀與水的反應比鈉更劇烈，會立即著火燃燒起來。

５．「元素週期表中同一族的元素擁有相似的化學性質，同時亦具有漸變的趨向。」以鹼金屬為例，對以上陳述加以說明。

鹼金屬具有相似的化學性質。由於它們是活潑的金屬，故需存放於石蠟油中以防止與空氣發生反應。所有鹼金屬均能與非金屬反應，產生化合物。這些化合物均為白色的晶體，並能溶於水中。所有鹼金屬均能與水猛烈地反應，生成氫。.

然而，鹼金屬的化學活潑性沿族而下增加。就鹼金屬與水反應為例，所有鹼金屬均與水反應猛烈。鋰慢慢地釋出氫，但不會熔解。鈉熔解形成銀色的球狀物體，並由產生的氫氣推動，在水面游動。鉀比鈉的反應更猛烈，瞬間便會起火。