物質構造

有效核電荷

有效核電荷 (Effective Nuclear Charge)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

有效核電荷 (Effective Nuclear Charge or Apparent nuclear charge):在一個原子中的任一顆電子(經常是指最外層的價電子),其所實際受到原子核所帶有的正電荷的作用力的大小。

根據原子理論,原子核所帶有的正電荷等於原子核內質子數總和,原子內電子的數目等於質子的數目。當原子序增加,質子數增加,電子受到的原子核內的正電荷吸引力應該同步增加,但是實驗發現,外層電子受到的原子核吸引力並沒有隨質子數的增加變大,這是因為外層電子與原子核之間還經常會有內層電子,內層電子與外層電子會有同帶負電而產生的排斥力,這個斥力與原子核給予的引力抵銷,降低了原子核的正電荷對外層電子的影響力。

接觸角

接觸角 (Contact Angle)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

接觸角是在固體表面上,氣體──液體界面與固體表面之間,往液體方向的夾角(圖一)。利用接觸角的大小可以判斷物質表面的親水或疏水程度,接觸角愈小,物質的親水度越好(圖二)。

附著力

附著力 (Adhesive Force)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

附著力 (Adhesive Force) 是物質對於不同物質之間的吸引力。相對的,物質對於相同物質彼此的吸引力則是「內聚力 (Cohesive force) 」或稱凝聚力。例如一杯用玻璃杯裝的水,水分子與水分子間有內聚力,而水分子和玻璃分子間存在附著力。

圖一、溶液中水分子與周圍水分子的作用力

吸附

吸附 (Adsorption)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

哈柏法製氨,是一個非常重要的催化反應,包含了氫氣、氮氣和固體催化劑三者之間的相互作用;其中反應的第一步始於氣體吸附 (Adsorption) 於固體催化劑的表面。什麼是吸附?吸附,簡單來說就是「一種物質聚集在另一種物質的表面」,也就是「吸附物 (adsorbant) 累積在被吸附物 (adsorbate) 的表面」,這些被吸附物於吸附物的表面形成膜 (Film)。

吸附的原理和表面張力相似,都是物質表面能量的結果。固體中每個分子和分子間都有作用力,在物體的中心,這些力量當然是針對著周圍的分子;然而若分子位於物體的表面,則還會有一些朝著物體外側的作用力,當固體外側出現其他物質時,這些表面分子自然就會吸引固體外側的物質分子 。

電負度(Electronegativity)(三):溶解度(Solubility)、酸的強度(Acidity)

電負度(Electronegativity)(三):溶解度(Solubility)、酸的強度(Acidity)
台北縣立三民高級中學化學科林秀蓁老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

因為共價鍵的鍵結原子之間的電負度差異,造成鍵結原子對鍵結電子對的不對等吸引力,產生分子鍵極性(bond polarity),稱為偶極矩(dipole moment)。由於偶極矩為向量,當分子的偶極矩不為零時,分子具有極性。分子極性可以用來解釋許多分子的物理與化學性質,例如:原子間與分子間作用力─化學鍵、極性、氫鍵、分子結構等性質,而也能讓我們以原子團極性或原子團部分帶電,解釋許多反應的差異─反應方位、活化錯合物(中間體)、酸的強度及溶解度等相關性質。

電負度( Electronegativity)(二):極性與氫鍵

電負度( Electronegativity)(二):極性與氫鍵
台北縣立三民高級中學化學科林秀蓁老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

原子和原子之間因作用力結合,能量降低形成化學鍵,根據路易士的鍵結理論,如果形成鍵結的原子為不同元素,其元素電負度不同造成對鍵結電子對的吸引力不同。由於電負度差異,相對於電負度較小的元素,電負度較高的元素對鍵結電子對的吸引力較大,故視電負度較高的元素帶部分負電荷(δ-),電負度較小的元素帶部分正電荷(δ+)。因為分子間的共價鍵之鍵結電子對非均勻分布,所以稱此共價鍵(covalent bond)帶有極性(Polarity),為極性共價鍵(Polar covalent bond)。共價鍵的極性大小和鍵結原子的電負度差有關,電負度差越大,共價鍵的極性愈大,當電負度差超過1.5就變成離子鍵了。極性共價鍵極性的方向為正電荷指向負電荷的方向。

電負度

電負度 (Electronegativity)
國立三重高級中學化學科許余任老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

電負度(Electronegativity)

不同元素形成的共價鍵帶有極性,這是因為其中一個元素原子比另一個元素原子對於電子有較大的吸引力,也可以視為形成鍵結的電子對比較靠近某一個元素原子。

1~20號元素原子的核外電子組態與元素的性質

1~20號元素原子的核外電子組態與元素的性質(Electron Configuration and The Characters of Element No.1~ No.20)
臺北縣私立淡江高級中學化學科賴亭吟老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

原子由質子、中子和電子組成,原子和中子組成了原子核,電子則圍繞在原子核的四周,但是如何去描述電子的行為,一直是對科學家的一大挑戰。電子是很特別的微小粒子,海森堡(Werner Heisenberg, 1901-1976)告訴我們像這麼小的粒子是具有波動性的,也就是說電子既是粒子也是波,兼具粒子與波動兩種性質。

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