微觀世界 I / 子課題
原子結構與化學鍵
Atomic Structure and Chemical Bonding
同位素、三種化學鍵及巨型結構的導電性比較
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 原子結構與同位素
考評提示：同位素定義、質量數計算、化學性質相同的原因
- 原子由質子、中子（核內）和電子（核外）組成。質量數 = 質子數 + 中子數。
- 同位素 (Isotopes)：質子數相同但中子數不同的原子。化學性質相同（因電子排佈相同），物理性質不同。
- 電子排佈：按 2, 8, 8, 2 規則填充。價電子 (Valence electrons) 決定化學性質。
2. 化學鍵與巨型結構
考評提示：石墨vs鑽石的結構與導電性比較、離子化合物固態不導電的原因
- 離子鍵：金屬與非金屬間電子轉移。巨型離子晶格，具高熔點，熔融或水溶液態導電（離子可自由移動）。
- 共價鍵：非金屬原子間共享電子。簡單分子（分子間作用力弱，低熔點）vs 巨型共價結構（強共價鍵，極高熔點）。
- 石墨 (Graphite) 每個 C 與 3 個 C 相連 -> 具離域電子 (Delocalised e⁻) -> 可導電。鑽石 (Diamond) 每個 C 與 4 個 C 強共價鍵相連 -> 四面體結構 -> 極硬且不導電。
- 金屬鍵：金屬陽離子與「電子海」間的吸引力。具良好的延展性及導電性。
常見題型 · scoring points
描述三種亞原子粒子的性質及在原子中的位置
- 質子：相對質量 1，電荷 +1，位於原子核。
- 中子：相對質量 1，不帶電，位於原子核。
- 電子：相對質量約 1/1840，電荷 -1，在原子核外的電子殼中運行。
- 原子呈電中性：質子數等於電子數。
解釋為何同位素具有相同的化學性質
- 原因：化學性質取決於原子的價電子排佈（最外層電子數）。
- 同位素：質子數相同，因此中性原子的電子排佈完全相同。
- 結果：它們在化學反應中的電子轉移或共享方式一致。
計算氯的相對原子質量（給予同位素丰度）
- 數據：³⁵Cl 佔 75%，³⁷Cl 佔 25%。
- 公式：相對原子質量 = Σ(質量數 × 百分比)。
- 計算：(35 × 0.75) + (37 × 0.25) = 26.25 + 9.25 = 35.5。
- 注意：相對原子質量通常不是整數，因為它是加權平均值。
描述離子化合物與簡單分子化合物在導電性上的差異
- 離子化合物：固態不導電（離子受制於晶格）；熔融或水溶液態導電（離子可自由移動）。
- 簡單分子化合物：不論任何狀態均不導電（由中性分子組成，無自由移動的電荷載體）。
- 例外：某些極性分子（如 HCl）溶於水後會電離出離子，從而導電。
比較鑽石與石墨的硬度並以結構解釋
- 鑽石：極硬。每個碳原子與 4 個碳以強共價鍵相連，形成巨型三維四面體網絡。
- 石墨：質軟（具滑膩感）。層內原子以強共價鍵相連，但層與層之間僅靠弱的分子間作用力（范德華力）結合。
- 結果：石墨的層可以輕易滑動，而鑽石結構則非常牢固。
說明金屬具有延展性的原因
- 結構：金屬由緊密堆積的金屬陽離子及離域電子（電子海）組成。
- 原理：當受到外力時，金屬原子層可以互相滑動，但離域電子仍能維持陽離子間的吸引力。
- 結果：金屬可以被壓成薄片（延性）或拉成細絲（展性）而不斷裂。
比較 NaCl 與 Cl₂ 的熔點差異
- NaCl：熔點高。屬於巨型離子結構，斷裂離子鍵需消耗大量能量。
- Cl₂：熔點極低。屬於簡單分子結構，分子間僅存在弱的范德華力，容易克服。
- 關鍵詞：離子鍵 (Strong ionic bonds) vs 分子間作用力 (Weak intermolecular forces)。
描述由原子形成氧離子 (O²⁻) 的過程
- 氧原子：電子排佈為 2, 6（具有 6 個價電子）。
- 過程：氧原子得到 2 個電子。
- 結果：形成電子排佈為 2, 8 的穩定八隅體結構；電荷變為 -2。
解釋為何石英 (SiO₂) 具有高熔點
- 結構：巨型共價結構 (Giant covalent structure)。
- 鍵合：每個 Si 原子與 4 個 O 原子以強共價鍵相連。
- 原因：要熔化石英，必須斷裂大量的強共價鍵，這需要極高的能量。
描述金屬導電的機制
- 載體：離域電子 (Delocalised electrons)。
- 過程：在電場作用下，離域電子可以自由地向正極方向移動。
- 注意：金屬導電過程中不涉及原子的移動或化學變化。
分析由原子形成共價分子（如 H₂O）時的電子交互作用
- 過程：氫原子與氧原子共享電子。
- 結果：氧原子達到 8 電子的穩定結構，每個氫原子達到 2 電子的穩定結構。
- 吸引力：共用電子對同時受到兩個原子核的靜電吸引。
討論離子鍵的強度與離子電荷的關係
- 規律：離子電荷越高，離子半徑越小，離子鍵越強。
- 例子：MgO (Mg²⁺, O²⁻) 的熔點比 NaCl (Na⁺, Cl⁻) 高得多。
- 原因：高電荷離子間的靜電引力更強。
微觀世界 I 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。
