第二章
分子間作用力與固體結構
物質為何會有不同的狀態？例如氣態的水為何會變成液態的水？此乃表示水分子間 必有某種作用力的存在，當分子間的距離夠近時，會將水分子拉近使其變成液態，而 這些作用力，即是分子間作用力。 2-1 分子間的作用力 一.作用力：原子與原子可靠著某種作用力而形成分子，然而分子與分子亦可靠著另一 種作用力來形成物質，因此物質間的作用力可分成分子間與分子內的作用力。 1.原子與原子間的作用力：即是分子內的作用力；一般而言，此種作用力的大小大約 是150
~
400
kJ
mol
，稱之為化學鍵，其種類如下： (1)離子鍵。 (2)共價鍵。 (3)金屬鍵。大約只有前兩者的三分之一。 2.分子與分子間之作用力：當原子與原子結合形成穩定的分子後(各原子之價軌域均已 填滿)，分子再互相接近時，則甲分子與乙分子電子間的吸引力，即是。一般而言， 此種作用力的比較小，大約是小於40
kJ
mol
。 (1)種類： a.氫鍵。 b.凡得瓦力。 (a)偶極–偶極力：極性與極性分子間。 (b)偶極–誘導偶極力：極性與非極性分子間。 (c)誘導偶極–誘導偶極力(分散力)：非極性與非極性分子間。 (2)性質： a.此種作用力不可算是化學鍵(因為原子軌域已填滿)；且遠比三種化學鍵的強度弱。 b.兩分子的距離愈近，則作用力愈強；同種分子的分子間作用力是固體>液體>氣體。 c.分子間作用力愈強，分子愈不易分開，則該物質的熔點(mp)、沸點bp會愈高。 d.強度比共價鍵：氫鍵：凡得瓦力100：10：1。 (3)影響分子間作用力大小的因素： a.分子間的距離愈大，分子間作用力愈小。 b.分子所含電子數愈多，分子間作用力愈大。 c.分子的偶極矩愈大，分子間作用力愈大。 d.分子形狀，當分子的面積愈大，則分子間作用力愈大。 二.常見的半徑種類： 1.共價半徑：當兩原子利用共價鍵結，形成共價鍵時，兩原子核核距的一半，即是。 2.凡得瓦半徑：當兩分子盡量接近時，不同分子內的兩原子之最短核距的一半，即是。3.離子半徑：該分子中的某離子半徑。 4.大小關係：離子半徑>凡得瓦半徑>共價半徑。 (1)同族元素，由上至下，半徑漸增。 (2)同列元素，由左至右漸減，但VIIIA又增加。 (3)對於同種陽離子但電荷數不同時，電荷數愈大，則半徑愈小。即對於Mn而言，
n
愈大，則該離子半徑愈小。 (4)對於同種陰離子但電荷數不同時，電荷數愈大，則半徑愈大。即對於Xm而言，m
愈大，則該離子半徑愈大。 (5)對於具有相等電子數(等電數)的粒子而言，其半徑大小順序是陰離子>中性原子> 陽離子。 1.下列半徑大小的比較中，正確的是 (A)K Na Li (B)K Cl (C)Fe2 Fe3 (D) Na Mg Al (E)S Cl Ar。 三.凡得瓦力： 1.偶極-偶極力：極性分子間的作用力。 (1)定義：由於極性分子，如HCl 、NH3、H2O的價電荷分布不平均，使得該分子形 成部分正電與部份負電；當兩分子彼此靠近時，若其一之部分正電遇上另一分 子的部份負電時，所產生的吸引力，此種作用力即是。 (2)圖例說明：以HCl作例子，如圖2 所示。一般而言，於液體或固體中，極性分1 子的排列，會使得分子間的吸引力大於排斥力。 (3)性質：當分子量相近的分子，其分子的價電荷分布愈不均勻，則其偶極矩愈大， 故其分子間的偶極-偶極力愈大，相對的其沸點也會愈高。 固體中極性分子的排列 液體中極性分子的排列 圖2 氯化氫的偶極－偶極力12.下列各種分子中，分子間具有偶極-偶極力的是 (A)CH4 (B)PF5 (C)CO (D)SO2 (E)PF3。 2.偶極-誘導偶極力： (1)定義：極性分子與非極性分子間的作用力。 (2)形成：當極性分子接近非極性分子或原子時，會使得非極性分子或原子的電荷分 佈，發生瞬間的極化，使得分子內的正負電荷分離，而產生瞬間的極性(誘導偶 極)，進而與原極性分子產生吸引力，此種吸引力即是。 (3)圖例說明：以水分子與氧分子間的作用力作例子。如圖2 所示。2 極性的水分子與非極性的 氧分子被水分子吸引形成 氧分子互相接近 誘導偶極 圖22 (4)性質：當非極性分子的電子雲愈容易被排斥或吸引時，其所產生的誘導偶極會愈 大，所以分子間的偶極-誘導偶極力也會愈大。 3.存在於苯分子(C6H6)與氯仿分子(CHCl3)間的作用力，可能有 (A)偶極－偶極力 (B)偶極－誘導偶極力 (C)誘導偶極－誘導偶極力 (D)凡得瓦力 (E)離子－誘導偶極力。 3.誘導偶極-誘導偶極力(分散力)： (1)定義：非極性分子(C2H6、CF4、O2)間的作用力的作用力。 (2)形成：於大部分的時間中，非極性分子內的電子都會均勻分布，但由於電子的自 由移動，會於某一瞬間，使得分子產生一暫時性的瞬間偶極，於此同時若有另 一非極性分子接近，亦會受其感應而變成誘導偶極，則此兩誘導偶極所產生的 吸引力即是。
(3)圖例說明：以氦原子為例，可利用圖23來說明。 (a) (b) (c) (a)氦原子的電子分布呈球形對稱 (b)某一瞬間，電子分布不均產生瞬間偶極 (c)左邊分 子具有瞬間偶極，並靠近右邊分子，使得右邊分子的電子受到排斥而移至右側，造成 右邊分子的左側被感應而帶部分正電，並於兩分子間產生微弱的吸引力 圖23 (4)影響分散力的因素： a.分子中電子數的多寡： (a)原則：若分子形狀相似，則其分散力隨分子內電子數的增加 (分子量的增加) 而增大，其 mp 、bp 也愈高。(因為電子數愈多，愈容易形成瞬間極化)。如， bp、 mp HeNe ArKrXeRn。 bp、 mp BF3BCl3 BBr3 BI3。 (b)若分子量也相近，則極性分子因為多了偶極－偶極力，所以沸點高於非極 性物質。如， 分子量均為 28 的， ( 192 ) 2( 196 ) o o CO C N C 。 分子量為 34 的PH3與32 的SiH4， 3( 88 ) 4( 112 ) o o PH C SiH C 。 分子量為 162 的ICl與160 的Br2， (97 ) 2(59 ) o o ICl C Br C 。 b.分子大小： (a)原則：結構相似的分子，當分子愈大時，其接觸面積愈大，形成的分散力 愈大，故其沸點、熔點愈高。如，鏈狀烷類(CnH2n2)，當碳數愈多(n)， 其沸點、熔點愈高。但丙烷(C3H8)的熔點最小。 (b)實例： bp CI4 CBr4 CCl4 CF4 CH4。 bp C H4 10 C H3 8 C H2 6 CH4。 bp S8 P4 Cl2 Ar。 bp H2 He。 c.分子形狀： (a)原則：同分異構物中，形成鏈狀或環狀的分子，比形成球狀或團狀的分子 ， 有較大的接觸面積，所以有較高的沸點。 (b)實例： bp正戊烷>異戊烷>新戊烷。
bp環戊烷>正戊烷。 (c)分子的熔點：分子結構愈對稱，其熔點愈高；如C5H12的同分異構物中， 熔點高低順序是新戊烷>正戊烷>異戊烷。 4.下列各物質中，具有最高沸點的是 (A)CHCl3 (B)CH2Cl2 (C)CH2Br2 (D)CH2I2。 四.凡得瓦力的比較： 1.偶極－偶極力存在於兩極性分子間。 2.偶極－誘導偶極力存在於極性分子與非極性分子間。 3.誘導偶極－誘導偶極力存在於任何分子之間。 <補充>：化合物的沸點與熔點 1.沸點：當化合物的分子愈大或分子量愈大時；亦可說成分子間的接觸面積愈大時，其 沸點愈高。一般而言，有下列趨勢 (1)正>異>新。 (2)鄰>間>對。 (3)順>反。 2.熔點：當化合物的分子形狀愈對稱時，其熔點愈高。一般而言，有下列趨勢 (1)新>正>異。 (2)對>鄰>間。 (3)反>順。 3.例外： (1)丁烯二酸(C2H2(COOH)2)均是反>順。 (2)若分子量相近時，極性分子的沸點高於非極性分子。 4.分子的沸點與熔點的高低： (1)判斷沸點高低的原則：氫鍵分子量極性接觸面積。 (2)判斷熔點高低的原則：氫鍵分子量對稱性極性。 5.下列各組化合物中，其沸點高低比較，正確的是 (A)氧>氮 (B)三氯化磷>氯化鈉 (C)碘 化氫>溴化氫 (D)硫>矽 (E)氧化磷(III)>二氧化矽。
6.下列有關凡得瓦力的敘述中，正確的是 (A)偶極－偶極力係發生在極性與極性分子間 之作用力 (B)分散力就是凡得瓦力的簡稱或通稱 (C)分散力大小，僅由分子的形狀與 大小來決定 (D)水中之溶氧，係藉著分散力之吸引。 7.分子晶體乃是藉由凡得瓦力聚集在一起。然而決定凡得瓦力大小的主要原因是 (A)溫 度的高低 (B)壓力的大小 (C)分子的形狀 (D)分子的大小 (E)分子中所含電子數。 8.下列各組物質中，其熔點高低的比較，正確的是 (A)CH4 C2H6 C3H8 (B)正戊烷> 異戊烷>新戊烷 (C)C3H8 CH4 C2H6 (D)CF Cl2 2 CF Cl CF3 4 (E)對二氯苯>鄰二 氯苯>間二氯苯。 9.下列各種事實或現象中，與分散力的關係最為密切的是 (A)氣態磷分子P4 ，凝成固 體有低熔點 (B)天然氣在冬天不凍結，而汽油在仲夏仍為液體 (C)惰性氣體之液相溫 度存在範圍很小 (D)水的密度較冰為大 (E)食鹽在液相有顯著導電性。 10.下列哪一種分子，其分子間之作用力，同時包含有偶極－偶極力與分散力的是 (A) 2 BeH (B)COCl2 (C)BCl3 (D)CO2。 11.下列分子中，其分子間的結合力只有分散力的是 (A)氨 (B)氯仿 (C)三氟化氮 (D)乙炔。
五.氫鍵： 1.定義：當氫原子與電負度較大的 X 原子(如， F 、O、N )結合時，鍵結電子對被電 負度較大的原子吸引，而較偏向電負度較大的原子；也因此這些原子會帶有部份負 電，而氫原子則變成部分正電；此時若又有另一電負度大的 Y 原子(如， F 、O、 N )接近氫原子時，將會形成較強的吸引力，此吸引力即為氫鍵。 2.圖例說明：可利用圖2 說明。4 X － H Y 或 圖2 氫鍵的形成4 3.條件： (1)X H 的鍵偶極要夠大，才會造成 H 原子的價電子會偏向 X 原子。 (2)附近分子中，也要有電負度很大的 Y 原子，才不會將電子釋出給 H 原子。 (3) Y 原子必須有未共用的電子對才行。 4.性質： (1)兼具離子鍵(X H ) Y 、共價鍵(具有方向性)與凡得瓦力(氫鍵是一種極強 的偶極-偶極力)的部份特性。 (2)其強度比一般共價鍵弱，但比凡得瓦力強；其大約比值是凡得瓦力：氫鍵：共價 鍵 ：1 10：100。 (3)鍵能大小大約是
5
~
40
kJ
mol
。 (4)單一氫鍵的強弱順序是F H F OH O N H N ；一般而言電 負度愈大，所產生的氫鍵強度愈強。 (5)最強的氫鍵是二氟化氫離子(HF2)。 5.分類：根據位置分成 (1)分子間氫鍵：氫鍵發生於兩分子之間。常見的有 a.NH3、H2O、 HF 、HCN(特例)。 b.含氧酸，如H2SO4、HNO3、H2CO3等等。c.有機化合物中的醇(ROH)、胺(RNH2)、醯胺(RCONH2)、羧酸(RCOOH)、酚
) (C6H5OH 。
d.耐綸(己二酸+己二胺)。
e.反式-丁烯二酸(HOOCCH CHCOOH)
f.苯環上的對位與間位。 (2)分子內氫鍵：
a. 苯 環 上 的 鄰 位 ( 如 圖 2 5 ) 。 如 ， 柳 酸(C6H4(COOH)OH)、 鄰 氟 苯 甲 酸
6 4
柳酸 鄰氟苯甲酸 鄰苯二酚 鄰氟酚 圖2 5 苯環上鄰位的氫鍵 b.順式－丁烯二酸(HOOCCH CHCOOH)，如圖2 6 。 c.蛋白質、澱粉、DNA、RNA。 (3)特殊氫鍵：如圖2 7 所示。 a.氰化氫(HCN)分子間。 b.氯仿與丙酮分子間。 圖2 6 順－丁烯二酸的結構式 c.化合物KHF2( )s 中，有離子鍵、共價鍵、氫鍵。 圖2 7 特殊的氫鍵 6.影響： (1)有氫鍵的分子，其熔點、沸點比較高。如， a.VIIA族的氫化物，如單就凡得瓦力大小的影響，其沸點與熔點的高 低均是 HI HBr HCl HF ，但因為 HF 有分子間氫鍵；所以其真正的沸點大小順序 是HClHBrHIHF；而熔點則因為 HI 的對稱性更好，所以其真正的熔點 大小順序是HClHBrHFHI。 b.VIA族 的 氫 化 物 ， 其 原 理 與 VIIA族 相 同 ， 其 結 果 是 沸 點 大 小 順 序 O H Te H Se H S H2 2 2 2 ；熔點大小順序是H2S H2SeH2TeH2O。 c.VA族 的 氫 化 物 ， 其 原 理 與VIIA族 相 同 ， 其 結 果 是 沸 點 大 小 順 序 3 3 3 3 AsH NH SbH PH ；熔點大小順序是PH3 AsH3SbH3 NH3。 d.IVA族的氫化物，因無法形成氫鍵，所以僅需根據凡得瓦力大小來判斷沸點與熔 點的高低即可；其沸點大小順序是CH4 SiH4 GeH4 SnH4；熔點大小順序 是CH4 SiH4 GeH4 SnH4。
沸點 熔點 圖2 8 IVA~VIIA氫化物的沸點與熔點 (2)氫鍵對水性質的影響：每一個水分子可形成 2 個氫鍵；導致水發生三態變化時， 體積與密度的改變以及水的高汽化熱。如，水結冰體積變大、水的高表面張力、水 的毛細現象。 (3)氫鍵對溶解度的影響： a.具有氫鍵的物質可以互溶；如水與乙醇可以任意比例互溶。 b.若本身沒有氫鍵的形成，但可與水形成氫鍵，則該物質對水的溶解度亦可大幅提 升。 (4)氫鍵對物質結構與分子形狀的影響： a.液體、氣體的氟化氫，無法以單一分子存在，其分子式需表示成 (HF )x，而 6 ~ 2 x 。但固體的氟化氫晶體則是由無數個氟化氫分子，利用氫鍵結合成鏈 狀結構。 b.水結冰，因為氫鍵，使其密度變小，體積增大。 c.醋酸與其他有機酸的二聚體。如，乙酸的羧機( COOH )，可藉由氫鍵形成而使 得乙酸分子發生偶合作用，故有時候乙酸在極性較小的有機溶劑中，測得分子 量為120。如圖2 9 。 醋酸二聚體 甲酸二聚體 苯甲酸二聚體 圖2 9 常見的有機酸二聚體 d.蛋白質的螺旋結構(如圖2 10 )。蛋白質藉分子內氫鍵的作用，形成 螺旋型結構， 加熱或加酒精後，則螺旋型結構被破壞，稱之為蛋白質變性。
圖2 10 蛋白質螺旋型結構 (5)氫鍵對物質黏滯性的影響：氫鍵愈多，黏滯性愈大。如丙三醇(C3H5(OH3))、乙 二醇(C2H4(OH)2)、硫酸(H2SO4)等為黏滯性液體。 7.特例： (1)金屬的氫氧化物，無法形成氫鍵，其原因是雖 H 原子與O原子可形成共價鍵， 但金屬原子易失去電子給氧原子，也因此降低了氧原子的電負度，使其不易吸 引氫原子的電子，故無法形成氫鍵；如NaOH、KOH 。 (2)氰化氫(HCN)，無法形成氫鍵，但因為氮原子形成參鍵的影響(H C N)，使 得 H 原子可形成氫鍵；故HCN(l)或HCN( s)分子中的引力有共價鍵、凡得瓦力 與氫鍵三種。 12. 下 列 關 於 VIA族 氫 化 物 的 性 質 比 較 中 ， 錯 誤 的 是 (A) 沸 點 Te H Se H S H O H2 2 2 2 (B) 還 原 力 H2OH2S H2SeH2Te (C) 偶 極 Te H Se H S H O H2 2 2 2 (D)酸度H2O H2S H2SeH2Te。 13.已知，RbBr與NaF的熔點分別是682oC與988oC，試問後者之熔點高於前者的
主要原因是 (A)兩者之晶體結構不同 (B)NaF之式量小於RbBr (C)NaF中兩原子 電負度的差大於RbBr (D)NaF 中兩離子的距離小於RbBr。 14.下列關於氫鍵形成的敘述中，錯誤的是 (A)與氫原子形成氫鍵的另一原子，須有未 共用電子對 (B)電負度愈大的原子愈容易與氫原子形成愈強的氫鍵 (C)氫鍵的方向必 指向氫原子的方向 (D)氫鍵兼具離子鍵、共價鍵及凡得瓦力的特性。 15.下列關於水的各項性質中，可用氫鍵的存在來解釋的是 (A)水是透明的 (B)冰熔化時 體積減小 (C)水具有三相點 (D)水的莫耳汽化熱比H2S、H2Se、H2Te為大 (E)水的 臨界溫度比H2S、CO2為高。
16.下列各種分子中，可形成分子內氫鍵的有 (A)柳酸(鄰羥基苯甲酸) (B)對苯二甲酸 (C) 順丁烯二酸 (D)乙酸乙酯 (E)蛋白質。
17.下列各種現象與氫鍵有關的是 (A)汽油在常溫為液態 (B)DNA呈雙螺旋狀結構 (C)蛋 白質呈螺旋狀結構 (D)氟化氫在液態中以(HF )x存在 (E)濃硫酸呈黏滯狀。
18.下列各種氫化物沸點高低順序，正確的是 (A)SnH4 GeH4 SiH4SeCH4
(B)NH3 SbH3 AsH3 PH3 (C)H2O HF NH3 CH4 (D)HFHI HBrHCl (E)H2O H2TeH2SeH2S。 19.下列各項與順、反－丁烯二酸的敘述中，錯誤的是 (A)沸點順－丁烯二酸>反－丁 烯二酸 (B)熔點反－丁烯二酸>順－丁烯二酸 (C)酸性順－丁烯二酸>反－丁烯 二酸 (D)在同濃度時，同Mg 作用較激烈者為反－丁烯二酸 (E)能形成分子內氫鍵者 為反－丁烯二酸。 20.下列各種化合物中，討論其沸點時，分散力是其決定因素的是 (A)N2 (B)H2O (C) Ne (D)NaCl (E)CH4。 21.水於沸騰時，必須克服哪些作用力？ (A)偶極－偶極力 (B)偶極－誘導偶極力 (C)誘 導偶極－誘導偶極力 (D)氫鍵 (E)凡得瓦力。
<Homework 2-1>
1.下列各組沸點或熔點的高低比較中，正確的是 (A)沸點乙烷>丙烷>正丁烷 (B)沸點 新戊烷>異戊烷>正戊烷 (C)熔點新戊烷>正戊烷>異戊烷 (D)熔點正丁烷>乙 烷>甲烷 (E)熔點 NaClCCl4 Cl2。(CDE)
2.已知，ICl的沸點97.4oC，而 2 Br 的沸點只有58.8oC其原因是 (A)ICl的分子量 4 . 162 ，而Br2的分子量159.8 (B)ICl是離子化合物，而Br2則是分子 (C)因為分 散力的大小是ICl>Br2 (D) ICl是極性分子，而Br2則是非極性分子。(D) 3.下列四種化合物的沸點高低順序中，正確的是 (A)CH4 CCl4 CBr4 C2F6 (B) CH4 C2F6 CCl4 CBr4 (C)CBr4 CCl4 C2F6 CH4 (D)C2F6 CBr4 CCl4 CH4。(C) 4.下列各項事實中與氫鍵有密切關係的是 (A)蛋白質分子呈固定的螺旋體 (B)葡萄糖易 溶於水中 (C)氟化氫沸點高於溴化氫 (D)丁烯二酸順式之沸點低於反式 (E)濃硫酸具有 氧化性。(ABCD) 5.下列各組化合物對水溶解度的大小順序，正確的是 (A)C17H35COOH CH3COCH3
(B)C2H5OC2H5 CH3(CH2)3CH3
(C)HCHOCH3CH3
(D)CH3NH2 C2H5COC2H5
(E)CH3COOCH3 C3H5(OH)3。(BCD)
6.下列關於化學結合的敘述中，正確的是 (A)共價鍵乃電子同時被兩個正電核吸引而成 (B)離子鍵具有方向性 (C)食鹽晶體中之鍵結純粹是離子鍵，而氯化氫分子中之鍵純粹 是共價鍵 (D)金屬鍵乃由陽離子與非定域價電子吸引而成 (E)極性分子間在凝相時並 無凡得瓦力存在。(AD) 7.下列各物質的結構，受氫鍵影響甚鉅的是 (A)脂肪 (B)蛋白質 (C)核酸 (D)酵素 (E)特夫 綸。(BCD) 8.下列關於分子間作用力的敘述中，正確的是 (A)氫鍵較弱者亦可歸於凡得瓦力 (B)沸 點高低順序：新戊烷>異戊烷>正戊烷 (C)熔點高低順序：新戊烷>正戊烷>異戊烷 (D) 4 CCl 與HCl間的作用力僅為誘導偶極與誘導偶極的作用力 (E)HX R (R表分子 其他部分)欲形成氫鍵，則 X 必為O、N 、 F 。(ACE)
9.下列各物質中，在決定其沸點高低時，分散力的大小占有重要影響力的是 (A)Cl2
(B)SO2 (C)KNO3 (D)SO3 (E)PCl5。(ADE)
10. 下 列 半 徑 大 小 的 比 較 中 ， 正 確 的 是 (A)ClCl Cl (B)Na Mg2 Al3 (C) He Ne Ar (D)F Ne Na (E)P S Cl 。(ABE) 11.在SiO2、Na、NH3、CH4、Ge、Ne、KCl、H2O化合物中，選出具有下列性質 者： (1)以凡得瓦力集結，沸點低於室溫。(CH4、Ne) (2)以氫鍵結合，熔點低於室溫。(NH3、H2O) (3)硬度極大。(SiO2) (4)導電度不佳，熔點接近1000oC。(Ge) 12.下列有關酚、苯、甲苯沸點高低的排序中，正確的是 (A)酚>苯>甲苯 (B)甲苯>苯>酚 (C)苯>酚>甲苯 (D)酚>甲苯>苯。(D)(91 指考) 13.下列化合物中，具有分子內氫鍵的有 (A)1，3－丙二酸 (B)鄰二羥基苯 (C)反丁烯二 酸 (D)對羥基苯甲酸 (E)鄰苯二甲酸。(ABE)(94 指考) 14.(甲)正戊烷(乙)新戊烷(丙)正戊醇(丁)乙烷(戊)反－丁烯二酸。上述五種化合物中，於 1.0atm下，沸點的高低順序是如何？(戊>丙>甲>乙>丁) 15.下列哪一種變化，需要破壞氫鍵的是 (A)液態氮沸騰時 (B)HCN( )l 沸騰時 (C)KOH( )s 熔化 (D)CCl4( )l 的汽化。(B) 16.下列的變化與氫鍵的形成有關？ (A)水結冰時體積變大 (B)液態醋酸分子在常溫時能 以雙分子存在 (C)溴化氫的沸點比氯化氫高 (D)雞蛋煮熟變硬 (E)液態丙酮溫度降低時 可結成固體。(ABD) 2-2 晶體的結構 一.晶體：該物質的組成粒子排列整齊的固體，即可稱之為晶體。
二.晶格：將該晶體的組成粒子，利用三度空間的點陣所表示出來的圖形即是。如圖 2 11 所示。 三.單位晶格：取晶格中的一小部份，若將該小部份往各方向(三度空間)延伸，且可得 該晶體，則這小部分即可稱之為單位晶格。如圖2 11 所示。 圖2 11 晶格與單位晶格 圖2 12 簡單立方的堆積情形 四.常見的立方單位晶格： 1.簡單立方： (1)相對位置：於正立方體的八頂點，各有一個晶格點(原子)。如圖2 12 所示。 (2)該單位晶格中，相鄰的兩原子互相接觸；所以單位晶格邊長( )l 與原子半徑( )r 的 關係是l2r。 (3)而每個單位晶格中的原子數 1 8 1 8 。 (4)密集程度 3 3 3 3 4 4 1 3 3 52% 8 6 r r l r 原子之實際體積 單位晶格之體積 。 2.體心立方： (1)相對位置：於正立方體的八頂點與中心點，各有一個晶格點(原子)。如圖2 13 所 示。 (2)該單位晶格中，角落相鄰的兩原子並沒有互相接觸，但都與中心的原子接觸；所 以單位晶格邊長( )l 與原子半徑( )r 的關係是 3l4r。 (3)每個單位晶格中的原子數 1 2 8 1 8 。 (4)密集程度 3 3 3 3 4 4 2 2 3 3 3 68% 4 8 ( ) 3 r r l r 原子之實際體積 單位晶格之體積 。 3.面心立方： (1)相對位置：於正立方體的八頂點與六個面的中心，各有一個晶格點 (原子)。如圖 2 14 所示。 (2)該單位晶格中，角落相鄰的兩原子並沒有互相接觸，但與面中心的原子接觸；所 以單位晶格邊長( )l 與原子半徑( )r 的關係是 2l4r。
(3)每個單位晶格中的原子數 4 2 1 6 8 1 8 。 (4)密集程度 3 3 3 3 4 4 4 4 2 3 3 74% 4 6 ( ) 2 r r l r 原子之實際體積 單位晶格之體積 。 圖2 13 體心立方的堆積情形 圖2 14 面心立方的堆積情形 五.何謂角心、邊心、面心、體心？ 1.角心：指該原子點位於正立方體的八個頂點的任一個點上，此時該正方體內的原子 體積只佔有原來原子體積的 8 1 。 2.邊心：指該原子點位於正立方體的十二個邊的任一個邊之中點上，此時該正方體內 的原子體積只佔有原來原子體積的 4 1 。 3.面心：指該原子點位於正立方體的六個面的任一個面的中心點上，此時該正方體內 的原子體積只佔有原來原子體積的 2 1 。 4.體心：指該原子點位於正立方體的正中央，此時該正方體內的原子體積佔有原來原 子體積的 1 1 。 六.常見的最密堆積：若該晶體中的粒子，堆積的愈緊密，則表示粒子間的引力會愈大， 故該晶體結構愈穩定。一般而言，球體的最密堆積方式，有下列兩種： 1.六方最密堆積(abababab...)：如圖2 15 。 (1)堆積方式：每一層的堆積方式，都是中心球要與周圍的六個球相接觸才會達到到 最緊密。 第一層：同層內，每一個原子與周圍的六個原子相接觸，會達到最緊密程度。 第二層：堆積到第一層的凹陷處。 第三層：堆積到第二層的凹陷處；結果剛好與第一層完全重疊。 第四層：堆積到第三層的凹陷處，結果與第二層也完全重疊。
圖2 15 六方最密的堆積 2.立方最密堆積(abcabcabc...)：又名面心立方堆積。如圖2 16 。 (1)堆積方式：每一層的堆積方式，都是中心球要與周圍的六個球相接觸才會達到到 最緊密。 第一層：同層內，每一個原子與周圍的六個原子相接觸，會達到最緊密程度。 第二層：堆積到第一層的凹陷處。 第三層：堆積到第二層的凹陷處；結果剛好與正對第一層的凹陷處。 第四層：重複第一層排列。 圖2 16 立方最密的堆積 1.已知，有一化合物中含 X 與 Y 兩種元素，其晶體結構是屬於立方晶系，每個單位晶 格中，於角落處皆有一個 X 原子且於中心位置有另一 Y 原子，則此化合物之化學 式是 (A) XY (B)X2Y (C)XY2 (D) X4Y 。 2.若某化合物的結晶構造如右圖所示， A 原子位於正立方體的四個頂點，而 B 原子則 位於立方體的正中心，若 A 原子的原子量為 B 原子的 2 倍，今有 24 克的該化合物， 則(1)該化合物的分子式為何？ (2)其中， A 、 B 各占有幾克？ 3.位於面心的一個原子球，實際存於立方體中的原子球大約佔多少？
(A)1 (B) 2 1 (C) 4 1 (D) 8 1 個。 4.求下列各晶體結構的實驗式，若 A 原子位在正立方體的每個頂角，而 (1) B 原子位在每個面的面心。 (2) B 原子位在此立方體的體心。 (3) B 原子位在每個邊的中心。 5.六方最密堆積，每個原子的配位數是 (A)12 (B)8 (C)6 (D) 4 。 6.若體心立方晶體的邊長為l ，則原子半徑是 (A) l 2 1 (B) l 4 3 (C) l 4 2 (D) l 2 3 。 7.鋁為面心立方，則在鋁晶體中同一平面上，原子的最大配位數是 (A)4 (B)6 (C)8 (D)12。 8.下列有關體心立方堆積的敘述中，正確的是 (A)配位數為 6 (B)單位晶格中之原子數為 2 (C)為 4、1、4、1、4、1、、、、型 (D)兩個原子的最短距離即是邊長 (E)Ba為體心立方堆 積。
<Homework 2-2> 1.欲得知晶體中原子排列的訊息，利用哪一種光線最適宜 (A)
射線 (B) 射線 (C) X 射線 (D)紫外線。(C) 2.已知，離子固體的化學式為MX3，其單位晶格呈正立方體，則下列各種敘述中，符 合此化合物的排列方式是 (A)正離子置於立方體的角落，負離子置於立方體面的中心 (B)正離子置於立方體的角落，負離子置於立方體內的中心 (C)負離子置於立方體的角 落，正離子置於立方體面的中心 (D)正離子置於立方體的角落及中心，負離子置於立 方體面的中心。(A) 3.已知NaCl的晶體為雙面心的立方晶格，則晶格中與鈉離子直接接觸的氯離子有幾個？ (A)2 (B)4 (C)6 (D)8。(C) 4.下列關於面心立方堆積的敘述中，錯誤的是 (A)配位數為8 (B)單位晶格中之原子球 數為6 (C)分別於角上與面上有原子堆積 (D)又稱之六方最密堆積 (E)又稱之立方最密 堆積。(ABD) 5.已知，氯化鈉為雙面心立方晶格的結構，下列關於其堆積的敘述中，正確的是 (A)以 NaCl分子為單位作面心堆積的排列 (B)由一層Na原子的面心堆積和一層Cl原子交 互排列而成 (C)由Na的面心堆積和Cl的面心堆積疊合而成 (D)由Na 的面心堆積 和Cl的面心堆積間隔連結而成。(C) 6.下列關於金屬晶體堆積的敘述中，正確的是(ABCDE) 7. 下 分項 體心立方堆積 面心立方堆積 六方最密堆積 (A)配位數 8 12 12 (B)單位晶格中所含之粒子數 2 4 6 (C)單位晶格層狀排列粒子數 （上、中、下） 4，1，4 5，4，5 7，3，7 (D) 晶格體積 原子總體積 3 2 4 3 4 3 (E)配位半徑：a0表單位晶體之 邊長 32ao 2o a o a列關於晶體結構的敘述中，正確的有 (A)在簡單立方的晶體中，單位晶格的原子數為 9 (B)在體心立方的晶體中，單位晶格的原子數為 2 (C)在面心立方的晶體中，單位晶 格的原子數為4 (D)在六方最密堆積的晶體中，配位數為 12 (E)在立方最密堆的晶體 中，單位晶格的原子數為4。(BCDE) 2-3 結晶固體的種類與性質 一.結晶固體的分類： 種類 組成粒子 粒子間作用力 性質 範例 分子固體 原子或分子 凡得瓦力或氫鍵 質軟 沸點不高 熱、電的不良導體 Ar、 CH4、 2( )s CO (乾冰) 12 22 11 C H O 共價網狀固體 原子 共價鍵 硬度大 熔點、沸點高 熱、電的不良導體 C(鑽石) 2 SiO (石英) 離子固體 正、負離子 離子鍵 質地硬、脆 熔點高 熱、電的不良導體 鹽類 金屬固體 原子 金屬鍵 熱、電的良導體 硬度與熔點的範圍 比較大 金屬元素 二.分子固體： 1.組成分子：分子或非金屬原子。如，乾冰CO2 s( )、葡萄糖C6H12O6、白磷 P4 氦固體He( s)等等。 2.分子間作用力：有偶極－偶極力、偶極－誘導偶極力、誘導偶極－誘導偶極力(分散 力)與氫鍵。如， 冰 H2O(s) 除分子內有共價鍵的作用外，還有分子間的偶極-偶極力與氫鍵。 乾冰CO2 s( ) 除分子內有共價鍵的作用外，還有分子間的分散力。 HCN( s) 除分子內有共價鍵的作用外，還有分子間的偶極-偶極力與氫鍵。 He( s) 則無分子內有共價鍵的作用，僅有分子間的分散力作用。 3.性質：質軟、沸點不高、電與熱的不良導體。 4.影響分子固體熔點、沸點高低的因素： (1)對稱性愈高(分子愈像球形對稱)，則熔點愈高；但接觸面積愈小，分子間作用力 愈小，故沸點愈低。 (2)分子量相近時，分子愈大、極性愈大，則沸點愈高。
(3)具有分子間氫鍵者，熔點、沸點愈高。 (4)範例： a.順反異構物：熔點反>順；沸點順>反。唯一例外，丁烯二酸都是反>順。 b.苯環的二取代化合物：熔點對>鄰>間；沸點鄰>間>對。 c.鏈狀烷類：熔點新>正>異；沸點正>異>新。 1.若順式與反式二氯乙烯分別是甲、乙，而順式與反式丁烯二酸則分別是丙、丁，則 (1)甲、乙、丙、丁之熔點的高低順序是？ (2)甲、乙、丙、丁之沸點的高低順序是？ 2.下列關於各化合物的熔點與沸點比較中，正確的是 (A)熔點：順－丁烯二酸>反－丁 烯二酸 (B)沸點：順－1,2－二氯乙烯>反－1,2－二氯乙烯 (C)熔點：S8>P4 (D)熔 點：C6H4Cl2(對式)>C6H4Cl2(鄰式)>C6H4Cl2(間式) (E)沸點：H2O>NH3> HF 。 3.下列各組物質中，均屬於分子晶體的是 (A)乾冰、碘、固態氬 (B)氯化鉀、三氯化硼、水 晶 (C)金剛石、石英、溴化鉀 (D)鎂、鋁、硝酸鉀。 三.共價網狀固體： 1.組成：利用許多原子以共價鍵結合而成的網狀結構晶體，並無小分子的存在，通常 以實驗式(簡式)來表示該分子化學式。常見的共價網狀固體有金剛石、矽、碳化矽 ) (SiC 、氮化硼(BN)、石英(SiO2)等等。 2.粒子間的作用力是以共價鍵為主，所以其沸點、熔點及硬度都很高；亦為電熱的不 良導體。 3.常見的共價網狀固體： (1)金剛石(鑽石)：
a.結構：每個碳原子都以sp3混成軌域與其他四個碳原子結合形成穩定的三度空 間網狀固體。如圖2 17 。 b.配位數為 4。；熔點大約是3700oC。 c.碳原子間均為單鍵結構，所以不易被破壞，故硬度大；又無
電子，所以為電 熱的不良導體。 d.無色透明，折射率大。 e.屬於共價網狀固體，以實驗式來表示。 (2)石墨： a.結構：每個碳原子都以sp2混成軌域與其他三個碳原子結合形成二度空間的網 狀固體，但層與層之間只靠微弱的引力結合；屬於一層狀的平面結構。如圖 2 18 。 b.配位數為 3。 c.碳原子間具有未定域的
電子，所以是電、熱的良導體；同時這些電子會吸收 光線，而使得石墨呈現黑色。 d.因為層與層間的引力弱，層與層之間容易滑動，故可作潤滑劑。 e.碳原子間均為 3 1 1 鍵。 f.屬於共價網狀固體，以實驗式來表示。 圖2 17 金剛石的晶體結構 圖2 18 石墨的晶體結構 (3)碳六十(C60)： a.西元 1985 年，由 Smalley 以雷射激發石墨所產生。 b.形狀類似足球表面，共有 20 個六角形、 12 個五角形，整個分子共有 30 個 鍵與 90 個 鍵。如圖2 19 所示。 c.鍵結與石墨一樣，屬於sp2混成。 d.屬於共價分子，以分子式來表示。 圖2 19 碳六十的結構 4.下列各物質中，最有可能具有網狀共價固體結構的是 (A)SiO2 (B)SO2 (C)B2O3 (D)10 4O P 。 5.碳化矽(SiC)是一種具有類似金剛石結構的晶體，其中碳原子和矽原子的位置是交替 的。則在下列三種晶體中(甲)金剛石(乙)晶體矽(丙)碳化矽，它們的熔點高低順序是 (A)甲乙丙 (B)乙丙甲 (C)甲丙乙 (D)乙甲丙。 6.將下列含有碳的物質(甲)石墨(乙)金剛石(丙)C2H6(丁)C2H4(戊)C2H2(己)C6H6中， 依其碳－碳鍵長的大小順序排列？ 7.已知，碳六十的分子是由 60 個碳原子所組成，外觀像一個足球表面，試問分子上碳 原子的混成軌域與下列何者最相似？ (A)鑽石中的碳 (B)石墨中的碳 (C)二氧化碳中 碳 (D)聚乙烯中的碳。 8.下列各種分子中，立體結構相似的是 (A)石英 (B)石墨 (C)石灰 (D)鑽石 (E)雲母。 四.離子晶體： 1.排列方式：一穩定的離子晶體，其陰離子與陽離子需要完全緊密接觸；其配位數的 算法則是尋找最接近該陰(陽)離子的陽(陰)離子數。 2.常見的堆積方式： (1)體心立方堆積(正立方體堆積)：又稱之為正立方堆積或CsCl型堆積。 a.堆積方式如圖2 20 所示。 b.配位數為8。
c.0.732 1.0 r r 。 d.單位晶格中各含有一個陽離子與一個陰離子；故單位晶格中，剛剛好含有一個離 子固體。 e.離子鍵鍵長(a)與單位晶格邊長( )l 的關係式 3 2 a r r l ；如圖2 21 。 圖2 20 CsCl的晶體結構 圖2 21 晶格邊長與原子半徑的關係圖 (2)雙面心立方堆積：又稱之為八面體堆積或NaCl 型堆積。 a.堆積方式如圖2 22 所示。 b.配位數為 6。 c.0.414 0.732 r r 。 d.單位晶格中各含有四個陽離子與四個陰離子；故單位晶格中，剛剛好含有四個離 子固體。所以，NaCl 是實驗式而非分子式。 e.離子鍵鍵長(a)與單位晶格邊長()的關係式 1 2 a r r l ；如圖2 23 。 圖2 22 NaCl 的晶體結構 圖2 23 晶格邊長與原子半徑的關係圖 (3)四面體堆積：又稱之為ZnS型堆積。 a.單位晶格的堆積方式如圖2 24 所示。 b.配位數為 4。 c.0.225 0.414 r r 。 d.單位晶格中各含有四個陽離子與四個陰離子；故單位晶格中，剛剛好含有四個離 子固體。所以，ZnS 是實驗式而非分子式。 e.離子鍵鍵長(Zn a、S2 b)與單位晶格邊長( )l 的關係式 ( ) 2 3 a b l 。
f.兩個S2的最短距離 2 2 ( ) 2 3 a b l 。 圖2 24 ZnS的幾何圖形與其單位晶格 3.離子固體熔點高低的比較：一般而言，離子鍵的強弱與兩離子所帶電荷乘積成正比； 與兩離子間的距離平方成反比，而鍵愈強，則熔點、沸點愈高。但法楊斯，曾提出另 一理論，叫法楊斯理論，內容如下： (1)同種陽離子，高電荷比低電荷的離子性弱。如， mpSnCl2(246oC)SnCl4(33oC) mp SbCl3(73.4oC)SbCl5(2.8oC) (2)離子半徑相近，陽離子d 軌域填滿電子者離子性弱。如， mp NaCl(800oC)CuCl(422oC) mpSrCl2(873oC) HgCl2(276oC) (3)離子半徑相近，高電荷陽離子比低電荷陽離子的離子性弱。如， mp NaCl(800oC)YCl3(680oC) (4)電荷相同，半徑較小的陽離子，離子性較弱。如， mpBaCl2(962oC) BeCl2(440oC) (5)離子半徑相近，高電荷陰離子比低電荷陰離子的離子性弱。如， mp KCl(776oC)K2S(471oC) 4.離子固體的性質： a.具有一定的晶面，一定的結晶形，破碎時亦是如此。 b.熔點、沸點、熔化熱及汽化熱大。 c.固態不導電，但熔融態或水溶液態能導電。 d.硬度大而脆(無延展性)。 e.鍵能大約是
150
~
400
kJ
mol
。 f.易溶於極性溶劑；難溶於非極性溶劑。 g.離子晶體易溶於水，其能量變化涉及其晶格能與陰離子之水合能。若 (a)若晶格能大於水合能，則溶解過程為吸熱反應。所以溫度升高，溶解度變大。 (b)若晶格能小於水合能，則溶解過程為放熱反應。所以溫度升高，溶解度變小。 5.離子晶體的晶格能： (1)定義：分離的氣態陽離子與氣態陰離子結合成離子晶體時所放出的能量。如， ( )g ( )g ( )s Na Cl Na Cl H 860kJ；當晶格能愈大時表示離子間的作用力愈強，即放出的能量愈多，代表著晶體愈穩定，可反應出晶體的熔點、沸點愈高。 (2)因素：主要原因是離子的電荷數，次要原因則是離子半徑；即與兩離子所帶電荷 乘積成正比，與離子鍵長呈反比。 (3)求法：以氯化鈉(NaCl)為例。利用固態金屬鈉與氯氣產生氯化鈉晶體過程中的能 量變化，即可求得。其過程如下： 1 step Na( )s Na( )g H1 (鈉的昇華熱，吸熱反應) 2( ) ( ) 1 2 2 g g step Cl Cl H2 (氯的解離熱，吸熱反應) ( ) ( ) 3 g g step Na Na e H3 (鈉原子的游離能，吸熱反應) ( ) ( ) 4 g g step Cl e Cl H4 (氯原子的電子親和力，放熱反應) ( ) ( ) ( ) 5 g g s step Na Cl NaCl H5 (氯化鈉的晶格能，放熱反應) 將(1) (2) (3) (4) (5) 即可得 ( ) 2( ) ( ) 1 2 s g s Na Cl NaCl Hf (氯化鈉的生成熱，放熱反應)，其關係式如下： f H H H H H H 1 2 3 4 5 。 6.離子晶體堆積的整理： 9.已知離子晶體中M 的半徑是 0.04nm，X 的半徑是 0.06nm，若 MX 的分子量為
120，則此晶體的密度是 (A)1 (B)10 (C)100 (D)1000 g cm3 。 10.某離子晶體的單位晶格如右圖所示，其中黑色的代表Am、白色的代表Bn，則該離 子化合物的化學式為何？ 11.已知Na( s)的昇華熱為
93
kJ
mol
；Na( g)的游離能是496
kJ
mol
；Cl2 g( )的解離能為mol
kJ
244
；Cl( g)的電子親和力為
348
kJ
mol
；NaCl( s)生成熱為
417
kJ
mol
，則NaCl( s)之晶格能是 (A)720 (B)780 (C)860 (D)960
kJ
mol
。12.某離子化合物AB( s)，若A 的半徑為 0.2nm，B 的半徑則為 0.4nm， A 、B 兩 原子的原子量分別是
a
、b ，則 (1)此離子晶體屬何種堆積？ (2)陽離子的配位數為多少？ (3)單位晶格的體積若干？ (4)此晶體之密度為多少g cm3 ？13. 下 列 各 組 熔 點 的 大 小 比 較 中 ， 錯 誤 的 是 (A)MgONaCl (B)LiF NaCl (C) NaCl
14.若已知Zn2、S2的半徑分別是0.15nm、0.37nm，則在ZnS晶體中，距離最近的兩個 2 S 的距離是多少？ 五.金屬晶體： 1.形成金屬鍵的條件： (1)低游離能及低電負度：該原子之價電子或最外層電子容易游離，故金屬原子本身 於晶體中可成為陽離子。 (2)空價軌域：空價軌域多，價電子數少，價電子可任意進出任一原子，故價電子 可自由移動於全晶體之價軌域中移動；即各金屬原子共用他們所有之價電子稱 (為自由電子)。 2.常見的堆積方式： (1)六方最密堆積(ababab...)： a.堆積方式如圖2 25 所示。 b.每個金屬原子被 12 個其他金屬原子包圍，故配位數為 12。如圖2 26 所示。 c.單位晶格中的原子數 3 6 2 1 2 6 1 12 。 d.如，Be、Mg 。 圖2 25 六方最密堆積 圖2 26 六方最密堆積的配位數 (2)面心立方堆積(又稱之為立方最密堆積 abcabc....)： a.立方最密堆積是屬於等軸晶系。將其旋轉90o後，發現每14 個球體可以構成一個正 立方體。而此正方體中，除了8 個頂點各有一個球體外，同時每一個面中心也 具有一個球體，因此又稱之為面心立方堆積。堆積方式如圖2 27 所示。 b.每個金屬原子被 12 個其他金屬原子包圍，故配位數為 12。如圖2 28 所示。 c.單位晶格中的原子數 4 2 1 6 8 1 8 。 d.如，Cu、Ca、Al。
圖2 27 立方最密堆積 圖2 28 立方最密堆積的配位數 e.金屬鍵鍵長( )r 與單位晶格邊長( )l 的關係式4r 2l。如圖2 29 。 圖2 29 立方最密堆積金屬晶體之金屬鍵鍵長( )r 與其單位晶格邊長( )l 的關係圖 (3)體心立方堆積： a.堆積方式如圖2 30 所示。 b.配位數為 8，故其堆積方式不屬於最密堆積。於體心立方堆積中，球體體積只佔 68%，而最密堆積中，則佔有74%。 c.單位晶格中的原子數 1 2 8 1 8 。 d.如， IA 、Ba。 e.金屬鍵鍵長( )r 與單位晶格邊長( )l 的關係式4r 3l。如圖2 31 。 圖2 30 體心立方堆積 圖2 31 金屬鍵鍵長( )r 與其單位晶格邊長( )l 的關係圖 3.金屬晶體的堆積模式與週期表： 4.金屬晶體熔點的比較：原則上，若金屬原子的價電子愈多(易形成電子海)或半徑愈 短，則金屬鍵愈強，熔點愈高。 (1)同列金屬元素，原子序愈大，金屬鍵愈強，熔點愈高。 (2)同族元素，除 IA 族外(LiNaKRbCsFr)，因堆積方式不同；故較沒規律性 5.金屬晶體的性質： (1)金屬鍵無方向性，但它不同於離子鍵(因無陰離子存在)，也不同於共價鍵(因金屬 鍵所共用的電子非常自由 電子海)；唯一具方向性之化學鍵為共價鍵。
(2)有金屬光澤。 (3)電與熱的良導體，但溫度升高時，導電度會降低。 (4)金屬晶體中，如果加入其他元素做成合金時，該金屬硬度會增加，但延展性變 小，導電度變差。 (5)延展性大，此因金屬之層面可滑動，在延展時不會破壞其晶體結構。 可由圖 2-31解釋。 圖2-31 6.金屬晶體堆積的整理：
六.金屬的能量帶理論： 1.內容： (1)當金屬原子結合成一晶體時，其低能量原子軌域並不受到很大的干擾，但其高 能量之原子軌域(如，Li的2s軌域)，則因受到鄰近原子的干擾而構成一能帶。 (2)兩個價原子軌域因互相作用，會使軌域組合形成兩個價分子軌域，一個比原來 安定，一個較不安定；三個價原子軌域互相作用可生成三個價分子軌域，N 個 價原子軌域互相作用可生成N 個價分子軌域。 2.價帶：價電子所佔有的能量帶。 3.傳導帶：未被價電子所佔有的能量帶，其能階較價帶高只有在傳導帶的電子才可隨 外加電場而移動，因金屬的價帶與傳導帶緊鄰靠在一起，故只需很少能量就能使價 帶中的價電子躍遷到傳導帶，並能在電場的作用下在整個晶體中活動。 4.金屬導體、半導體與絕緣體間能帶的差異，如圖2-32。 圖2-32 金屬導 體、半導體與絕緣體間能帶的差 15.下列有關金屬性質的敘述中，正確的是 (A)金屬原子的價電子在整個金屬晶格中自 由移動，故易導電 (B)受外力敲槌時，金屬原子堆積的層面可以滑動，故具有延展 性 (C)溫度升高使自由電子之運動速率愈大，故導電性也愈強 (D)於一種類金屬晶體
中加入硼、磷等非金屬元素可增加其導電性 (E)金屬原子之價電子數較其價軌域數少 價電子易在軌域中轉移而產生光澤。 16.下列各種價電子組態中，最容易形成金屬鍵的是 (A)ns2np1 (B)ns2np2 (C)ns2np3 (D)ns2。 17.已知鈣的原子量為 M 、密度為Dgcm3，單位晶格邊長為 o A a ，則 (1)每單位晶格中的原子數是多少？ (2)根據這些數據，算出亞佛加厥常數是多少？ 18.下列各種特性中，不屬於金屬的是 (A)有金屬光澤 (B)良好的導電傳熱 (C)高硬度 (D) 具有良好的延展性。 19.已知CsCl晶體為體心立方，並測得Cs與Cl間的距離為0.358nm，求該晶體的 密度？(Cs132.9、Cl 35.5) 20.已知某金屬為立方最密堆積，兩原子間的距離為0.32nm，原子量為24.3，則該金 屬原子的密度是多少？
21..含有 A 、B 、X 三種元素的某化合物，其結構如右圖所示，則此化合物的分子式為 何？ (A) ABX (B)AB2X4 (C) AB2X2 (D)ABX3。
22.下列晶體中，同時具有共價鍵、氫鍵與凡得瓦力的有 (A)NH3 s( ) (B)HBr( s) (C) ) ( 2 s CO (D)KOH( s) (E)H2O(s)。 23.下列各項敘述中，正確的有 (A)石墨與金剛石都是絕緣體 (B)金剛石是四面體的網狀 結構 (C)離子化合物之汽化溫度都很高 (D)在石墨中，層與層之間沒有作用力 (E)固 態的離子化合物為絕緣體，但其水溶液是可以導電的。 24.某金屬晶體以X 射線繞射，測得其一邊長為0.316nm之體心立方晶格。若已知金屬 的比重為19.4，則該金屬原子的原子量是多少？ 25. 下 列 有 關 熔 點 的 比 較 中 ， 正 確 的 有 (A)SnCl2 SnCl4 (B)PbCl3 PbCl5 (C) NaClKCl (D)LiF NaF (E)NH3 PH3。
26. 下 列 三 種 物 質 之 沸 點 排 列 順 序 何 者 正 確 ？ (A)CH OH3 CH4 H2 (B)
3 2 4
27.下列分子化合物中，沸點最高的是 (A)CH F2 2 (B)CH Cl2 2 (C)CH Br2 2 (D)CH I2 2。 <Homework 2-3> 1.下列有關戊烷三種異構物的敘述中，正確的是 (A)正戊烷的接觸面積最大，故熔點最 高 (B)新戊烷對稱性最高，故沸點最高 (C)熔點高低順序是正>異>新 (D)沸點高低順序 是正>異>新。(D) 2.下列各物質的晶體結構中，同時含有離子鍵與共價鍵的是 (A)KCl (B)KClO3 (C) 4 2SO H (D)HCN 。(B) 3.下列關於離子晶體性質的敘述中，正確的是 (A)固態不導電，液態可導電 (B)常為游 離能低與電子親和力大的(不計負號)兩種原子結合而成 (C)陽離子與陰離子之半徑比 決定配位數及晶體形狀 (D)外力擠壓時會由特定的層面裂開 (E)皆可溶於水。(ABCD) 4.關於金屬晶體的敘述中，正確的是 (A)晶體是各原子以金屬鍵結合 (B)參與鍵結的價 電子不屬於某一原子而屬於整個晶體 (C)金屬鍵有強烈的方向性 (D)通常具有低游離 能及空的價軌域 (E)溫度愈高，自由電子之運動速率愈大，故導電性愈大。(ABD) 5.某金屬原子2.4g 恰可與1.6g氧完全作用，又該金屬元素的連續游離能，分別是 kJ 713 、1442kJ 、7683kJ 、10558kJ ，則下列各項敘述中，錯誤的是 (A)該元素之 當量為12 (B)該元素有 2 個價電子 (C)中性原子之電子組態為1s22s22p63s2 (D)該金 屬晶體之堆積應為體心立方堆積。(D) 6.下列各組物質中，屬於分子晶體的有 (A)乾冰、碘、固態氬 (B)氯化鉀、三氯化硼、水晶 (C)金剛石、石英、溴化鉀 (D)鎂、鋁、硝酸鉀。(A) 7.下列離子生成離子對的各反應式中，放出能量的高低順序是如何？(丁>丙>甲>乙) (甲) ) ( ) ( ) (g Clg Li Cl g Li (乙) ) ( ) ( ) (g Fg Li Fg Li (丙) ) ( ) ( ) (g Clg Na Cl g Na (丁) ) ( ) ( ) (g I g Cs I g Cs
8.若已知鋇的原子量為137，密度為3.5gmL，且堆積方式 為體心立方，則該金屬鍵的鍵長是多少？(0.44nm) 9.下列各種金屬的結構中，何者與最密堆積有關？ (A)六方最密堆積 (B)體心立方 (C)面 心立方 (D)八面體孔洞 (E)四面體孔洞。(ACDE) 10.石墨炸彈爆炸時，能在方圓百公尺內灑下大量石墨纖維，造成輸電線路、電廠供電 設備破壞，其原因是石墨會 (A)能導電 (B)有放射性 (C)有劇毒 (D)易燃、易爆。(A) 11.C60中，共有幾個 鍵？(30) <Exercise Chapter 2 > 1.若已知，RbBr與NaF之熔點分別為682oC與998oC，後者之熔點高於前者的主要原
因為下列何者？ (A)兩者之晶體結構不同 (B)NaF之式量最小於RbBr (C)NaF中兩 原 子 電 負 度 的 差 大 於RbBr (D)NaF中 兩 離 子 的 距 離 小 於 RbBr。 (D)
2.含有Eu、Ti及O之化合物的晶形，其單位格子構造如右圖， 此 物 之
化 學 式 為 (A)EuTiO3 (B)EuTi O2 3 (C)EuTi O8 12 (D)Eu TiO2 2 (E)
2 6 Eu TiO 。(A) 3. 具 有 晶 層 面 之金屬晶體，具有下列何種性層？ (A)為六方 最 密 堆 積 (B)所有鹼金屬所具之結構 (C)單位晶格含原子 數4 個 (D)原子半徑acm，則單位晶格邊長為 4 3acm 。(C)
4.下列哪一個物質熔化時需要破壞共價鍵？ (A)CO2 (B)NaCl (C)SiO2 (D)H O2 。(C)
5. 下 列 物 質 中 ， 最 難 溶 於 水 的 是 (A)HCHO (B)C H OC H2 5 2 5 (C)(COONa)2 (D)
2 2 ( ) CHOH CH OH 。(B) 6.下列哪一種晶體具有延展性？ (A)NaCl (B)C (C)I2 (D)Fe。(D) 7.下列固體中含有鍵型的種類(共價鍵、離子鍵、金屬鍵、氫鍵)，錯誤的是 (A) KHF2( )s (三 種) (B)CaCl2( )s (一種) (C)H O2 ( )s (二種) (D)CO2( )s (二種)。(D) 8.Na及Cl之半徑依次為 0.95Ao 與1.85Ao ，則NaCl單位晶格之邊長為？ (A)2.8 (B)4.85 (C)5.6 (D)7.9 Ao 。(C) 9.下列物質在常溫常壓下皆為氣體，何者在某一溫度下，當加壓時最易液化？ (A)H2 (B)Ar (C)CH4 (D)NH3。(D) 10.一離子固體之化學式為M X2 3，其單位晶格呈正立方體形，則下列哪一種敘述符合 此化合物之排列方式？ (A)正離子置於立方體的角落，負離子位於立方體的中心 (B)
正離子置於立方體的角落及中心，負離子位於立方體面的中心 (C)正離子置於立方體 的中心，負離子置於立方體的角落 (D)負離子置於立方體的角落，正離子置於立方體 面的中心。(B) 11.下列有關金剛石與石墨的敘述中，正確的有 (A)前者配位數 4，後者為 3 (B)硬度： 金剛石＞石墨 (C)熔點：金剛石＜石墨 (D)導電度：金剛石＜石墨 (E)碳與碳的鍵長： 金剛石＜石墨。(ABD) 12.氫氣和氧氣分子間之作用力可稱為？ (A)氫鍵 (B)分散力 (C)凡得瓦力 (D)誘導偶極－ 誘導偶極力 (E)偶極－誘導偶極力。(BCD) 13.已知，下列元素的價電子組態為甲(2 )s2 、乙(2 2s2 p2)、丙(2 2 )s2 p4 、丁(2 2 )s2 p5 ，則 下列各種敘述中，錯誤的有 (A)以乙最易形成金屬晶體 (B)以丁最易形成網狀固體 (C)以甲最易形分子固體 (D)甲與丁可結合成離子固體 (E)丙之氫化物分子間可形成 氫鍵。(ABC) 14.下列各物質沸點高低次序中，正確的有 (A)ArNe He (B)CBr4 CCl4 CF4 (C) HBrHCl HF (D)順丁烯二酸＞反丁烯二酸 (E)H O HF2 NH3。(ABE)
15.下列化合物中，具分子間氫鍵的有 (A)HCl (B)CH NH3 2 (C)CH COOH3 (D)CO2 (E)
3 3 CH COCH 。(BC) 16.液態HCN分子中存在下列哪些結合力？ (A)偶極－偶極力 (B)分散力 (C)氫鍵 (D)共 價鍵 (E)離子鍵。(ABC) 17.下列有關離子晶體的敘述中，正確的是 (A)是由電負度相近的異類原子發生電子轉 移形成陰陽離子之靜電引力 (B)不具延展性 (C)易脆且硬度大 (D)具高熔點與高沸點 (E)溫度愈高，自由電子之運動速率愈大，故導電性愈大。(BCDE) 18.在金屬晶體中，哪些敘述為正確？ (A)晶體是各原子以金屬鍵結合 (B)參與鍵結的價 電子不屬於某一原子而屬於整個晶體 (C)金屬鍵具有方向性 (D)通常具有低游離能及 空的價軌域 (E)溫度愈高，自由電子之運動速率愈大，故導電性愈大。(ABD) 19.下圖為金屬的體心立方堆積，試回答下列問題： (1) 配 位 數 為 (1) 。(8) (2)單位格子實含之原子數為 (2) 個。(2) (3)若單位格子邊長為2Ao ，則金屬鍵長為 (3) Ao ，金屬半徑為 (4) Ao 。( 3、 3 2 ) (4)若該金屬之原子量為 40，亞佛加厥數為6 10 23，單位格子邊長為 2Ao ，則密度為 (5) g 3 cm 。(16.7)
(1)上列物質在固態或液態能導電者，為 (1) 。(acefh) (2)在固、液態不導電，但水溶液態導電者為 (2) 。(bdg) (3)非導電固體，但熔解後成為良導體者為 (3) 。(aeh) (4)分子間作用力兼具氫鍵及凡得瓦力者為 (4) 。(g) (5)分子間作用力僅為分散力者為 (5) 。(d) 21.下列關於晶體結構的敘述中，正確的有 (A)在簡單立方的晶體中，單位晶格的原子 數為9 (B)在體心立方的晶體中，單位晶格的原子數為 2 (C)在面心立方的晶體中，單 位晶格的原子數為4 (D)在六方最密堆積的晶體中，配位數為 12 (E)在立方最密堆的 晶體中，單位晶格的原子數為4。(BCDE)
![HPSH [ 分子間作用力 - 氫鍵 ]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)