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第2章　物質的組成 本章預習概念圖 2－1原子與物質的三態一　原子、元素及其存在性 1. 亞里斯多德認為物質是由四種基本「元素」—水、土、火、氣依不同比例組合而成。 2. 原子論：1803 年　道耳頓　提出。 (1) 元素皆由不可分割的原子組成。 (2) 每種元素各有各自特定的重量。同種元素的原子重量相同；不同元素的原子重量不同。 3. 英國植物學家布朗於 1827 年觀察各種植物的花粉懸浮在水中時，發現這些浸泡在水中花粉會作連續、不規則的移動，此種移動後來稱為　　布朗運動　　。布朗運動是花粉微粒（或灰塵微粒）受周圍水分子從不同方向撞擊而造成的結果。 4. 直到 1905 年愛因斯坦以數學方法處理「布朗運動」，證實原子的存在。1908 年法國物理學家　佩蘭　用實驗證實愛因斯坦的計算與觀測吻合。 二　原子大小與奈米 1. 原子大小的尺度：通常以「埃」為單位，記為 ?。 1 ?＝　10－10　m（熟記） 2. 原子大小現在常用的單位是「奈米」。 1 nm＝　10－9　m（熟記） 註：1. 微米：1μm＝10－6 m　2. 毫米：1 mm＝10－3 m　3. 厘米：1 cm＝10－2 m ▲圖 2－1　原子與其他物體相對大小的示意圖 三　物質的三態變化 1. 三態：自然界的物質，在不同溫度、壓力下，可以以　固態　、　液態　和　氣態　三種方式存在。 2. 昇華：常壓下有些固體受熱直接變成氣體，稱為昇華。 常溫常壓下乾冰和碘的昇華最為常見。▲圖 2－2　三態變化 四　相變的微觀解釋 1. 任何一種純物質，它的基本單位是分子或原子，且分子與分子間有相吸的作用力存在。 2. 物體的溫度就是代表該物體組成分子的動能大小。 (1) 氣態： 在高溫時，分子的動能過高，分子間之作用力不足以束縛個別的分子以形成液體或固體，這時便以氣體形式存在。 氣態分子的動能大，分子間距離較大，物質密度較小，故容易被壓縮。 (2) 液態： 將氣態之溫度降低，分子之速度減慢，分子間的作用力使分子聚合在一起，形成液態。 分子仍有足夠的動能在液體中自由活動，因此沒有固定的形狀，可置入任何形狀的容器中。 (3) 固態： 將液態之溫度再降低，分子動能更小，分子間之作用力使它們按照規則排列，有所謂的晶體結構。 分子只能在固定位置附近振動與轉動，所以有固定的形狀。 ▲圖 2－3　物質三態中粒子關係示意圖與原子間性質對照表 五　潛　熱（補充資料） 1. 潛熱：在溫度不變下，單位質量的物體發生狀態改變所需吸收或放出的熱量。 2. 潛熱的種類： (1) 熔化熱（凝固熱）：1 克的固體變成同溫度的液體所吸收之熱量，反之為凝固熱。由實驗可測得冰的熔化熱為 80 卡／克。 (2) 汽化熱（凝結熱）：1 克的液體變成同溫度的氣體所吸收之熱量，反之為凝結熱。由實驗可測得水的汽化熱為 539 卡／克。 3. 純物質受熱時之物態變化與溫度、熱量間之關係：如圖 2－4 所示。 ▲圖 2－4 六　壓力與溫度對物質狀態的影響（補充資料） 1. 一般物質由液體變成固體時，體積會收縮： 當壓力增大時，凝固點上升、沸點上升，故液體比較容易凝固，卻妨礙汽化，如圖 2－5 所示。 2. 冰、銻、鉍、生鐵等物質，凝固後體積會膨脹： 當壓力增大時，凝固點下降、沸點上升，如圖 2－6 所示；故液體較難凝固及汽化，如復冰現象，如圖 2－7 所示。 point 1　原子大小【84. 學測】 如果以原子為組成物質的單位，則直徑為 0.1 毫米的一粒細砂含有的原子數目約為多少？（選最接近的數量級） (A) 106　(B) 109　(C) 1013　(D) 1017。 (D) 解　0.1 mm＝10－4 m＝106 ?，原子直徑約在 1～4 ? 之間，（）3＝1018，（）31016 故原子數目約為 1016～1018 之間，故選 1017 try it 　所謂布朗運動是指花粉在水裡會不規則地不停舞動，下列有關愛因斯坦對布朗運動的解釋，何者正確？ (A)花粉等速前進時，是因為花粉正受力的作用而前進　(B)花粉運動會產生偏折，是因為花粉受力不平均所導致　(C)花粉的運動不遵守牛頓力學　(D)愛因斯坦用原子論的觀點成功解釋布朗運動　(E)花粉在水中的距離可以經由統計的方法去估算。 (B)(D)(E) point 1　物質三態 如右圖為水三態變化時的粒子示意圖，下列敘述何者正確？ (A)狀態甲時，其體積和形狀不隨容器改變 (B)狀態乙是水蒸氣 (C)蒸發是由狀態丙轉變成狀態乙的現象 (D)由狀態乙轉變成狀態甲時，需吸收熱量。 (A) 解　(A) 狀態甲為固態，其體積和形狀不隨容器改變。 (B) 狀態乙為液態水，狀態丙才是水蒸氣。 (C) 蒸發由狀態乙的液態轉變成狀態丙的氣態。 (D) 由狀態乙的液