📘 Batch 5：離子鍵、化學式與離子命名
Section 1: 7.1-7.2 導體、電Solution質與非導體
⚡ 三類物質的導電性
| 類別 | Definition | Example |
|---|
| 導體 Conductor | 能導電但不被分Solution | 金屬（銅、鋁、鎂）、碳 |
| 電Solution質 Electrolyte | 固態不導電，但熔融態或Water溶液能導電，會被分Solution | 氯化鈉、氯化鋅、氧化鉀 |
| 非導體 Non-conductor | 任何狀態都不導電 | 乙醇、石蠟（蠟燭）、硫 |
📌 規律：金屬 + 非金屬的化合物 = 電Solution質（離子化合物）；金屬 = 導體；非金屬 = 非導體（但碳例外，是導體）。
🔬 證據：氯化鋅實驗
- 固態 ZnCl₂：燈泡不亮（離子被固定在晶格中，不能自由移動）
- 熔融態 ZnCl₂：燈泡亮 + 陽極產生黃綠色 Cl₂，陰極產生鋅金屬 → 證明含有 Zn²⁺ 和 Cl⁻ 離子
電Solution方程式：Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn（陰極）；2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻（陽極）
Section 2: 7.3 離子鍵的形成（Ionic Bonding）
🔗 什麼是離子鍵？
離子鍵 = 異性電荷離子間的強靜電吸引力（electrostatic force of attraction）
形成條件：金屬 + 非金屬反應時，金屬失去電子給非金屬，形成陽離子 + 陰離子 → 互相吸引。
📊 NaCl（氯化鈉）形成過程
- Na 原子 (2,8,1) 失去 1 電子 → Na⁺ (2,8) 陽離子
- Cl 原子 (2,8,7) 得到 1 電子 → Cl⁻ (2,8,8) 陰離子
- Na⁺ 和 Cl⁻ 靜電吸引 → 形成 NaCl 離子化合物
💡 圖示簡化：
Na → Na⁺ + e⁻ （箭頭向外 = 失去電子）
Cl + e⁻ → Cl⁻ （箭頭向內 = 得到電子）
電子圖只需畫最外殼電子，內殼省略（用圓括號或省略）。
🔷 Ca₃N₂（氮化鈣）形成
- Ca (2,8,8,2) → 失去 2 電子 → Ca²⁺ (2,8,8)
- N (2,5) → 得到 3 電子 → N³⁻ (2,8)
- 離子比：3 個 Ca²⁺ × (+2) = +6；2 個 N³⁻ × (-3) = -6 → 3:2
📌 DSE Key Point：離子化合物中，總正電荷 = 總負電荷（電中性），所以離子比由此決定。
Section 3: 7.4 晶格結構（Giant Ionic Lattice）
🧊 氯化鈉的巨型離子晶格
NaCl 不是由一個個 NaCl「分子」組成，而是由數不清的 Na⁺ 和 Cl⁻在空間中交替排列形成三維晶格。
📌 晶格特徵：
- 巨型結構（Giant Structure）— 沒有單獨分子
- 非方向性（Non-directional）— 每個離子都被周圍所有異性電荷離子吸引，沒有特定方向
- 離子比：NaCl = 1:1；Ca₃N₂ = 3:2；K₂O = 2:1
💡 例：NaCl 晶格
- 每個 Na⁺ 周圍有 6 個 Cl⁻
- 每個 Cl⁻ 周圍有 6 個 Na⁺
- 整體保持電中性
⚠️ DSE 陷阱：「NaCl 分子」說法是錯的，NaCl 是巨型結構，要說「NaCl 單位式」。
🔥 離子化合物的性質
| 性質 | 原因 |
|---|
| 高熔沸點 | 需破壞大量靜電鍵才能熔化 |
| 固態不導電 | 離子被固定在晶格，不能自由移動 |
| 熔融態/Water溶液導電 | 離子可自由移動，能傳遞電荷 |
| 硬、易碎 | 受撞擊時異性電荷離子對齊產生排斥力，晶格崩塌 |
| 溶於Water（多數） | Water分子破壞離子鍵，包圍離子（Water合作用） |
Section 4: 7.5 化學式的寫法（Chemical Formula）
✍️ 三步寫化學式
- 寫正離子 + 負離子符號（正離子在左）
- 交叉電荷數作為下標（化簡前）
- 化簡最簡整數比（如果可整除）
💡 例：氧化鋁
Al³⁺ 和 O²⁻ → Al₂O₃（2 個 Al、3 個 O；公約數 1，已最簡）
驗證：(+3)×2 + (-2)×3 = +6 - 6 = 0 ✅ 電中性
💡 例：氯化鈣
Ca²⁺ 和 Cl⁻ → CaCl₂（1 個 Ca、2 個 Cl）
驗證：(+2)×1 + (-1)×2 = 0 ✅
📌 記憶口訣：「正左負右，交叉化簡」
⚠️ 陷阱：不要忘記化簡（如 Ca₂O₂ → CaO）
📋 多原子離子（Polyatomic Ions）
由幾個原子組成的帶電離子。
| 名稱 | 化學式 | 電荷 |
|---|
| 氫氧根 | OH⁻ | -1 |
| 硝酸根 | NO₃⁻ | -1 |
| 碳酸根 | CO₃²⁻ | -2 |
| 硫酸酸根 | SO₄²⁻ | -2 |
| 磷酸根 | PO₄³⁻ | -3 |
| 銨根 | NH₄⁺ | +1（陽離子） |
💡 例：硝酸銨（NH₄NO₃）
NH₄⁺ 和 NO₃⁻ → 1:1 →
NH₄NO₃💡 例：硫酸鐵(II)
Fe²⁺ 和 SO₄²⁻ → 1:1 →
FeSO₄Section 5: 7.6 離子命名（Naming Ions）
📝 命名規則
- 單原子負離子：「元素英文名 + ide」（中文：X 化 X）
- Cl⁻ → Chloride（氯）
- O²⁻ → Oxide（氧）
- S²⁻ → Sulphide（硫）
- 多原子負離子（oxoanion）：「元素名 + ate / ite」
- SO₄²⁻ → Sulphate（硫酸根）
- SO₃²⁻ → Sulphite（亞硫酸根）
- NO₃⁻ → Nitrate（硝酸根）
- NO₂⁻ → Nitrite（亞硝酸根）
- 多原子正離子：NH₄⁺ → Ammonium（銨）
- 金屬正離子：單價金屬直接用元素名；多價金屬用羅馬數字標電荷
- Na⁺ → Sodium；K⁺ → Potassium；Ca²⁺ → Calcium
- Fe²⁺ → Iron(II)；Fe³⁺ → Iron(III)
- Cu⁺ → Copper(I)；Cu²⁺ → Copper(II)
💡 例：化合物命名
- NaCl = Sodium chloride（氯化鈉）
- CaCl₂ = Calcium chloride（氯化鈣）
- FeCl₂ = Iron(II) chloride（氯化亞鐵）
- FeCl₃ = Iron(III) chloride（氯化鐵）
- CuSO₄ = Copper(II) sulphate（硫酸銅）
- NH₄NO₃ = Ammonium nitrate（硝酸銨）
💡 口訣：「負離子 -ide，多原子 -ate/-ite；金屬多價加羅馬數字」
Section 6: 7.7-7.8 離子Color與Water溶液
🎨 常見離子的Water溶液Color
| 離子 | Color |
|---|
| Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺ | 無色 |
| Cu²⁺（銅 II） | 藍色 |
| Fe²⁺（鐵 II） | 淺綠色 |
| Fe³⁺（鐵 III） | 黃棕色 |
| Cr³⁺（鉻 III） | 綠色 |
| MnO₄⁻（過錳酸根） | 紫色 |
| Cr₂O₇²⁻（重鉻酸根） | 橙色 |
| Cl⁻、SO₄²⁻、NO₃⁻、OH⁻ | 無色 |
💡 例：NaCl vs FeCl₃
NaCl 溶液
無色（Na⁺ 無色、Cl⁻ 無色）
FeCl₃ 溶液
黃棕色（Fe³⁺ 黃棕色，Cl⁻ 無色）
💎 寶石中的有色離子
| 寶石 | Color | 主要離子 |
|---|
| 綠松石 Turquoise | 藍綠色 | Cu²⁺ |
| 橄欗石 Peridot | 淺綠色 | Fe²⁺ |
| 黃玉 Topaz | 黃棕色 | Fe³⁺ |
| 祖母綠 Emerald | 綠色 | Cr³⁺ |
📌 實驗：離子遷移通電時，陽離子向負極遷移（帶正電被負極吸引），陰離子向正極遷移。
📌 Chapter Summary
本章核心：
- 電Solution質：金屬+非金屬化合物，固態不導電，熔融態/Water溶液導電
- 離子鍵：金屬失電子 → 陽離子；非金屬得電子 → 陰離子；靜電吸引
- 晶格結構：巨型、非方向性、無單獨分子
- 化學式寫法：正左負右、交叉化簡、總電荷中性
- 多原子離子：OH⁻、NO₃⁻、CO₃²⁻、SO₄²⁻、PO₄³⁻、NH₄⁺
- 命名：-ide（單原子負離子）、-ate/-ite（含氧陰離子）、金屬多價加羅馬數字
- 離子Color：Cu²⁺ 藍、Fe²⁺ 淺綠、Fe³⁺ 黃棕、MnO₄⁻ 紫
✏️ Quick Quiz
Practice 1：寫出氯化鎂（MgCl₂）的形成過程
答：Mg (2,8,2) 失去 2 電子 → Mg²⁺ (2,8)；2 個 Cl 各得 1 電子 → 2 Cl⁻ (2,8,8)；Mg²⁺ 和 2 Cl⁻ 以 1:2 比例形成晶格
Practice 2：寫出硝酸鈣的化學式
答：Ca²⁺ 和 NO₃⁻ (1:-1) → Ca(NO₃)₂（1 個 Ca²⁺ + 2 個 NO₃⁻，括號必加）