行動化學館（2）：化學反應

第一章　化學反應

本章導讀

在自然界中充斥著多彩多姿的變化，而這些千變萬化的現象也不全然是隨心所欲，也遵守著既定的規則及規律。到底什麼稱為「化學反應」，在學術界要如何去表達？而在「化學反應」中會遵守的哪些定律？常見的「化學反應」圍繞著你我的生活，那要怎麼去歸類這些反應、又該如何去分析它？現在就聽老師徐徐道來。

1 化學反應

一樣是週末的早晨美好理化課，姍姍來遲的小胖胖是我們眼中的開心果「阿銘」。略帶抱歉的說：「老師對不起，我遲到了。」老師邊指著他手中的袋子邊說：「阿銘呀～阿銘～你急急忙忙也沒忘了早餐呢。那考考你，早餐中的奶茶與蛋餅，舉出幾個物質變化吧！」理化一向是阿銘最拿手的科目，不急不徐的回答著：「我的半糖奶茶，糖溶解於水『物理變化』，雞蛋因受熱變性為『化學變化』！」我對著他比了個大拇指：「很好，准你趕快入座！」

我最後回答：「生活中物理變化以及化學變化都在我們的生活中，連愛情也是種化學反應呢！」正當大家想知道答案時，老師卻不說出解答。

同學，你的愛情是屬於哪種物質變化呢？

化學反應為一個或一個以上的物質（反應物），經由化學變化後產生與反應物不同之產物。而物質的變化又可分為兩種：

一為「物理變化」，而另一種就為「化學變化」。

將依照不同的性質將「物理變化」與「化學變化」來做個區別。一般講到的「物理變化」，例如：水的三態變化：「固態轉變成液態，液態轉變成氣態」、都是為「水」這個物質的形態轉變，並無產生「新物質」。而有別於「物理變化」，「化學變化」定義為：在反應前後原子經由重新排列組合產生「新物質」，就稱為「化學變化」。化學反應定義就為「原子重新排組合成新的物質」，在反應式中就為產生出「新分子」。

物理變化：物質不涉及原子重組的變化。

1. 物質的三相態變化。

2. 物質的吸附過程。

3. 物質體積、外表型態的變化。

4. 物質混合的過程。（混合後各物質仍維持原性質）

化學變化：物質涉及原子重組的變化。

1. 反應後會有「新物質」的產生。

2. 反應式中產生新分子。

3. 合成大分子，或重組分裂成小分子。

2 化學式

中堂下課，阿銘拿著題目來請教許威老師，許威老師說道：「阿銘，你剛剛不是說在路上看到一個女孩，穿著洋裝很有氣質的在等公車。其實啊，化學式就好像這樣！人有性別、個性、穿著等等的特質，物質就好像人一樣，也具有不同的特性，所以我們會用不同方式來描述。物質最基本的原子種類，我們會用『實驗式』；物質的個性，我們會用『示性式』；物質的穿搭組合，而用『結構式』來表示。」

化學物質中，有關純物質的表示法，在科學中根據不同表達的方式來該物質的不同特性，以下提到的分別為「實驗式」、「分子式」、「示性式」、「結構式」、「電子點式」。

‧實驗式：表示出組成物質的原子種類以及原子數簡單整數比的化學式。

‧分子式：表示出所組成物質的原子種類和原子實際數目之化學式。

‧示性式：表示組成物質的原子種類、原子數目以及特別標出官能基來表示該物質的特性之化學式。

3 反應方程式書寫原則

連接的上一堂數學課，值日生急忙的要擦掉黑板上的數學方程式，益弘老師卻要同學暫慢並說：「同學同學！在化學中我們也會使用數學方程式來表示化學反應的進行。道理是一樣的：以＋號表示反應、而用→代表＝、化學式前的係數代表的是倍數。你們看～這道理是否相同呢？」阿棟馬上回答：「老師你也會教數學啊！」老師摸了摸下巴說：「文科老師常常提到『文史不分家』，我看我們理科不也是如此『數理不分家』啊！」

既然「化學變化」為產生新物質，那我們利用「化學方程式」來表示這些「反應物」與「生成物」之間的關係。該怎麼表示呢？

「化學方程式」：以化學式及簡單數學符號表達反應物與生成物關係之式子。

1. 方程式左邊寫出反應物，方程式右邊寫出生成物。

2. 數個反應物間以「+」連接，數個生成物間也以「+」連接。

3. 反應物與生成物間用箭頭表示反應。

4. 其他符號：「加熱」在反應箭頭上方或下方以△表示之。「催化劑」則將其化學式寫在箭頭的上方表示之。

5. 在反應物以及生成物的右下方以 ( ) 中表示該物質的狀態。固體以 (s) 表示、液體以 (l) 表示、氣體以 (g) 表示、水溶液以 (aq) 表示。

6. 化學方程式為用來表達實驗結果，且不可憑空杜撰。

A物質與B物質反應產生C物質。以「A + B → C」表示之。

第一章　化學反應

本章導讀

在自然界中充斥著多彩多姿的變化，而這些千變萬化的現象也不全然是隨心所欲，也遵守著既定的規則及規律。到底什麼稱為「化學反應」，在學術界要如何去表達？而在「化學反應」中會遵守的哪些定律？常見的「化學反應」圍繞著你我的生活，那要怎麼去歸類這些反應、又該如何去分析它？現在就聽老師徐徐道來。

1 化學反應

一樣是週末的早晨美好理化課，姍姍來遲的小胖胖是我們眼中的開心果「阿銘」。略帶抱歉的說：「老師對不起，我遲到了。」老師邊指著他手中的袋子邊說：「阿銘呀～阿銘～你急急忙忙也沒忘了早餐...

分分合合成天下

宇宙萬物如何形成？是先有雞蛋還是先有雞？

所有人小時候，心中都會有許多「最初始」的疑問：為什麼會有我？為什麼會有地球？為什麼天空是藍的？為什麼海水這麼多？為什麼……？為什麼……？千千萬萬個為什麼，小時候在我們心中形成，隨著長大之後求學的過程，問題一一得到解答之餘，卻也又形成更多、更深入、更專業的為什麼，有的可以透過現有他人的研究結果得到解答，但是有更多的問題，可能要透過自己的努力才能解決。但追根溯底，宇宙萬物的形成，都與最基本的分分合合「化學反應」密不可分。

本書自反應分類引言，先簡述「物理變化」與「化學變化」的區別，再說明化學物質與化學反應過程的表示法；「質量守恆」是物質變化的最基本觀念，由此立基再敘述說明如「原子量」、「分子量」、「莫耳」等粒子的數量計算，以及如「定比定律」、「倍比定律」等觀念及運用；「化學計量」觀念貫穿全書，如何書寫化學反應方程式、並帶入莫耳計算，以求得反應物與生成物量的關係；而在工業化時代，掌握化學反應速率與平衡是化學研究重要一環，儘管未來本系列還有專書針對化學反應速率與平衡作探討，但在此仍須對本書內容相關部分先行簡單說明；最後再介紹幾種常見的化學反應做總結，讓本書的內容更形完整。

所有複雜的事物都是從簡單的東西開始，而再複雜的事物，其背後原理其實可能相當簡單，舉凡所見的一而二或二而一、難以計數的化學反應，形成我們今日所見與尚未可見的形形色色，這也正是「分分合合成天下」這既簡單又複雜的道理，希望能與所有讀者分享。

分分合合成天下

宇宙萬物如何形成？是先有雞蛋還是先有雞？

所有人小時候，心中都會有許多「最初始」的疑問：為什麼會有我？為什麼會有地球？為什麼天空是藍的？為什麼海水這麼多？為什麼……？為什麼……？千千萬萬個為什麼，小時候在我們心中形成，隨著長大之後求學的過程，問題一一得到解答之餘，卻也又形成更多、更深入、更專業的為什麼，有的可以透過現有他人的研究結果得到解答，但是有更多的問題，可能要透過自己的努力才能解決。但追根溯底，宇宙萬物的形成，都與最基本的分分合合「化學反應」密不可分。

本書自反應分類引言，...

目　錄
第一章　化學反應
第二章　質量守恆定律
第三章　原子量、分子量、莫耳
第四章　化學計量
第五章　反應速率
第六章　可逆反應
第七章　常見化學反應

目　錄
第一章　化學反應
第二章　質量守恆定律
第三章　原子量、分子量、莫耳
第四章　化學計量
第五章　反應速率
第六章　可逆反應
第七章　常見化學反應