你的超棒溫習筆記：原子與元素
同學們！準備好探索原子和元素這個超有趣的世界了嗎？你有沒有想過，你、你的書桌、空氣，甚至天上的星星，究竟是由什麼組成的呢？答案是：非常微小的粒子！在這份筆記中，我們將會探索這些構成宇宙的奇妙「積木」。這聽起來可能有點複雜，但我們會把它拆解成簡單易懂的部分。讓我們一起展開探索之旅，發掘周圍一切事物的奧秘吧！
1. 最微小的積木：萬物由什麼組成？
原子與元素：宇宙的「樂高積木」
想像你有一大盒樂高積木。裡面有紅色的、藍色的、黃色的磚塊。你可以用它們砌出任何東西——一輛車、一間屋、一艘太空船！
在科學中，宇宙就像一個巨大的樂高作品。那些個別的磚塊就叫做原子。它們是構成萬物最微小、最基本的「積木」。而元素，則是由單一種類的原子所組成的物質。
- 例子：一塊純金是元素，因為它只由金原子組成。
- 例子：我們呼吸的氧氣是元素，只由氧原子組成。
常見元素及其符號
科學家都很忙，所以他們會用一些「捷徑」！每種元素都有一個獨特的單一或雙字母符號。這裡有一些你應該認識的：
- 氫：H
- 氧：O
- 碳：C
- 鐵：Fe
- 銅：Cu
- 金：Au
原子內部：認識它的「團隊」！
儘管原子非常微小，但它們卻是由更小的部分組成，這些部分叫做次原子粒子。你可以把原子想像成一個微型的太陽系。
在原子中心（原子核）：
- 質子 (p+)：它們帶正電荷。
- 中子 (n⁰)：它們是中性的（不帶電荷）。
環繞原子核運行：
- 電子 (e⁻)：它們帶負電荷，並圍繞著原子核高速移動。
記憶小貼士：想想「Proton」(質子) 帶「Positive」(正) 電荷，而「Neutron」(中子) 則是「Neutral」(中性，沒有電荷) 的！
一般來說，原子所含的質子和電子數目是相同的。這使得原子在電性上保持中性，因為正電荷和負電荷會互相抵消！
原子的「身份證」：原子序數與質量數
每種元素都獨一無二，就像你一樣！我們可以透過兩個特殊的數字來識別一種元素。
- 原子序數：這是一個原子中質子的數目。它是最重要的數字，因為它決定了該原子屬於哪種元素。沒有任何兩種元素擁有相同的原子序數。例如，任何有6個質子的原子，都永遠是碳原子。
- 質量數：這是原子核中質子和中子的總數。它告訴我們原子的質量（由於電子非常輕，所以在計算質量數時通常不計算在內）。
你知道嗎？
原子小得驚人。你可以在一條僅1厘米長的線上，排約一億個原子！而且，一個原子的幾乎所有質量，都集中在它微小的原子核中。其餘的都只是空無一物的空間！
原子帶電：離子
如果一個原子失去或得到電子，會發生什麼事呢？它就不再是中性的了！任何帶有電荷的原子，都稱為離子。
- 如果原子失去一個或多個電子，它所含的質子 (+) 會比電子 (-) 多，因此會變成正離子。
- 如果原子得到一個或多個電子，它所含的電子 (-) 會比質子 (+) 多，因此會變成負離子。
這一點很重要，因為離子就是讓元素結合，形成新物質的關鍵！
第一節重點提示
萬物都由原子組成。元素是由單一種類原子組成的物質。原子則由帶正電荷的質子、中性的中子和帶負電荷的電子組成。質子的數目（原子序數）決定了它是哪種元素。
2. 元素的分類：元素週期表
整理所有元素的「超級圖表」
科學家已經發現了超過100種元素！為了更好地整理它們，他們創造了一個特殊的圖表，叫做元素週期表。它看起來可能很複雜，但其實它只是一個巨大的格狀圖，以非常聰明的方式排列著元素。
現代的元素週期表，是依照元素的原子序數（質子的數目）來排列的，從1（氫）開始遞增。
元素的「家族」：族
元素週期表中的垂直列稱為族。你可以把它們想像成一個個的家族。同族的元素具有相似的化學性質，這表示它們在化學反應中的行為方式很相似。
例如，鋰 (Li)、鈉 (Na) 和鉀 (K) 都屬於第1族。它們都是柔軟、有光澤的金屬，並且會與水發生劇烈反應。它們就像一群反應性很強的「表親」！
金屬、非金屬與準金屬
元素週期表上有一條粗粗的「樓梯線」，它根據元素的物理性質，將元素分為三大類。
- 金屬（在左邊）：它們通常有光澤、堅硬，並且是熱和電的良好導體。想想鐵、銅和金。
- 非金屬（在右邊）：它們通常沒有光澤、易碎（如果是固體的話），並且是差的導體。許多在室溫下是氣體。想想氧、碳和硫。
- 準金屬（沿著樓梯線）：它們的性質介於金屬和非金屬之間。它們在電子產品中非常有用！矽是一個著名的例子。
第二節重點提示
元素週期表根據原子序數排列元素。同列（同族）的元素就像一個家族，擁有相似的性質。元素可分為金屬、非金屬或準金屬。
3. 混合與結合：化合物與混合物
現在我們對元素有初步認識了，接下來看看當它們「聚在一起」時會發生什麼事。別擔心，這比聽起來容易得多！
只是「聚會」：什麼是混合物？
當兩種或多種物質混合在一起，但它們之間沒有發生化學結合時，就形成了混合物。混合物的妙處在於，你通常可以將它們分離回原本的組成分。
類比：沙律就是一種混合物。你把生菜、番茄和青瓜混合在一起。你仍然能看見每種蔬菜，如果你真的想，甚至可以把它們重新挑出來。其他例子包括空氣（氧氣和氮氣等氣體的混合物）和鹽水。
「黏」在一起：什麼是化合物？
當兩種或多種不同元素的原子，透過化學變化（或化學反應）結合在一起時，就形成了化合物。這會形成一種全新的物質，具有其獨特的性質。
類比：焗蛋糕就像製造化合物。你混合了麵粉、糖和雞蛋（想像成元素），但在烘焗（化學反應）之後，你得到了一個蛋糕！你不能把蛋糕「拆」回麵粉和糖。蛋糕是個全新的東西。
一個著名的化合物例子是水 (H₂O)。它是由兩個氫原子化學結合到一個氧原子而成的。氫和氧都是氣體，但當它們形成化合物時，就會變成液體——水！
快速複習：元素 vs. 化合物 vs. 混合物
- 元素：單一種類的原子組成。（例如：鐵，Fe）
- 化合物：不同原子化學結合而成。（例如：水，H₂O）
- 混合物：不同物質物理混合，沒有結合。（例如：空氣）
第三節重點提示
混合物是單純混合在一起並可被分離的物質。化合物則是當元素發生化學結合時形成的新物質。形成化合物是一個化學變化。
4. 物料的世界
人類很聰明！我們已經學會如何將元素和化合物轉化成我們日常生活中使用的所有有用物料。
神奇的金屬
金屬非常有用！大多數金屬在自然界中並非以純淨形態存在。它們通常以化合物的形式存在於被稱為礦石的岩石中。從礦石中提取金屬的過程稱為提煉。
你知道嗎？「青銅時代」和「鐵器時代」都是以金屬命名的！銅和錫（組成青銅的元素）比鐵更容易提煉。所以，人類首先學會使用青銅。後來，當他們發展出更好的技術時，就能提煉出更堅固的鐵，於是鐵器時代便開始了！
我們用金屬來製造各種東西，從建築物和橋樑（因為它們堅固）到電線（因為它們是良好的導體）。
結合更強：合金
合金是一種將金屬與其他元素（通常是其他金屬）混合而成的物料，目的是賦予它更好的特性。這就像在創造一種「超級金屬」！
- 例子：純鐵容易生鏽，而且並不是非常堅固。但如果你將它與少量碳混合，就會得到鋼，鋼堅固得多，常用於建造摩天大廈！
- 例子：許多硬幣都由合金製成，例如青銅或白銅，讓它們更耐用。
從黑色黏稠物到萬用材料：原油與塑膠
原油是一種在地底下深處發現的、黏稠的黑色液體。它是由多種不同物質（稱為碳氫化合物）組成的混合物。我們可以透過一種稱為分餾的過程，將這些有用的物質分離出來。
一些被分離出來的部分可用於：
- 燃料，例如汽車用的汽油。
- 溶劑，例如油漆用的溶劑。
- 製造塑膠！
塑膠是從原油製成的神奇物料。它們質輕、堅固，而且可以模塑成任何形狀。環顧四周——你的筆、手機殼、水瓶——它們很可能都是塑膠製品！
我們的物品帶來的問題：環境議題
雖然金屬和塑膠非常有用，但它們也對我們的地球造成問題。
- 污染：製造和使用這些物料會污染空氣和水。
- 廢物：許多塑膠不會自然分解。它們最終會進入堆填區或海洋中數百年，損害野生生物。
我們能做些什麼呢？最好的解決方案就是遵循「3R」原則：減用、重用、回收！透過回收金屬和塑膠，我們可以節省資源，並保護我們的環境。
第四節重點提示
我們從自然界中獲得金屬和塑膠等有用物料。合金是混合物，能改善金屬的特性。雖然這些物料非常有用，但我們必須小心減少廢物並進行回收，以保護我們的環境。