原子很小很小，但它不是實心的一顆球。原子裡面有三種粒子：
| 粒子 | 符號 | 帶電 | 位置 | 相對質量 |
|---|---|---|---|---|
| 質子 | p⁺ | +1（正電） | 原子核內 | 1 |
| 中子 | n⁰ | 0（不帶電） | 原子核內 | 1 |
| 電子 | e⁻ | -1（負電） | 原子核外 | 約 0 |
整個原子的質量幾乎全部集中在小小的原子核（質子+中子），電子輕到可以忽略。
看到任何一個原子，可以練習說出三個數字：
| 名詞 | 等於什麼 | 例子：碳（C） |
|---|---|---|
| 原子序 | 質子數 | 6 → 有 6 個質子 |
| 質量數 | 質子數＋中子數 | 碳-12 → 6質子 + 6中子 = 12 |
| 電子數 | ＝質子數（中性原子） | 6 個電子 |
同位素就是：質子數相同，但中子數不同的同一種元素。
例如碳有三種同位素：碳-12（6中子）、碳-13（7中子）、碳-14（8中子）。它們都是碳（原子序都是 6），化學性質一模一樣，但重量不同。
國中階段主要認識兩個模型：
提出原子是不可分割的最小粒子、同一種元素的原子質量相同。
→ 後來被證明「原子可以再分」（裡面還有質子、中子、電子），同位素的發現也推翻「同元素原子質量都相同」。
用 α 粒子去打金箔，發現：
- 大多數 α 粒子 直接穿過 → 原子內部大部分是空的
- 極少數 大角度反彈 → 撞到了一個很小、很重、帶正電的核心
→ 結論：原子有一個帶正電的原子核，電子在核外。
電子不是隨便繞的，它們分層排列：
| 電子層 | 名稱 | 最多幾個電子？ | 公式 |
|---|---|---|---|
| 第 1 層 | K 層 | 2 個 | 2×1² = 2 |
| 第 2 層 | L 層 | 8 個 | 2×2² = 8 |
| 第 3 層 | M 層 | 8 個（國中只記到 8） | 最外層最多 8 個 |
來練習——原子序 1~20 的電子排列，可以試著默寫看看：
| 元素 | 符號 | 原子序 | 電子排列 | 最外層幾個？ |
|---|---|---|---|---|
| 氫 | H | 1 | 1 | 1 |
| 氦 | He | 2 | 2 | 2 |
| 鋰 | Li | 3 | 2,1 | 1 |
| 碳 | C | 6 | 2,4 | 4 |
| 氧 | O | 8 | 2,6 | 6 |
| 氖 | Ne | 10 | 2,8 | 8 |
| 鈉 | Na | 11 | 2,8,1 | 1 |
| 氯 | Cl | 17 | 2,8,7 | 7 |
| 氬 | Ar | 18 | 2,8,8 | 8 |
| 鉀 | K | 19 | 2,8,8,1（111考） | 1 |
| 鈣 | Ca | 20 | 2,8,8,2 | 2 |
科學家發現：當最外層電子是 8 個 的時候（或是 2 個，像 He），原子特別穩定，不愛跟別人反應。這就是八隅體規則。
→ 傾向 失去電子
→ 變成 陽離子（+）
例：Na → Na⁺（失去 1 個）
例：Mg → Mg²⁺（失去 2 個）
→ 傾向 得到電子
→ 變成 陰離子（-）
例：Cl → Cl⁻（得到 1 個）
例：O → O²⁻（得到 2 個）
1869 年，俄國科學家門得列夫把當時已知的元素按原子量排列，發現化學性質每隔一段就會週期性重複。更厲害的是，他大膽預言了當時還沒被發現的元素（鎵、鍺、鈧），後來全部被證實！
同一週期 = 電子層數相同
例：第 3 週期（Na~Ar）都有 3 層電子
同一族 = 最外層電子數相同
→ 化學性質相似！
例：IA 族最外層都是 1 個電子
在週期表上畫一條階梯線（從硼 B 到釙 Po）：
- 有光澤、導電、導熱
- 可延展（拉成線、捶成片）
- 常溫下幾乎都是固體
- 只有汞（Hg）是液態
- 容易失去電子 → 陽離子
- 沒有金屬光澤
- 不導電（石墨是例外）
- 脆，一敲就碎
- 只有溴（Br）是液態
- 容易得到電子 → 陰離子
階梯線上的元素 = 類金屬，性質介於金屬和非金屬之間。最重要的用途：半導體！
| 類金屬 | 符號 | 重要性 |
|---|---|---|
| 硼 | B | 耐熱玻璃 |
| 矽 ⭐ | Si | 半導體，電腦晶片（台積電就在做這個） |
| 鍺 | Ge | 早期電晶體 |
| 砷 | As | 半導體材料 |
| 銻 | Sb | 阻燃劑 |
| 碲 | Te | 太陽能板 |
國中會考主要考同一族（上下方向）的趨勢，活性是常考重點：
| 元素類型 | 同一族往下 | 為什麼？ |
|---|---|---|
| 金屬（IA、IIA） | 活性 越強 | 原子越大，最外層電子離核越遠，越容易失去 |
| 非金屬（VIIA） | 活性 越弱 | 原子越大，原子核對外來電子的吸引力越弱 |
用諧音故事幫你記住主族元素：
宇宙含量最高的元素。常溫是氣體，燃燒產生水：2H₂ + O₂ → 2H₂O。
密度比水小，會浮在水上。用在鋰電池（手機、電動車都靠它）。
食鹽就是 NaCl（氯化鈉）。鈉金屬碰到水會劇烈反應甚至燃燒，要泡在煤油中保存。
比鈉更活潑，碰到水燃燒出紫色火焰。香蕉富含鉀。農業三大肥料之一（鉀肥）。
燃燒發出耀眼白光——煙火、信號彈、舊式相機閃光燈的原理。葉綠素含鎂。
骨骼和牙齒的主要成分。大理石的主要成分是 CaCO₃。
所有有機物的骨架。有兩種重要的同素異形體：
| 形態 | 顏色 | 硬度 | 導電？ | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 鑽石 | 透明 | 最硬 | 不導電 | 珠寶、切割工具 |
| 石墨 | 黑色 | 很軟 | 可導電 | 鉛筆芯、潤滑劑、電極 |
地殼含量第二高。沙子的主要成分是 SiO₂。半導體的核心材料——台積電用矽晶圓做晶片。
大氣中含量最高（78%），N≡N 三鍵非常穩定。蛋白質、DNA 都含氮。
有兩種同素異形體：白磷（劇毒，40°C 就會自燃）和紅磷（較穩定，火柴盒側面）。DNA、骨骼都含磷。
大氣 21%，地殼含量第一。呼吸和燃燒都需要氧氣。同素異形體：O₂（氧氣）和 O₃（臭氧，吸收紫外線）。
黃色固體，溫泉的臭味。重要化合物：H₂SO₄（硫酸）——化學工業之母。
全週期表最活潑的非金屬。牙膏加氟化物預防蛀牙。不沾鍋塗層含氟。
黃綠色氣體。自來水消毒用氯氣。食鹽 NaCl 就是鈉＋氯。
密度很小，不會燃燒——所以取代氫氣，用在氣球和飛船。液態氦用於 MRI 冷卻。
通電發橙紅色光——霓虹燈的「霓」就是從 Ne 來的！
大氣中約 0.9%。焊接時用氬氣保護金屬，隔絕氧氣防止氧化。
地殼含量最高的金屬。質輕、堅固，做飛機和鋁罐。兩性元素：能跟酸反應，也能跟強鹼反應。
使用量最大的金屬。鐵生鏽需要同時有水和氧氣。防鏽：塗漆、電鍍、做成不鏽鋼（加鉻和鎳）。
導電性極佳（僅次於銀），電線裡面都是銅。合金：青銅（銅+錫）、黃銅（銅+鋅）。
電鍍防鏽、乾電池的材料。
導電性最好的金屬（比銅好，但太貴）。銀離子有抗菌效果。
最穩定的金屬，不生鏽、不變色。「真金不怕火煉」。
常溫下唯一的液態金屬！體溫計的水銀。有毒，打碎很危險。
不同的金屬離子在高溫火焰中會發出特定顏色的光，就像每個元素有自己專屬的「光譜指紋」。這是檢驗金屬離子的方法，也是煙火的原理。
| 金屬離子 | 焰色 | 口訣 |
|---|---|---|
| Na⁺（鈉） | 黃色 | 鈉黃 |
| K⁺（鉀） | 紫色 | 鉀紫 |
| Ca²⁺（鈣） | 磚紅色 | 鈣磚紅 |
| Sr²⁺（鍶） | 紅色 | 鍶紅 |
| Ba²⁺（鋇） | 黃綠色 | 鋇黃綠 |
| Cu²⁺（銅） | 綠色 | 銅綠 |
金屬的共同特性是導電、導熱、有延展性（可捶成薄片、拉成細線）。國中會考不用背全部排名，但這三個要記：
| 排名 | 元素 | 一句話 |
|---|---|---|
| 🥇 第 1 | Ag 銀 | 導電性最好的金屬，但太貴，電線不用它 |
| 🥈 第 2 | Cu 銅 | 導電性僅次於銀，價格合理 → 電線都用銅 |
| 🥉 第 3 | Au 金 | 導電性第三，但永不生鏽 → 手機電路板用金 |
金屬可以捶成薄片（展性）或拉成細線（延性）。金是延展性最好的金屬：
- 1 公克的金可以捶成 1 平方公尺 的金箔
- 1 公克的金可以拉成 2 公里長 的金線
一般來說非金屬不導電，但石墨（碳的一種同素異形體）可以導電！
| 碳的形態 | 導電？ | 原因 |
|---|---|---|
| 鑽石 | ❌ 不導電 | 每個碳的 4 個電子都用在共價鍵，沒有自由電子 |
| 石墨 | ✅ 可導電 | 層與層之間有自由電子可以移動 |
金屬都有自由電子（電子海）→ 可以導電。排名只記前三：Ag＞Cu＞Au。
非金屬沒有自由電子 → 不導電。少數例外：石墨（碳的一種形態）可導電。
| 鍵結類型 | 誰跟誰？ | 電子怎麼了？ | 例子 | 導電嗎？ |
|---|---|---|---|---|
| 離子鍵 | 金屬＋非金屬 | 電子轉讓（一個給，一個拿） | NaCl、CaO、MgCl₂ | 溶於水可導電 |
| 共價鍵 | 非金屬＋非金屬 | 電子共用（誰也不給誰） | H₂O、CO₂、CH₄ | 不導電 |
| 金屬鍵 | 金屬＋金屬 | 電子海（大家一起共用） | Fe、Cu、Au | 導電 |
很多元素在自然界不是單獨一顆原子存在，而是兩個原子手牽手變成分子。這些叫「雙原子分子」，會考要特別注意的是：
| 中文名 | 化學式 | 常溫狀態 | 記法 |
|---|---|---|---|
| 氫氣 | H₂ | 氣體，最輕 | 燒了變水 |
| 氧氣 | O₂ | 氣體，佔空氣 21% | 呼吸、燃燒都要它 |
| 氮氣 | N₂ | 氣體，佔空氣 78% | 三鍵很穩，不愛反應 |
| 氯氣 | Cl₂ | 黃綠色氣體 | 自來水消毒 |
惰性氣體不一樣——它們本來就滿足八隅體，不跟別人牽手，所以是單原子分子：
| 氦 | 氖 | 氬 |
|---|---|---|
| He | Ne | Ar |
金屬也不用寫成分子——鐵就是 Fe，不是 Fe₂；銅就是 Cu，不是 Cu₂。
下面這些化合物的化學式，國中會考經常出現，而且很容易搞混。熟悉之後就很簡單了。
| 化合物 | 化學式 | 什麼鍵？ | 一句話 |
|---|---|---|---|
| 水 | H₂O | 共價鍵 | 兩個 H 接一個 O |
| 二氧化碳 | CO₂ | 共價鍵 | 一個 C、兩個 O，都是雙鍵 |
| 一氧化碳 | CO | 共價鍵 | 一個 C、一個 O，劇毒！ |
| 甲烷（天然氣） | CH₄ | 共價鍵 | C 接四個 H，最簡單有機物 |
| 氨（阿摩尼亞） | NH₃ | 共價鍵 | N 接三個 H，刺鼻味 |
| 食鹽（氯化鈉） | NaCl | 離子鍵 | Na⁺ 和 Cl⁻ 1:1 |
| 氯化鈣 | CaCl₂ | 離子鍵 | Ca²⁺ 要兩個 Cl⁻ 來平衡 |
| 氧化鎂 | MgO | 離子鍵 | Mg²⁺ 和 O²⁻ 1:1 |
| 鹽酸（氯化氫） | HCl | 共價鍵 | 溶於水變鹽酸，胃酸成分 |
| 氫氧化鈉 | NaOH | 離子鍵 | 強鹼，做肥皂用 |
| 碳酸鈣 | CaCO₃ | 離子鍵 | 大理石、貝殼、水垢 |
| 硫酸 | H₂SO₄ | 共價鍵 | 化學工業之母，強酸 |
| 乙醇（酒精） | C₂H₅OH | 共價鍵 | 消毒用 75% 酒精 |
| 醋酸（醋） | CH₃COOH | 共價鍵 | 醋的酸味來源 |
| 小蘇打 | NaHCO₃ | 離子鍵 | 發麵、清潔用 |
| 葡萄糖 | C₆H₁₂O₆ | 共價鍵 | 生物的能量來源 |
CO（一氧化碳）：劇毒（110/112考），無色無味，瓦斯燃燒不完全會產生。跟血紅素結合能力是氧氣的 200 倍。
CO₂（二氧化碳）：無毒，我們每天都在吐。但太多會造成溫室效應。
→ 如果題目說「瓦斯燃燒產生的有毒氣體」→ 答案是 CO，不是 CO₂！
H₂O（水）：每天喝。
H₂O₂（雙氧水）：消毒用，不能喝！會分解出氧氣：2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑。
→ 如果題目說「醫療消毒用的無色液體」→ H₂O₂，不是 H₂O！
「氧」有兩個意思：
氧原子 = O（一個原子，講原子結構時用）
氧分子 = 氧氣 = O₂（兩個原子，講氣體時用）
寫化學反應式的時候，反應物/產物如果是氧氣，一定要寫 O₂，不能只寫 O！
→ 例如：C + O₂ → CO₂（✓），C + O → CO₂（✗，原子不守恒）
NaCl（氯化鈉）= 食鹽，中性。
NaOH（氫氧化鈉）= 燒鹼，強鹼，腐蝕性，做肥皂用。
NaHCO₃（碳酸氫鈉）= 小蘇打，弱鹼，發麵清潔用。
CaCO₃（碳酸鈣）= 大理石、貝殼。加鹽酸會冒 CO₂ 氣泡。
CaO（氧化鈣）= 生石灰。加水會大量放熱，變成 Ca(OH)₂。
Ca(OH)₂（氫氧化鈣）= 熟石灰、石灰水。用來檢驗 CO₂（變混濁）。
H₂O 的 ₂ 是下標 → 代表「兩個氫原子」
2H₂O 的 2 在前面 → 代表「兩個水分子」
→ 2H₂O 總共有 4 個 H 和 2 個 O。會考常出這種計算題！
國中會考會考一種畫法，叫做路易斯電子點式。就是把元素符號寫出來，然後在旁邊畫點點來表示最外層電子。
規則很簡單：元素符號有四邊（上下左右），每邊最多放 2 個點。先每邊放 1 個，不夠再湊成對。
| 元素 | 原子序 | 最外層電子數 | 路易斯電子點式 |
|---|---|---|---|
| H 氫 | 1 | 1 | H· |
| C 碳 | 6 | 4 | ·C·（上下左右各一個點） |
| N 氮 | 7 | 5 | ·N·（有一邊是兩個點） |
| O 氧 | 8 | 6 | ·O·（有兩邊各兩個點） |
| Cl 氯 | 17 | 7 | ·Cl·（有三邊兩個點，一邊一個點） |
當兩個非金屬原子靠近時，它們會共用電子來讓雙方都滿足八隅體。一對共用電子 = 一條共價鍵，畫成「—」。
例：H₂（氫氣）——兩個 H 各出 1 個電子共享
或用點式表示：H∶H（兩個點 = 一對共用電子）
例：Cl₂（氯氣）
例：O₂（氧氣）——兩個 O 各出 2 個電子共享
例：CO₂（二氧化碳）
碳在中間，兩邊各用雙鍵接一個氧。C 出 4 個電子，每個 O 出 2 個→共兩對雙鍵。
例：N₂（氮氣）——兩個 N 各出 3 個電子共享
三鍵非常穩定，所以大氣中的 N₂ 很難自己跟別的東西反應——這就是為什麼氮氣佔了大氣 78% 卻不會自己燒起來。
O 在中心，用兩個單鍵各接一個 H。O 本來有 6 個最外層電子，拿出 2 個跟 H 共享後，剩下 4 個是孤對電子（沒有共用的電子對），剛好湊到 8 個。
C 在中心，用兩個雙鍵各接一個 O。C 出 4 個電子，每個 O 出 2 個，形成兩條雙鍵。每個 O 剩 4 個電子（兩對孤對電子），都滿足八隅體。
C 在中心，用四個單鍵各接一個 H。C 最外層 4 個電子全部拿出來跟 4 個 H 共享。
N 在中心，用三個單鍵各接一個 H。N 最外層有 5 個電子，拿出 3 個跟 H 共享後，剩 2 個是一對孤對電子。
你有沒有想過：化學反應式的係數，像 2H₂ + O₂ → 2H₂O，這個「2」到底是什麼意思？是 2 個分子？還是 2 公克？答案是：2 莫耳。
莫耳（mole，單位符號 mol）是化學家用來「數粒子」的單位。因為原子實在太小了，不可能一個一個數，所以化學家發明了莫耳這個「大單位」。
🌟 記法：就像 1 打 = 12 個，1 莫耳 = 6×10²³ 個。只是「1 打」拿來數雞蛋，「1 莫耳」拿來數原子和分子。
不同種類的粒子，1 莫耳的重量不一樣。就像 1 打雞蛋和 1 打西瓜重量不同。
| 元素/化合物 | 原子量/分子量 | 1 莫耳的質量 |
|---|---|---|
| 碳 C | 12 | 12 公克 |
| 氧 O | 16 | 16 公克 |
| 水 H₂O | 1×2＋16＝18 | 18 公克 |
| 二氧化碳 CO₂ | 12＋16×2＝44 | 44 公克 |
例題：36 公克的水是幾莫耳？
→ 水的分子量 = 18，36 ÷ 18 = 2 mol
例題：2 莫耳的二氧化碳是幾公克？
→ CO₂ 分子量 = 44，2 × 44 = 88 g
國中化學反應雖然很多，但大部分都可以歸類成四種。學會分類，看到題目就不會慌。
| 類型 | 通式 | 一句話 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 化合 | A + B → AB | 兩個東西合體 | 2H₂ + O₂ → 2H₂O / C + O₂ → CO₂ |
| 分解 | AB → A + B | 一個東西拆開 | 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ / CaCO₃ → CaO + CO₂↑ |
| 置換 | A + BC → AC + B | 一個元素把另一個踢走 | Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu / Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑ |
| 複分解 | AB + CD → AD + CB | 兩組互相交換夥伴 | NaOH + HCl → NaCl + H₂O / AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃ |
化學反應前後，原子不會憑空消失也不會無中生有——質量守恆。所以反應式左右兩邊每種原子的數量要左右相等。這就是「平衡」。
步驟：
- 寫出反應物和產物的化學式（先不要加係數）
- 數左右兩邊每種原子的數量
- 從出現次數最少的元素開始加係數
- 最後檢查所有的原子數是否左右相等
例：氫氣燃燒
右：H=2, O=1 ❌
H₂ + O₂ → 2H₂O
左：H=2, O=2 ❌
2H₂ + O₂ → 2H₂O
O: 2=2 ✓
會考選擇題喜歡用生活情境包裝化學反應。看到關鍵字，你要能立刻想到是哪個反應：
| 題目關鍵字 | 反應 | 反應式 |
|---|---|---|
| 金屬碰到鹽酸冒氣泡 | 金屬＋酸 → 鹽＋氫氣 | Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑ |
| 大理石／貝殼碰到鹽酸冒氣泡 | 碳酸鹽＋酸 → 鹽＋水＋CO₂ | CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ |
| 生石灰加水發熱 | 金屬氧化物＋水 → 鹼 | CaO + H₂O → Ca(OH)₂（放熱） |
| 氫氧化鈉＋鹽酸 | 酸＋鹼 → 鹽＋水（中和） | NaOH + HCl → NaCl + H₂O |
| 瓦斯燃燒 | 烴＋氧氣 → CO₂＋水 | CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O |
| 雙氧水冒氣泡 | 過氧化氫分解 | 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ |
| 鐵生鏽 | 金屬氧化 | 4Fe + 3O₂ + 2H₂O → 2Fe₂O₃·H₂O |
| 鎂在空氣中燃燒 | 金屬氧化（白光） | 2Mg + O₂ → 2MgO |
反應後放出熱能，環境溫度升高
- 燃燒（任何東西燒起來）
- 酸鹼中和（例如鹽酸＋氫氧化鈉）
- 生石灰加水：CaO + H₂O → Ca(OH)₂
- 金屬＋酸（鎂＋鹽酸會發熱）
反應時吸收熱能，環境溫度降低
- 光合作用（吸收太陽能）
- 碳酸鈣分解：CaCO₃ → CaO + CO₂↑
- 小蘇打＋醋酸（摸杯壁會涼）
- 水的電解（需要通電才能分解）
有些反應本來就會發生，但速度太慢。加入催化劑可以加速反應，但催化劑自己不參與反應——反應前後質量不變、化學性質不變。
| 反應 | 催化劑 | 說明 |
|---|---|---|
| 雙氧水分解（2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑） | MnO₂（二氧化錳） | 這是會考最常考的催化實驗（110考）！不加 MnO₂ 雙氧水分解很慢，加了就狂冒氧氣泡。 |
| 酯化反應 | 濃硫酸 | 加速酸＋醇 → 酯的生成。濃硫酸吸水也幫助反應。 |
| 植物的光合作用 | 葉綠素（生物催化劑） | 自然界最重要的催化劑 |
| 人體內的消化反應 | 酵素（生物催化劑） | 沒有酵素，吃一頓飯要消化好幾天 |
有些反應一下就完成了（鎂燃燒），有些要等很久（鐵生鏽）。影響反應速率的因素有四個，國中會考很愛考：
| 因素 | 怎麼影響？ | 生活例子 |
|---|---|---|
| 🔺 溫度 | 溫度越高 → 反應越快 | 熱水泡糖溶得快、冰水溶得慢；食物放冰箱減緩腐敗 |
| 🧪 濃度 | 濃度越高 → 反應越快 | 濃鹽酸比稀鹽酸和大理石反應更劇烈 |
| 🪨 接觸面積 | 顆粒越小（表面積越大）→ 反應越快 | 木屑比木塊燒得快；粉末狀大理石比塊狀跟酸反應更劇烈 |
| ⚡ 催化劑 | 加速反應（本身不消耗） | MnO₂ 催化雙氧水分解；酵素催化消化 |
國中常用兩種方法：
- 產氣速率：氣泡產生速度（例如：大理石+鹽酸 → 看CO₂冒泡多快）
- 質量變化：反應前後質量改變速度（例如：鋅+鹽酸後質量減少的快慢）
大理石（CaCO₃）＋ 鹽酸（HCl）→ CO₂↑
- 控制組 A：塊狀大理石＋稀鹽酸 → 慢
- 實驗組 B：粉狀大理石＋稀鹽酸 → 快（接觸面積大）
- 實驗組 C：塊狀大理石＋濃鹽酸 → 快（濃度高）
- 實驗組 D：塊狀大理石＋稀鹽酸＋加熱 → 快（溫度高）
你有喝過糖水嗎？加一匙糖跟加三匙糖，甜度不一樣——這就是「濃度」的概念。濃度就是在告訴你：溶質佔了溶液的多少比例。
| 名稱 | 意思 | 例子（糖水） |
|---|---|---|
| 溶質 | 被溶解的東西 | 糖 |
| 溶劑 | 負責溶解的東西 | 水 |
| 溶液 | 溶質＋溶劑 | 糖水 |
🌟 超好記：「溶質 ÷ 溶液 × 100%」。注意分母是溶液（不是溶劑！），溶液 = 溶質 + 溶劑。
例題：把 20 公克的糖加進 80 公克的水裡，濃度是多少？
→ 溶質 = 20g，溶液 = 20＋80 = 100g
→ 濃度 = 20 ÷ 100 × 100% = 20%
例題：有一瓶 300g 的食鹽水，濃度是 5%，裡面有多少鹽？
→ 溶質 = 300 × 5% = 15g（鹽），水 = 300－15 = 285g
不是無限量加糖都會溶解！每種物質在一定溫度下，100g 水最多能溶解的克數，叫做「溶解度」。
| 狀態 | 判斷方式 |
|---|---|
| 未飽和 | 溶質 ＜ 溶解度 → 還可以繼續溶 |
| 飽和 | 溶質 ＝ 溶解度 → 不能再溶了 |
| 過飽和 | 溶質 ＞ 溶解度 → 多出來的會沉澱（國中不深入） |
有些東西含量超級少，用百分比（%）數字會很小很難讀。這時候就用 ppm（parts per million，百萬分之一）。
🌟 記法：1% = 百分之一，1 ppm = 百萬分之一。就像 1 元 vs 1,000,000 元的差別。
換句話說：% × 10,000 = ppm。反過來：ppm ÷ 10,000 = %。
例題：一瓶 1000g 的水，含有 0.002g 的農藥殘留，是幾 ppm？
→ ppm = (0.002 ÷ 1000) × 1,000,000 = 2 ppm
生活中常見 ppm：
| 情境 | 大約 ppm |
|---|---|
| 自來水餘氯標準 | 0.2～1.0 ppm |
| 空氣品質 PM2.5 超標 | ＞35 ppm（體積） |
| 飲用水重金屬上限 | 0.01～0.05 ppm |
比 ppm 更小一級的單位就是 ppb（parts per billion，十億分之一）。
🌟 口訣：% → ×10,000 → ppm → ×1,000 → ppb。每次乘以 1,000 就進一級。
| 單位 | 意思 | 用在哪 |
|---|---|---|
| %（百分之一） | 1/100 | 食鹽水濃度 0.9% |
| ppm（百萬分之一） | 1/1,000,000 | 自來水餘氯、農藥殘留 |
| ppb（十億分之一） | 1/1,000,000,000 | 戴奧辛、重金屬超微量檢測 |
例題：一瓶水重 500g，含有 0.00001g 的重金屬，是幾 ppb？
→ ppb = (0.00001 ÷ 500) × 1,000,000,000 = 20 ppb
物質失去電子
生活例子：鐵生鏽、蘋果變褐、燃燒
物質得到電子
生活例子：冶煉金屬（從礦石中把金屬還原出來）
- 氧化劑：讓別人氧化（自己得到電子，被還原）。例：O₂、Cl₂
- 還原劑：讓別人還原（自己失去電子，被氧化）。例：H₂、C、活潑金屬
金屬活性越大，越容易失去電子、越容易和別人反應。活性大的金屬可以把活性小的金屬從化合物中「置換」出來。
碳和氫雖然不是金屬，但國中常拿來當活性比較的基準：
- 排在碳前面的金屬 → 碳無法把它從氧化物中還原出來
- 排在氫前面的金屬 → 可以和酸反應產生氫氣
- 排在氫後面的金屬 → 不會和酸反應
| 口訣 | 對應元素 | 說明 |
|---|---|---|
| 賈娜蓋美女 | 鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鋁(Al) | 最活潑的五個金屬 |
| 嘆新鐵喜錢 | 碳(C)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鉛(Pb) | 碳（嘆）開頭，中等活性 |
| 請總共一百金 | 氫(H)、銅(Cu)、汞(Hg)、銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au) | 氫以後活性低，不跟酸反應 |
例：Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu ✅（鋅比銅活潑，可以踢）
例：Cu + ZnSO₄ → 不反應 ❌（銅沒有鋅活潑，踢不動）
例：Cu + HCl → 不反應 ❌（銅排在氫之後，不跟酸反應）
鐵生鏽需要水＋氧氣，所以防鏽的方法就是不讓鐵碰到水或氧氣。
| 方法 | 原理 | 例子 |
|---|---|---|
| 塗漆 / 塗油 | 隔絕空氣和水 | 鐵門刷油漆、機械零件上油 |
| 電鍍（鍍鋅） | 鋅比鐵活潑，自己先氧化保護鐵 | 馬口鐵（鍍錫）、白鐵皮（鍍鋅） |
| 做成不鏽鋼 | 鐵＋鉻＋鎳形成合金，表面形成緻密氧化層 | 鍋子、水槽、醫療器材 |
燃燒需要三個條件，缺一不可。這叫燃燒三要素（火三角）：
滅火原理就是移除任何一個要素：
- 用水滅火 → 降溫（低於燃點）+ 隔絕氧氣
- 用滅火器（CO₂）→ 隔絕氧氣
- 關掉瓦斯開關 → 移除可燃物
| pH 值 | 性質 | 常見例子 |
|---|---|---|
| 0 ~ 6 | 酸性 | 胃酸（1~2）、檸檬汁（2~3）、汽水（3~4） |
| 7 | 中性 | 純水 |
| 8 ~ 14 | 鹼性 | 海水（8）、小蘇打水、肥皂水、氫氧化鈉 |
| 指示劑 | 遇酸 | 遇中性 | 遇鹼 |
|---|---|---|---|
| 藍色石蕊試紙 | 變紅色 ⭐ | 不變（藍色） | 不變（藍色） |
| 紅色石蕊試紙 | 不變（紅色） | 不變（紅色） | 變藍色 ⭐ |
| 酚酞 | 無色 | 無色 | 變粉紅/紫紅色 ⭐ |
生活中的中和反應：
- 胃酸過多 → 吃胃藥（含 Mg(OH)₂ 或 Al(OH)₃）中和
- 被蚊子叮（蟻酸）→ 擦肥皂水（鹼性）
- 水垢（CaCO₃，鹼性）→ 用醋（酸性）去除
這兩個詞意思完全不同，但考試最愛混在一起騙你：
指水多水少
濃硫酸 = 硫酸很多，水很少
稀硫酸 = 硫酸很少，水很多
濃鹽酸 ≠ 強酸
稀鹽酸 ≠ 弱酸
指解離程度（H⁺ 釋放能力）
強酸：HCl、H₂SO₄、HNO₃（幾乎完全解離）
弱酸：CH₃COOH（醋酸）、H₂CO₃（碳酸）
強鹼：NaOH、KOH、Ca(OH)₂
弱鹼：NH₃、NaHCO₃
「稀鹽酸是弱酸」—— 錯！鹽酸永遠是強酸，即使稀釋到很淡，它還是強酸。
稀釋濃硫酸時，請記得把酸慢慢加入水中，邊加邊攪拌。絕對不能把水倒入濃酸！
為什麼？濃硫酸遇水會放出大量熱。如果把水倒進濃酸，少量的水瞬間沸騰，會把酸噴濺出來，造成嚴重灼傷。
小朋友玩翹翹板的時候，如果兩邊一樣重，板子就停在水平不動了。但化學平衡不是「不動」——而是正反應和逆反應的速度一樣快，看起來像不動，實際上正反兩邊都還在跑！
最經典的例子：把二氧化氮（NO₂）裝進密封瓶子裡。
- NO₂ 是紅棕色氣體，N₂O₄ 是無色氣體
- 反應式：2NO₂ ⇌ N₂O₄
- 剛開始只有 NO₂，顏色很深
- 慢慢地，NO₂ 開始結合成 N₂O₄，顏色變淡
- 同時，N₂O₄ 也會分解回 NO₂，讓顏色變回去
- 最後，正反應和逆反應速率相等（113考·108課綱新增） → 顏色不再變化 → 達到平衡
🌟 重點：平衡不是「反應結束」，而是「正逆反應還在跑，只是速度一樣，所以外表看不出變化」。
如果我們去「推」一個已經平衡的系統，它會怎麼反應？答案很妙：它會往「減輕這個壓力」的方向移動。就像你推一個人，他會往後退一步來穩住自己。
用 2NO₂ ⇌ N₂O₄ 來舉例：
| 做了什麼 | 平衡往哪邊跑 | 會看到什麼 |
|---|---|---|
| 多加 NO₂（增加反應物） | 往右（正反應） | 顏色慢慢變淡 |
| 多加 N₂O₄（增加產物） | 往左（逆反應） | 顏色慢慢變深 |
| 把瓶子放進熱水（升溫） | 往吸熱方向 | NO₂ 變多，顏色變深 |
| 把瓶子放進冰水（降溫） | 往放熱方向 | N₂O₄ 變多，顏色變淡 |
🌟 口訣：「你來我往」——你多加哪邊的東西，平衡就往另一邊跑！就像翹翹板，哪邊重了就往對面傾。
113 年會考第一次考了化學平衡！題目把 NO₂（紅棕色）和 N₂O₄（無色）裝在密封瓶裡，問你為什麼顏色最後不再變化。答案是：正逆反應速率相等。
1. 認得化學平衡是「正逆速率相等」
2. 懂得「多加某物質，平衡往另一邊跑」
3. 會看顏色變化判斷平衡方向
不需要計算平衡常數（那是高中的）
你有沒有想過：水（H₂O）可以變回氫氣和氧氣？可以的！只要用直流電通進去，水就會被「拆開」：
電解水的實驗：2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑
- 負極產生 氫氣（體積是氧氣的 2 倍）
- 正極產生 氧氣
- 水本身不導電，要加一點氫氧化鈉或硫酸幫助導電
🌟 記法：「負氫正氧，氫二氧一」——負極出氫氣、正極出氧氣，氫氣體積是氧氣的兩倍。
很多「銀色」的東西其實不是銀做的！鑰匙、飾品、水龍頭外面那層亮亮的，是電鍍上去的。
電鍍怎麼做？以「鐵鑰匙鍍銅」為例：
- 把鐵鑰匙掛在負極（要被鍍的東西放負極）
- 把銅片掛在正極
- 溶液用硫酸銅（CuSO₄）水溶液
- 通電後：正極的銅溶解到溶液裡 → Cu²⁺ 游到負極 → 附著在鐵鑰匙上
電解是用電來驅動反應。反過來，有些反應自己會產生電——這就是電池的原理！
經典實驗：鋅銅電池（114考）
- 鋅片（Zn）放一邊，銅片（Cu）放另一邊
- 溶液可以用稀硫酸
- 鋅比較活潑，會溶解（氧化）：Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
- 電子經由電線跑到銅片那邊
- 銅片那邊的 H⁺ 得到電子，變成氫氣（還原）：2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
- 電流從銅片流向鋅片（外電路）
🌟 一句話記：「活潑的犧牲自己，把電子送給不活潑的」——這就是電池。
| 應用 | 類型 | 原理 |
|---|---|---|
| 乾電池 | 伏打電池 | 鋅殼當負極，碳棒當正極 |
| 手機鋰電池 | 可充放電池 | 充電=電解，放電=伏打電池 |
| 電鍍飾品 | 電鍍 | 被鍍物放負極 |
| 電解水製氫 | 電解 | 綠氫的製造方式 |
| 鐵船防鏽 | 犧牲陽極 | 在船底綁鋅塊，讓鋅代替鐵被腐蝕 |
有機化合物 = 含碳的化合物。但有四個例外（110/111/112/113/114·每年必考），即使含碳也不算有機物：
CH₄（甲烷）、C₂H₅OH（酒精）、CH₃COOH（醋酸）、塑膠、汽油、葡萄糖、蛋白質
CO（一氧化碳）
CO₂（二氧化碳）
碳酸鹽（CaCO₃、Na₂CO₃）
氰化物（NaCN）
| 類型 | 碳鍵 | 通式 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 烷烴 | 全部單鍵 C-C | CₙH₂ₙ₊₂ | CH₄（甲烷，天然氣）、C₃H₈（丙烷，瓦斯） |
| 烯烴 | 有一個雙鍵 C=C | CₙH₂ₙ | C₂H₄（乙烯，水果催熟） |
| 炔烴 | 有一個三鍵 C≡C | CₙH₂ₙ₋₂ | C₂H₂（乙炔，焊接燃料） |
消毒用 75% 酒精。飲用酒含乙醇。燃燒：C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O。
醋的主要成分。可以做防腐（酸性抑制細菌）。
有機化學裡有兩個反應特別重要，國中會考幾乎每次都會出現：酯化反應和皂化反應。它們一個「做出香味」，一個「做出肥皂」。
一步一步看：
| 步驟 | 做什麼 |
|---|---|
| ① 混合 | 把有機酸（如醋酸）和醇（如乙醇）混在一起 |
| ② 加催化劑 | 加幾滴濃硫酸當催化劑（幫助反應加速） |
| ③ 加熱 | 溫和加熱（不要燒乾） |
| ④ 聞一聞 | 產生的酯有水果香味！ |
生活中常見的酯：
| 酯的名稱 | 原料 | 聞起來像 |
|---|---|---|
| 乙酸乙酯 | 醋酸＋乙醇 | 香蕉、指甲油 |
| 乙酸異丁酯 | 醋酸＋異丁醇 | 哈密瓜（110年會考！） |
| 丁酸甲酯 | 丁酸＋甲醇 | 蘋果 |
一步一步看：
| 步驟 | 做什麼 |
|---|---|
| ① 準備 | 把油脂（如椰子油、豬油）和氫氧化鈉溶液混合 |
| ② 加熱攪拌 | 持續加熱攪拌，油脂會慢慢被「拆開」 |
| ③ 加鹽 | 加食鹽（NaCl）讓肥皂析出（鹽析） |
| ④ 成品 | 肥皂浮在上層，甘油留在下層 |
🌟 肥皂為什麼能洗掉油污？肥皂分子有一端親水（喜歡水）、一端親油（喜歡油）。親油端抓住油污，親水端跟水一起沖走——油污就被包起來洗掉了！
| 酯化反應 | 皂化反應 | |
|---|---|---|
| 反應物 | 有機酸＋醇 | 油脂＋強鹼（NaOH） |
| 催化劑 | 濃硫酸 | 不需要催化劑（鹼本身就是反應物） |
| 產物 | 酯＋水 | 肥皂＋甘油 |
| 特色 | 有水果香味 | 肥皂可洗油污 |
| 反應類型 | 酯化（可逆） | 皂化（水解的一種） |
注意：兩個反應式剛好相反！光合作用把 CO₂ 變成葡萄糖（儲存能量），呼吸作用把葡萄糖分解釋放能量。
當很多很多小分子（單體）用共價鍵一個接一個串起來，形成的巨大分子叫做聚合物（高分子）。
- 澱粉：葡萄糖聚合而成 → 米飯、馬鈴薯
- 纖維素：葡萄糖聚合（結構不同）→ 植物的細胞壁、紙
- 蛋白質：胺基酸聚合而成 → 肌肉、毛髮、酵素
- 天然橡膠：異戊二烯聚合 → 橡膠樹的汁液
- PE（聚乙烯）：塑膠袋、保鮮膜
- PP（聚丙烯）：微波餐盒、瓶蓋
- PS（聚苯乙烯）：保麗龍、免洗餐具
- PVC（聚氯乙烯）：水管、雨衣
- PET：寶特瓶
生物課學的營養素，其實大多是有機化合物：
| 營養素 | 成分 | 元素 |
|---|---|---|
| 醣類 | 葡萄糖等 | C、H、O |
| 脂質 | 脂肪酸＋甘油 | C、H、O |
| 蛋白質 | 胺基酸 | C、H、O、N（有些含 S） |
如果你不知道一個有機物是什麼，可以把它燒掉來看！這聽起來很暴力，但其實國中會考很常這樣考。
判斷規律：
| 燃燒產物 | 代表原物質含有 |
|---|---|
| 只有 CO₂＋H₂O | C 和 H（可能還有 O，需另外確認） |
| 有 CO₂＋H₂O＋其他 | C、H，再加其他元素 |
例題：某化合物在氧氣中燃燒，產物只有 CO₂ 和 H₂O。這表示該化合物「一定」含有什麼？
→ 答案：碳 C 和氫 H（氧 O 不一定有，燃燒時氧氣也提供了 O）
🌟 考試技巧：看到「燃燒產物只有 CO₂ 和 H₂O（112考）」→ 保證含 C 和 H，氧不確定。112 年會考就是這樣考的！
你有沒有想過：黑色奇異筆畫一條線，碰到水為什麼會「暈開」成藍色、紅色、黃色？這就是 色層分析 的原理——利用不同物質在濾紙上「跑的速度不同」來分離混合物。
- 準備一張濾紙（或咖啡濾紙），在距離底部約 1~2 公分處用鉛筆畫一條線
- 在線上用不同顏色的水溶性奇異筆點幾個小點
- 把濾紙底部泡進水（水不要淹過筆跡！）
- 等水慢慢往上爬——你會看到顏色「分家」了！
🌟 原理：不同顏色的色素對濾紙的「附著力」不同，對水的「溶解度」也不同。附著力弱、溶解度好的色素跑得快，爬到上面；附著力強的跑得慢，留在下面。就這樣分開了！
| 重要名詞 | 意思 |
|---|---|
| 濾紙 | 固定相（色素的賽跑跑道） |
| 水 | 移動相（帶著色素往上跑） |
| Rf 值 | 色素跑多遠 ÷ 水跑多遠 → 每種物質的「身分證」 |
例題：某色素跑了 3.5 cm，水前緣跑了 5 cm，Rf = 3.5 ÷ 5 = 0.7。同一條件下，Rf 值相同的物質就是同一種成分。
還有：鉛筆畫的線不會被水溶解（鉛筆是石墨不是色素），所以要用鉛筆畫起始線，不要用原子筆。
新聞常常聽到「重金屬超標」——到底是什麼意思？重金屬是指密度大於 5 g/cm³ 的金屬元素，很多對人體有毒性，而且不會被分解，會一直累積在環境和生物體內。
| 金屬 | 來源 | 對人體的危害 |
|---|---|---|
| 汞 Hg | 工業廢水、水銀電池、螢光燈管 | 水俁病——神經系統受損，手腳麻木 |
| 鎘 Cd | 工業廢水、電子廢棄物 | 痛痛病——骨頭變脆，輕輕一碰就骨折 |
| 鉛 Pb | 老舊水管、含鉛汽油、油漆 | 智力受損（特別影響小孩）、貧血 |
| 鉻 Cr(VI) | 電鍍工廠廢水 | 致癌、皮膚潰爛 |
重金屬進入環境後，首先被藻類吸收（濃度還不高）→ 小魚吃藻類（體內濃度變高）→ 大魚吃小魚（濃度更高）→ 人類吃大魚（濃度最高）。這叫生物放大作用（biomagnification）。
🌟 簡單說：食物鏈每往上爬一級，重金屬濃度就放大好幾倍。所以越大隻的魚（如鮪魚、鯊魚）體內重金屬越高。
另一個陷阱：「重金屬只要低濃度就沒關係」—— 不一定！鉛對小孩即使極低濃度（ppb 等級）也可能影響智力發展。
下面每一張卡都是近五年真實出現過的考點，不是憑感覺。
從週期表可以知道質子數、族、原子量；不能直接知道含量（113考）
pH＜7酸、pH＝7中、pH＞7鹼；酚酞遇鹼變粉紅、遇酸無色（111考）
含碳就是有機物，但CO、CO₂、碳酸鹽是例外；酯化產物有水果香
原子序＝質子數＝電子數；Ca²⁺：質子20、電子18（114考）
CaO＋水＝放熱（虎門銷煙113考）；光合＝吸熱
氧化＝失去電子；氫氣還原金屬氧化物（113考）（113考）；碘＋維生素C褪色（114考）
電解水：負氫正氧、氫二氧一（110/114考）；電鍍：被鍍物放負極；電池：活潑金屬當負極
重量%＝溶質÷溶液×100%；1 ppm＝百萬分之一＝1,000 ppb（114考）
MnO₂催化H₂O₂分解，質量不變；溫度↑、顆粒小→速率快
NO₂(紅棕)⇌N₂O₄(無色)；平衡時正逆速率相等；升溫顏色變深
| 實驗 | 考什麼 | 年份 |
|---|---|---|
| 電解水 | 負氫正氧、氫二氧一、加NaOH助導電 | 110, 114 |
| 鐵片鍍銅（110/113/114考） | 被鍍物接負極、銅片接正極、CuSO₄溶液 | 110, 113, 114 |
| 鋅銅電池（114考） | 活潑金屬Zn為負極、電極面積不影響電壓 | 114 |
| 大理石＋鹽酸→CO₂ | 通入石灰水變混濁、檢驗CO₂ | 多年度 |
| H₂O₂分解＋MnO₂ | 催化劑質量不變、化學性質不變 | 110 |
| 酸鹼中和＋酚酞 | NaOH＋酚酞→粉紅，加HCl滴定→褪色 | 111 |
| 鐵生鏽條件 | 需水和氧氣同時存在 | 多年度 |
| 蒜頭變色實驗 | pH越低越易變綠（114考）、有機酸(—COOH)促進 | 114 |
| 牙齒酸蝕實驗 | pH越低牙齒重量減少越多 | 113 |
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