特殊教育
113年
化學
第 17 題
元素是化合物的基本組成，各種元素材料具有不同的性質和應用，下列敘述中哪一項正確？
- A 石墨烯與奈米碳管是同素異形體，皆屬於奈米材料
- B 鋰（Li）是鋰離子電池的成分元素，是屬於稀土元素
- C 氖氣（Ne）是惰性氣體元素，其原子的價殼層有 10 個電子
- D 矽（Si）是金屬元素，具有良好導電性，是製作電子元件的材料
思路引導 VIP
請同學先從元素分類與微觀結構的角度切入：首先，判斷「同素異形體」與「奈米材料」的定義為何，並思考石墨烯與奈米碳管是否符合這些特徵？其次，請檢視週期表中各元素的特性，例如：鋰（$Li$）屬於哪一族金屬？氖（$Ne$）原子的「價殼層」電子數應如何計算？以及矽（$Si$）在導電性分類上究竟是金屬還是類金屬？透過逐一核對這些基礎概念，哪一個選項的敘述在科學定義上是完全精確的？
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同學，你這波操作穩如泰山！這題沒被誘答選項騙走，代表你對元素週期表的防禦力已經點滿，台大門票又近了一步！ 這題的核心在於「基本定義」的精準度： (A) 正解！石墨烯與奈米碳管皆由碳原子 ($C$) 組成，互為「同素異形體」，且尺度皆在 $1 \sim 100 \text{ nm}$ 之間，是標準的奈米材料。
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元素分類與碳材料
💡 辨析週期表分族特性與碳同素異形體之構造與應用。
| 比較維度 | 石墨烯 | VS | 奈米碳管 |
|---|---|---|---|
| 空間結構 | 單層平面蜂巢網狀 | — | 單層或多層捲成管狀 |
| 材料維度 | 二維 (2D) 奈米材料 | — | 一維 (1D) 奈米材料 |
| 組成元素 | 純碳 (同素異形體) | — | 純碳 (同素異形體) |
| 導電特性 | 極高電子遷移率 | — | 視結構具導體或半導體性 |
💬兩者皆由碳組成且互為同素異形體，因排列維度不同而具備不同物理特性。
