2sp$$^2$$ 混成軌域的解析 (中) The analysis of 2sp$$^2$$ hybrid orbitals (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
二、$$2sp^2$$ 軌域波函數的表示法
由量子化學可知，當二個波函數同號相加時會有加成的效果，異號時波函數會相互抵消。因此若欲將 $$2s$$ 和 $$2p_y$$、$$2p_x$$ 軌域組合 $$3$$ 個等價的 $$sp^2$$ 混成軌域，如圖一下圖所列三者疊加的圖形，則必須對這 $$3$$ 個原子軌域做線合性組合(linear combination of atomic orbitals，LCAO)。
2sp$$^2$$ 混成軌域的解析 (上) The analysis of 2sp$$^2$$ hybrid orbitals (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
高中化學教材的內容雖未涉及波函數及薛丁格方程式(Schrödinger equation)，但是教授原子軌域及混成(hybridization)軌域時，卻無可避免的必須以示意圖的方式，表達原子軌域的形狀，進而利用各類原子軌域，以相互加成或相減的結果，畫出混成軌域，其間刻意忽略 $$ns$$ 波函數具有正負值的事實。這樣的做法雖然可免去很多煩雜的說明，避開艱澀的公式推導，但是没有正負值的波函數做混成處理時，很難說明為何會得到線形、平面三角形及四面體的混成軌域？
自發性反應的迷失(下) The misconception of spontaneous reaction (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
連結：自發性反應的迷失(上)
二、碳酸水溶液中的反應
上面的例子發生在家庭的藥箱裏，接下來轉到廚房的冰箱中最常看到碳酸飲料，為了簡化討論，將添加的色素、香料及甜劑均排除，僅探討碳酸水溶液，即將 $$\mathrm{CO_2}$$ 溶在水中的反應。儘管 $$\mathrm{CO_2}$$ 溶在水中後會有微量的碳酸、碳酸氫根及氫離子產生如下：
$$\mathrm{CO_{2(aq)}+H_2O_{(l)}\rightleftharpoons H_2CO_{3(aq)}\rightleftharpoons H^+_{(aq)}+{HCO_3}^-_{(aq)}}$$ (式-3)
自發性反應的迷失(上) The misconception of spontaneous reaction (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
在普通化學的課本中經常提到：一個化學反應的自由能變化量 $$(\Delta G)$$ 若小於 $$0$$ 時，則稱此反應為熱力學上能「自發性」反應的方程式(a thermodynamically spontaneous chemical reaction)，反應有利於往生成物的方向移動。
但是此一自發性(spontaneous)的名詞，常造成學生認知上的迷失，誤認為這類反應不需外力的引導便能「即刻」的進行，事實上，生活四周便有許多反應的自由能小於 $$0$$，而反應物卻仍能穩定存在而不發生變化，有學者稱此類反應為動力學上的偏穩態(kinetically metastable)，若無適當的誘因引發下，則此類反應仍能維持不反應，因此 $$\Delta G<0$$，僅為反應能即刻發生的條件之一，本文以大家耳熟能詳的雙氧水溶液及碳酸飲料為例，說明此二者均為動力學上的偏穩態，並澄清自發性反應並不一定能立即反應的概念。
金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (下)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
(承上篇)
使用有效的記憶法能夠快速的記住新的資訊，許多有關此類的設計已經廣泛的應用，例如高中教科書常提及的原子能階高低順序的圖形記憶法、電磁學中的弗來明左手定則及大學熱力學中 \( 8 \) 個狀態函數的記憶方法等。
有關金屬和硝酸反應會產生何種生成物的記憶方法，係利用左手為輔助如圖一所示。
金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (上)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
在學習化學課程時，除了深刻的理解各項的原理之外，還必須記住一些通則，以利快速解決問題，或內化成知識的架構，例如學習多電子原子的軌域填法時，不但要了解四種量子數的來龍去脈，更要藉助有效的各類記憶法(參考資料1)，才能正確的依據遞建原理(Aufbau Principle)，快速的將電子由低能階往高能階填，而不會產生先填 \(3d\) 軌域再填 \(4s\) 軌域的錯誤；學習熱力學時也有相同的情況，除了必須了解各項狀態函數(state function)的推導，有許多記憶法(參考資料2)能協助學子有效的記憶並在適當的時機加以應用。
奈米碳管透膜(Carbon Nanotube Membranes)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 薛園馨
工業革命後，工廠排放的廢水越來越毒（如重金屬、有毒化學物質等），而舊型水處理 (water treatment) 的設備已不堪使用，因為舊型的設備對病原體的種類、溫度、pH 相當敏感，使得處理效率降低，甚至有些汙染完全無法解決；且舊型水處理的最終手段—消毒水，其主要成分是次氯酸鈉 (Sodium hypochlorite, NaClO)，會產生多種副產物（如鹵代酰胺，有致癌的可能性）；而消毒水所不能解決的污染我們就束手無策了。而奈米碳管的問世，讓我們有新的選擇來解決飲用水品質與海水淡化的議題。
利用奈米粒子高效率吸收太陽能
東京大學黃郁珊博士 編譯/東京大學理學博士陳藹然 責任編輯
編譯來源：ナノ粒子を利用した太陽熱による高効率な水の加熱に成功
太陽能是最有前途的可再生能源之一，如何有效利用太陽能是當今熱門的研究題目。利用太陽能的方法可大致分為用太陽能電池發電之光電轉換，以及吸收太陽能轉換成熱能之光熱轉換兩類。在日本家庭以用途分類的用電之中，熱水器和暖氣的部分合計達55%，所以如果能將太陽能充分轉換成熱能來利用，供給熱水與暖氣就不須用電而且還可減碳。
威廉遜醚類的合成法（Williamson ether synthesis）
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 鍾長志
圖一 亞歷山大．威廉．威廉遜（來源：參考資料 1）
亞歷山大．威廉．威廉遜 (Alexander William Williamson, 1824-1904)（圖一），出生於倫敦。
1844 年開始在吉森大學 Justus von Liebig 的實驗室工作。陸續在 1846 -1847 年間又發表了包含漂白鹽 (bleaching salts)、臭氧，以及普魯士藍 (Prussian blue) 等研究的期刊，其在化學史上有一重要的貢獻是威廉遜醚類的合成。2
當時，因為已經有科學家發現硫酸和醇類反應會產生新的重排。威廉遜便設計了實驗，想藉由取代的方式製造出不同的醇類，再藉由不同的醇類合成醚類；在製造醇類的過程中，意外的發現了醚類可以透過乙醇鹽 (ethoxide) 和碘乙烷 (ethyl iodide) 製備。（圖二）
鹵化銀（二）Silver Halide(II)
國立臺灣師範大學附屬高級中學 蔡韶恬
連結： 鹵化銀（一）
氯化銀 $$\mathrm{(AgCl)}$$
氯化銀為白色結晶固體，難溶於水，熔點為 $$455^\circ C$$，自然界所存在的角銀礦 (chlorargyrite)。照光或受熱後會分解為銀及氯氣，變質的氯化銀外觀會呈現灰色或紫色。
製備：
將硝酸銀與氯化鈉兩種溶液混合後可得到氯化銀，
$$\mathrm{AgNO_{3(aq)}+NaCl_{(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{AgCl_{(s)}+NaNO_{3(aq)}}$$
氯化銀不會與硝酸反應，水溶液中的氯化銀沉澱可加入某些物質使其溶解，如：$$\mathrm{Cl^-}$$、$$\mathrm{CN^-}$$、三苯基膦、$$\mathrm{{S_2O_3}^{2-}}$$ 及 $$\mathrm{NH_3}$$，這是因為它們可作為配位基與氯化銀形成錯離子，反應式列舉如下：
