化學

石油分餾(Fractional Distillation of Crude Oil)

石油分餾(Fractional Distillation of Crude Oil)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

石油亦稱為原油(crude oil),由超過8000種具有不同分子大小的碳氫化合物 (及小量含硫化合物) 所組成的混合物,原油中的碳氫化合物碳鏈長度大約C5H12在C18H38到之間。工業上,石油需經過分餾(fractional distillation)才能進一步應用。

分餾的原理是不同大小的碳氫化合物具有不同的沸點。分子量愈小的碳氫化合物, 分子間的凡得瓦力便愈低,沸騰時所需的能量越低, 所以沸點越低。相反, 分子量愈大的碳氫化合物, 分子間的凡得瓦力便愈大,沸騰時所需的能量越高, 所以沸點也越高。 因此於不同溫度時,這些具有不同沸點的石油蒸餾液(distillate)便分別被蒸發出來。

戴奧辛(Dioxin)

戴奧辛(Dioxin)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

「戴奧辛」是右圖中互屬於同分異構物的任一分子,這些同分異構物被稱之為1,2-戴奧辛及1,4-戴奧辛,以上兩種戴奧辛都屬於雜環族化合物,分子式皆為C4H4O2。 1,2-戴奧辛因為其類似過氧化物的性質所以極不穩定。 右下圖表列了1,4-戴奧辛的一些基本性質。

汽油(Gasoline–Ⅱ)

汽油(Gasoline–Ⅱ)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

大致上而言,汽油是烷類、環烷和稀類的混合物,每家煉油廠的配方不同,汽油有不同等級的辛烷值。汽油中也含有其它的有機物,如:醚類(這是後來加入的)、硫化物等,硫化物必須去除掉,因為它會腐蝕引擎。
燃燒汽油可產生能量,下表是汽油與常見燃料油的能量密度表:

汽油(Gasoline–Ⅰ)

汽油(Gasoline–Ⅰ)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

汽油是由石油(petroleum)衍生出來的一種液態混合物,主要用途是當做內燃機的燃料,它的組成多為碳氫化合物,為了提高辛烷值,還會加入一些異辛烷或芳香烴:苯、甲苯等。

汽油是由原油重組產生的。經過原油依沸點高低分餾而分離的初步產物,約含有5〜12個碳的烴類混合物,尚未加入添加劑的汽油稱為virgin or straight-run gasoline。為了適用於現代的引擎結構,它必須加入一些物質,在美國,汽油的組成必須符合OSHA(Occupational Safety and Health Administration)的規定,MSDS (Material Safety Data Sheets)指出無鉛汽油包含了至少15種化學物質,如:體積組成:苯佔5%,甲苯佔35%,萘佔1%,三甲苯佔7%,甲基第三丁基醚佔18%等等。

燃料電池的歷史(History)

燃料電池的歷史(History)
國立台灣師範大學化學系董騰元教授責任編輯


燃料電池的原理是德國的科學家Christian Friedrich Schonbein在1838年發現的,隔年的一月於哲學雜誌-”Philosophical Magazine”上公開發表。基於這個基礎上,1842年時,威爾斯(Welsh)的科學家-威廉-羅勃‧葛洛夫爵士(Sir William Robert Grove)發現將水的電解反應作逆向操作時可產生電能的現象,這是人們後來稱之為燃料電池的第一個裝置,當時他叫做氣體伏特電池(gas voltaic battery)。

週期表的結構

週期表的結構 (Structure of the periodic table)
高雄中學化學科龔自敬老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

元素的化學性質的主要關鍵是它的電子組態 (electron configuration),特定的價殼層 (valence shell)電子將顯現特定的化學相似性。原子的價殼層(最外層)電子歸駐 (reside)的軌域類型決定它在週期表中的「區塊」(block);而價電子數目決定它在週期表中的「族」(block)。因為最外層的電子決定元素的化學性質,價電子的數量相同者被編入同一「族」。

蒸氣壓

蒸氣壓 (Vapor Pressure)
國立臺灣大學化學系陳藹然博士/國立臺灣大學化學系黃俊誠博士責任編輯

蒸氣壓,顧名思義就是指蒸氣的壓力。

蒸氣從哪裡來?所有的凝態物質(Condensed material),包含液態和固態物質,其物質表面的粒子只要從環境中吸收了足夠的能量,都會有脫離物質表面變成氣體粒子的機會,這些變成氣態的粒子就是此物質的蒸氣 (Vapor),如果是液體變氣體稱之為蒸發或汽化 (Vaporation),固體變氣體的話則是昇華(Sublimation)。

當物質被放置於一個密閉容器中,蒸氣粒子的運動範圍受到容器的限制開始撞擊器壁,蒸氣粒子撞擊器壁所產生的壓力就稱之為「蒸氣壓」。部分被器壁彈回的氣體粒子碰撞到了凝態物質表面,因為本身具有的能量不足以脫離物質表面,重新被凝態粒子吸引停留在物質中,這個過程稱為「凝結 (Condensation)」。如果凝態物質為液體時,我們則稱此蒸氣凝結為液體的過程為「液化(Liquification)」。

蒸氣壓隨溫度變化,定溫下,當蒸發(汽化)速率等於凝結或液化速率時,液體上方的氣體粒子數目不變,達到一個動態平衡 (Dynamic equilibrium),其平衡壓力也不變,稱為該物質在該溫度時的「飽和蒸汽壓」或平衡蒸氣壓(Equilibrium vapor pressure),簡稱為蒸氣壓。可參考下列網站動畫(Flash) http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/e … aporv3.swf

化學性質的週期性(Periodicity of chemical properties)

化學性質的週期性(Periodicity of chemical properties)
高雄中學化學科 龔自敬老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

化學性質的週期性(Periodicity of chemical properties) 週期表的主要價值是可以根據各元素在週期表中的位置來預測其化學性質。值得注意的是, 沿著週期表的直行(族)移動和沿著水平(週期)移動,其性質變化是不相同的。在週期表中垂直的一欄元素稱為『族』(group);水平的一橫排稱為『列』(row)或『週期』(period)。『族』是元素分類中最重要的方法。某些『族』中的元素有非常相似的化學性質且存在著明顯的趨勢;這些『族』會被冠上非系統化(unsystematic)的別名,如:鹼金屬族(alkali metals)、鹼土金屬族(alkaline earth metals)、鹵素(halogens)、(noble gases)等;在週期表中另有些

臭氧 -3

臭氧 (Ozone-3)
永春高中蔡曉信老師編譯

我們可用測繪臭氧總量分光計(Total Ozone Mapping Spectrometer)來測量比較在1970年代早期與更早之前,在南極地區的春季與初夏時節臭氧柱的減少量。由1985年的觀測報告指出在南半球的春季南極地區上空的臭氧柱已經減少了70﹪而且持續惡化中。雖然到了1990年代在九月與十月份總臭氧柱仍較之前臭氧破洞值低了40~50﹪。但我們發現每年南極地區與北極地區的減少量有顯著的差異性,且在冬季與春季時當平流層溫度降低時其最大減少量可達30﹪。

臭氧-2

臭氧 (ozone-2)
永春高中蔡曉信老師編譯

臭氧減少

 臭氧減少(Ozone depletion)可由觀測到的兩種不同,但有相關性的現象所導致。一種是自1970年代晚期地表平流層的臭氧緩慢且穩定的以每十年大約4﹪的速率消失。另一種約在相同的時期,在地表兩極地區發生較大量且為季節性變動的平流層臭氧的減少現象。後者即為我們常說的臭氧層破洞(ozone hole)。除了眾所皆知的平流層臭氧層消失外,對流層的臭氧在兩極地區春季時也有消失的現象。

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