化學

鉛(Lead)的化合物

鉛(Lead)的化合物
國立中山大學董騰元教授責任編輯

(4)鉛的氧化物(lead oxides):
鉛的氧化物除了PbO(黃色,密陀僧)和PbO2(棕色),常見的還有混合氧化物Pb2O3(橙色,PbO∙PbO3的混合物),和Pb3O4(紅色,亦稱鉛丹,2PbO∙PbO2的混合物)。加熱PbO2它會逐步轉變為鉛的這幾種氧化物:PbO2→ Pb2O3→ Pb3O4→ PbO
一氧化鉛PbO是兩性偏鹼性的,難溶於水,易溶於醋酸或硝酸,生成Pb(Ⅱ)鹽,比較難溶於鹼:PbO+2CH3COOH → Pb(CH3COO)2+H2O ;PbO+2HNO3 → Pb(NO3)2+H2O,加熱情況下,PbO易被氫、碳、一氧化碳等還原成金屬鉛。鉛在空氣中加熱即得PbO:PbO+CO → Pb+CO2 ;2Pb+O2 → 2PbO

鉛(Lead)

鉛(Lead)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

1)鉛(lead)
鉛是一種古老的金屬,它是人類最早認識的幾種金屬元素之一。早在公元前3000年左右,人類就發現了鉛。在古埃及,它被用於陶瓷上釉及製作飾品;古羅馬人用鉛作水管和儲酒容器。鉛的名稱沿用古英文字”Lead”,其元素符號Pb源自於拉丁語”plumbum”

赫斯定律

赫斯定律 (Hess law)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

Hess law就是俄國的化學家 Germain Henri Hess(1802年8月7日〜1850年11月30日),依其在熱化學方面的研究結果,於1840年,所提出的一個概念:在熱化學上,一個化學反應熱含量-焓 (enthalpy) 的變化,是可以預測,其值與反應途徑無關。

Hess law指出焓 (enthalpy) 是狀態函數 (state function),一個化學反應焓的變化量是固定的,與反應途徑無關。換句話說,只與反應前的狀態和反應後的狀態有關,與反應經由的路徑無關。因此若一個化學反應的熱含量變化 (△H),無法直接測得時,便可以藉由這個定律計算出。

能量單位

能量單位 (Units of energy)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

因為能量的定義來自作功 (work),所以在國際單位制SI中,能量的單位與功一樣—–即是焦耳(J)。焦耳這個單位是為了紀念英國的物理學家James Prescott Joule,他在熱功當量方面的實驗(mechanical equivalent of heat)有巨大貢獻。SI制中,1焦耳等於1牛頓‧米。能量單位在不同的領域中,各有其常用的單位,分述如下:

1.在原子物理(atomic physics),粒子物理(particle physics)和高能物理(high energy physics)方面,常用電子伏特(electronvolt eV),1 eV表示將一個電子提高一伏特電位能所需的能量。
1 eV=1.60217653×10-19J。

2.光譜學中,因為E=hν=hc/λ,能量正比於波長的倒數,所以常以cm-1為能量單位,1cm-1=0.0001239eV 。

3.在討論能量的產生與消耗時,常用到BOE (barrel of oil equivalent)和toe (ton of oil equivalent)為能量單位。燃燒1桶的原油,大約產生6.1178632 × 109 J的能量, 即1 BOE=6.1178632 × 109 J﹔燃燒1噸的原油大約產生42 GJ 的能量,即1 toe = 42 GJ。

液化石油氣(Liquified petroleum gas)

液化石油氣(Liquified petroleum gas)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

液化石油氣又稱為LPG(liquified petroleum gas),液化瓦斯(LP Gas)或自動瓦斯(autogas),它是碳氫化合物的氣體,用來當做燃料產生熱能,可由原油中或潮濕的天然氣中提煉產生。目前在能量的消耗比例上,液化石油氣大概佔3%。最早的液化石油氣是在1910年由Dr. Walter Snelling製造出來的,1912年開始在商業上量產。

市售的LPG主要的成分是丙烷(propane)和丁烷(butane),有時也含少量的丙烯(propylene)和丁烯(butylene),其中丙烷約佔60%,丁烷佔40%,這個比例隨著季節會稍有調整,冬天丙烷多些,夏天丁烷多些,另外為防範漏氣時可以察覺到,還會加入味道強烈的臭劑: CH3CH2SH (ethanethiol)。

柴油(Diesel)

柴油(Diesel)
國立中山大學董騰元教授責任編

柴油是一種燃料,適用於柴油引擎,柴油引擎可應用於於汽車、卡車、機車、船等交通工具上。柴油是由原油在200 °C到350 °C間分餾所製造出來的產物,它的化學組成主要是飽和的碳氫化合物(包含正、異、環狀)和芳香烴。不過,近年來的發展,柴油不再只是指由石油衍生,也可以是生質柴油(biodiesel)、BTL柴油、CTL柴油或是GTL柴油,傳統由石油衍生的柴油稱為石化柴油(petrodiesel)。

核分裂(Nuclear fission)

核分裂(Nuclear fission)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

核分裂就是一個較重的原子核分裂成較輕的原子核,同時伴隨著會產生中子和光子(γ-射線)。較重元素的分裂是一種放熱反應(exothermic reaction),大量的能量會以電磁波和分裂碎片的動能形式釋放出來。核分裂是一種元素的遷變(elemental transmutation),因為分裂後所生成的元素與原來的元素是不同的。

核分裂需以中子撞擊核燃料棒,然後產生連鎖反應( chain reaction),釋放出大量的能量,能量若能在控管下慢慢釋放出來,就可以好好應用於和平用途,如核能發電,但若不控管任其快速釋放出,就可能會產生難以收拾的危機,如核武。在相近的質量下,核燃料所產生的能量是化學燃料(如汽油、炸藥)的數百萬或數千萬倍,也因此核分裂被視為是一種十分重要的能量來源,不過它的分裂產物還有放射性,所以核廢料的儲存處理和核武不斷擴展的兩個議題,就經常被人們討論著,也因此有人不鼓勵一直發展核能。

石油的化學組成

石油的化學組成 (Consistence)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

石油的組成很複雜,它的主要成份是碳氫化合物的混合體,碳氫化合物又稱為「烴」,其中較常見的是烷類(包含直鏈或分支)、環烷、芳香烴等。烷類就是石臘烴,飽和的碳氫化合物,通式為CnH2n+2,n值一般約在5〜40左右。

由原油提煉出的汽油(gasoline),主要成份是戊烷pentane(C5H12)到辛烷octane(C8H18),柴油(diesel fuel)和煤油(kerosene)是壬烷nonane(C9H20)到十六烷hexadecane(C16H34),十六烷以上就是
燃料油(fuel oil)和潤滑油(lubricating oil),石臘(paraffin wax)的碳數更高,約有25個碳,瀝青(asphalt)則高達35個碳以上,這些物質也常常再經由裂煉(crack)重組成更有實用價值的產品。

石油(Petroleum)

石油(Petroleum)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

石油的原義是岩油(Rock Oil),petroleum這個名稱第一次被使用,是在1556年由著名的德國礦物學家Georg Bauer在一篇公開的論文中提起。石油是地球上在岩層間上自然行成的一種可燃燒的液體,它是混合著不同分子量的有機物,主要成份是碳與氫。我們通常將這種未加提煉前的液態石油,泛稱為「原油」(Crude Oil)。

原油中,主要的碳氫化合物是烷類、環烷類和芳香類,同時也有其他含氮、氧、硫和少量金屬元素-如鐵、鎳、銅、釩的有機物。組成比例大約如下:
元素 碳 氫 氮 氧 硫 金屬元素
比例 83-87% 10-14% 0.1-2% 0.1-1.5% 0.5-6% <1000ppm

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