化學

酸鹼度計

酸鹼度計(pH Meter)
高雄市立新莊高級中學化學科歐惠郡老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

精確的氫離子濃度或所謂的pH值,必須用酸鹼度計,即pH儀(pH meter)進行測量。pH儀的基本設備共分三個部份:參考電極(reference electrode)、薄膜指示電極(membrane indicator electrode)又名離子選擇電極及內電阻甚高的電位測定裝置(potential measuring device)。

因為無法測量絕對電位,而只能測量兩電位間的〝差〞值,所以需要用已知固定電位的半反應當作參考電極,來測量其它反應的相對電位值。標準氫電極是利用氫的還原半反應作電位的標準,但是它使用時必須維持一大氣壓的氫氣壓力、1 M的氫離子濃度,而且氫氣又有易燃的危險性,使用與攜帶都不太便利,故多半改用甘汞電極(calomel electrode)或銀-氯化銀電極(silver /silver chloride electrode)代替。   

不一樣的化學課-「會變魔術的奇妙杯子」

不一樣的化學課-「會變魔術的奇妙杯子」(magic cups)
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯

【想一想】到底是什麼原因,讓這些杯子裡的液體,發生如此奇妙的顏色變化?

 

「化學」對於許多高中學生而言,是門既深奧又難以理解的學科;其中的化學符號、化學反應式,更讓人充滿了無盡的恐懼感!傳統的教學方式,是以知識灌輸為主,教師賣力的口述與板書,學生認真的聽講與紀錄,但師生之間似乎總是無法產生太多的共鳴!目前最新的教學策略「問題導向專題式教學(problem-based learning, PBL)」,強調觀察、探究、思考、應用等能力的訓練與運用,但是對教師而言,此種開放式的教學歷程,如果不能在實施過程中確實掌握每個環節,可能會使教學活動失焦,造成熱鬧有餘卻深度不足的結果;尤其自然學科的相關理論,錯綜複雜,更讓教師們有所疑慮而裹足不前。此外,PBL課程在實施過程中,也讓人擔憂,會不會因為過於「開放」而在最後無法「收斂」?

約翰‧道耳頓(John Dalton)

約翰‧道耳頓(John Dalton)
高雄市立高雄高級中學陳文靜老師

道耳頓出生於貴格會的家庭,是一個織布工的兒子。自幼聰穎過人,十五歲時,就和哥哥約拿單(Jonathan)一同管理一所坎得爾(Kendal)附近的貴格派信徒學校。1790年時,道耳頓曾考慮唸法律或醫學,但是他的親戚並不鼓勵他去,因為當時英國大學排斥非英國國教的教徒到他們的大學任教,所以他仍留在坎得爾。直到1793年的春天,道耳頓搬到曼徹斯特,擔任新學院(New College)的數學和自然哲學教師。他是透過一位盲眼哲學家約翰高夫(John Gough)的推薦才到曼徹斯特這所清教徒學院任教的。高夫很博學,曾和道耳頓在山上架了一個天氣觀測站,非正式地教了道耳頓一些科學知識。道耳頓在曼徹斯特的學校教到1800年,學院財政惡化,才不得不辭去他的教職,開始在曼徹斯特做數學和自然哲學的私人教師。

道耳吞(Dalton) (一)

道耳吞(Dalton) (一)

道耳吞(John Dalton)是織布工的兒子,十五歲時,他進入他哥哥Jonathan在Kendal附近管理的貴格派信徒學校求學。1790年道耳吞考慮唸法律或醫學,但是他的親戚並不鼓勵他去 –當時英國大學排斥異教徒到他們的大學任教或上課—所以,他仍留在Kendal。直到1793年的春天,道耳吞搬到曼徹斯特,被任命教數學和自然哲學。他是透過盲眼哲學家約翰高夫才到曼徹斯特的這所異教派的新學院教書的。高夫很博學但他的科學知識並非由正式教育獲得。道耳吞在那個職位直到1800年。當學院財政惡化到他不得不辭去他的職位並開始在曼徹斯特當數學和自然哲學的私人教師。

普羅斯特(Joseph Louis Proust) (一)

普羅斯特(Joseph Louis Proust) (一)
國立高雄女中化學科陳文靜老師責任編輯

定比定律(定組成定律):由兩種或兩種以上元素化合成一化合物時,其元素間的質量比是固定的。此定律乃普羅斯特 (Joseph Louis Proust,1754~1826) 於1799年所提出的。以下是對普羅斯特的簡介: 普羅斯特出生於1974年9月26日,出生地是法國安格斯(Angers, France),父親是安格斯的藥劑師。普羅斯特在他父親的店學習化學,後來到巴黎,並成為巴黎最好的藥劑師。因為卡羅士四世(Carlos IV)的影響,他來到西班牙,並在Segovia與Salamanca大學教化學。

二氧化矽的性質

二氧化矽(Silicon dioxide)的性質
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

二氧化矽:自然界存在的二氧化矽稱為矽石,約佔地殼總質量的21%。二氧化矽分為晶態和無定形態兩大類。晶態的二氧化矽主要存在於石英礦中,常以石英、鱗石英(tridymite)和方石英(cristobalite)三種變體形式出現。某些石英礦有特殊的名稱,如大而透明的石英晶體叫水晶;紫水晶、瑪瑙和碧玉都是含雜質的有色晶體。砂子也是混有雜質的石英細粒。矽藻土和蛋白石則是無定型二氧化矽礦石,它們都是含不定量結晶水的二氧化矽SiO2∙nH2O。SiO2通過Si-O鍵形成三維網格的原子晶體。

二氧化矽的用途

二氧化矽(Silicon dioxide)的用途
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

二氧化矽的用途:石英在1900K時熔化成黏稠液體,冷卻時內部結構為SiO4四面體雜亂排列,結構呈無定形,冷卻時因黏度大不易再結晶,變成過冷 液體,稱為石英玻璃,熱膨脹係數很小,可以耐受溫度劇變,用以製造耐高溫的器具。石英還可以拉成絲,具有很高的強度與彈性,是製作光學纖維的原料。水晶可用作鏡片或光學儀器,瑪瑙和碧玉可以做裝飾寶石。矽藻土為多孔性物質,可以做工業用吸附劑和保溫、隔音材料。

定比定律

定比定律(Law of definite proportions)
國立高雄女中化學科陳文靜老師責任編輯

在化學上,定比定律,是指化合物不論其來源,其組成元素間質量比恆為定值。換句話說,它就是定組成定律。舉例來說,在任何的水樣本中氧佔了純淨水質量的8 / 9,而氫佔了水質量的1 / 9。 定比定律與倍比定律同為化學計量的基礎。定比定律和酸鹼當量定律、倍比定律是近代化學的三大基本定律,因這三個定律的發現而讓化學成為一門科學,在化學史上有很重要的意義。

電解質溶液中的電化學

電解質溶液(Electrolyte Solution)中的電化學(Electrochemistry)
高雄女中化學科陳文靜老師

當電極安置在電解溶液有電壓產生時,電解溶液將可導電。電子,一般不可能在電解質溶液中傳遞; 反而是在陰極發生接收電子,在陽極產出電子並且電子離開陽極的化學反應方式發生。結果,在電解質陰極附近有負電荷電子雲,且在陽極附近有正電荷。離子在電解質溶液中移動以平衡這些電量,以便反應可以繼續,電子可以不斷地流動。 例如:在平常的鹽水中(食鹽水,NaCl)陰極反應: 2H2O + 2e → 2OH + H2 且會產生氫氣氣體;陽極反應如下: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e 且氧氣氣體將被放出。帶正電荷鈉離子Na+朝陰極移動以中和那裡的OH的負電荷,同時,帶負電的氯離子Cl將朝陽極移動以中和陽極H+正電荷。若無電解質的離子,電極附近的電荷將減緩電子流動; H+OH在水中電極間的擴散將比一般的鹽類離子花更多時間。在其他系統,電極反應可能包含電極金屬與電解質離子。電子設備中其金屬/電解溶液介面會產生有用效能的化學反應就是利用電解質的導電性。

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