化學

標準狀況下理想氣體與真實氣體間的焓值差-以C2H6為例 (二)

標準狀況下理想氣體與真實氣體間的焓值差-以C2H6為例 (二)
The enthalpy difference between the ideal gas and real gas under standard condition – a case study in C2H6 (II)

國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

連結:標準狀況下理想氣體與真實氣體間的焓值差-以C2H6為例 (一)

二、伯特洛方程式和臨界點

欲求出不同氣態物質在伯特洛方程式中的 $$a$$、$$b$$ 數值,則需對此方程式稍作瞭解。現以水蒸氣為例,以壓力對莫耳體積作圖,在 $$200^\circ C$$ 時,會出現一段水平線(NLJ),即體積減小壓力不變,此時開始有氣體凝結為液體,

標準狀況下理想氣體與真實氣體間的焓值差-以C2H6為例 (一)

標準狀況下理想氣體與真實氣體間的焓值差-以C2H6為例 (一)
The enthalpy difference between the ideal gas and real gas under standard condition – a case study in C2H6 (I)

國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

熱力學的主要內容除了三大定律及相關公式外,最常被討論到就是一些狀態函數(state function),而其中經常被使用到的數值,就是純物質的焓(enthalpy)、自由能(Gibbs free energy)及熵(entropy),因此一般化學教科書均會將一些常見物質的相關數據,表列在附錄中,以供參考及使用。

純物質相對熵的求法-以SO2為例(二)

純物質相對熵的求法-以SO2為例(二)
The method to obtain relative entropy of pure substance – a case study in SO2 (II)

國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

連結:純物質相對熵的求法-以SO2為例(一)

(二)熔點及沸點時其熵值變化量的求法

由實驗得知,$$\mathrm{SO_2}$$ 的熔解熱及蒸發熱分別為 $$1769$$、$$5960~cal/mol$$,熔點及沸點分別為 $$197.64$$ 及 $$263.1~K$$,將這些數據代入 $$(2)$$ 式的相對應式子中,便可求出熔點及沸點時的熵值變化:

$$\displaystyle \frac{\Delta_{fus}H^\circ_m}{T_m}=\frac{1769}{197.64}=8.95~cal\cdot mol^{-1}K^{-1}=37.41~J\cdot mol^{-1}K^{-1}~~~~~~~~~(7)$$

$$\displaystyle \frac{\Delta_{vap}H^\circ_m}{T_b}=\frac{5960}{263.1}=22.65~cal\cdot mol^{-1}K^{-1}=94.69~J\cdot mol^{-1}K^{-1}~~~~~~~~~(8)$$

純物質相對熵的求法-以SO2為例(一)

純物質相對熵的求法-以SO2為例(一)
The method to obtain relative entropy of pure substance – a case study in SO2 (I)

國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

熵(entropy)是化學熱力學第二定律的要角,藉由系統熵和環境熵的總和是否大於 $$0$$,即能判斷一個反應能否自發進行?因此在研究相關主題時,純物質的熵是經常被使用到的數據,一般化學教科書均會將一些常見物質的相對熵,表列在附錄中,以供參考及使用。

但是這些數據是如何求得的?卻鮮少被討論,事實上它們是有一套複雜嚴謹的步驟和方法,本文擬以 $$\mathrm{SO_2}$$ 為例,重現其熵的求法,至於焓及自由能的部分,則另文介紹。另外,學習化學熱力學時,經常推導、記憶一些公式,難得真正應用在解決問題上,本文亦藉熵的求法過程中,讓學子感受到使用熱力學公式的益處,及體會在計算過程中數學所扮演的重要角色。

盧奇還原反應

盧奇還原反應 (Luche Reduction)
國立臺灣師範大學化學系研究所 胡婷嘉

Luche 還原反應由 Jean Louis Luche 於 1978 年所提出,利用七水合三氯化鈰 $$\mathrm{(CeCl_3\cdot 7H_2O)}$$ 以及硼氫化鈉 $$\mathrm{(NaBH_4)}$$,以甲醇等醇類作為溶劑,將酮、醛以及 $$\alpha,\beta-$$不飽和醛酮有效且有選擇性的還原成烯醇類的方法(如 eq1、2)。

化學傳記:2010年諾貝爾化學獎得主家 理察•赫克 Richard Fred Heck

化學傳記:2010年諾貝爾化學獎得主家 理察•赫克 Richard Fred Heck
國立臺灣師範大學化學系研究生 陳奕儒

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圖一 理察•赫克 Richard Fred Heck(來源:參考資料 1)

1931 年 8 月 15 日出生在美國麻塞諸塞州斯普林菲爾德 (Springfield, MA, USA),由於在鈀金屬催化交叉耦合有機合成反應 (Palladium catalyzed cross-coupling reaction) 的卓越開創性研究,而與根岸英一 (Ei-ichi Negishi) 和鈴木章 (Akira Suzuki) 於 2010 年共同獲頒諾貝爾化學獎。

赫克的主要貢獻是藉由鈀金屬直接活化烯類化合物 sp2 碳-氫鍵與親電性試劑耦合構成新的 sp2 碳 -sp3 碳鍵,
如下列反應式所示(式一):

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式一

這樣的交聯耦合反應大大的影響了研發新藥、材料甚至是既有的工業製程。讓設計上將想要合成的大分子切割成容易製備的親核試劑部分與親電試劑部分,再各別合成後以鈀金屬催化耦合反應將兩分子直接組合在一起,有效的形成碳 – 碳鍵、同時避免在進行某些官能基在反應條件不適合的問題,使得建構複雜分子的策略得以大幅改變。

化學傳記:近代重要化學家 約翰∙肯尼斯∙史帝利 John Kenneth Stille

化學傳記:近代重要化學家 約翰∙肯尼斯∙史帝利 John Kenneth Stille
國立臺灣師範大學化學系研究生 楊棠皓

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圖一 J. K. Stille(參考資料2)

在現今有林林總總的鈀金屬催化不斷地被開發出來,例如赫克反應(Heck 反應)、熊田耦合 (Kumada coupling)、薗頭耦合 (Sonogoshira coupling),以及近期的根岸耦合 (Negishi coupling)、鈴木耦合 (Suzuki coupling) 等等,5在有機金屬合成方面均佔有一席之地,約翰∙肯尼斯∙史帝利—將鈀金屬催化應用在有機錫化合物上的權威科學家之一。

史帝利耦合 (Stille coupling) 1-3 有著高度取代基容忍度、試劑容易製備且保存等優點,因此不只在高分子化學方面有卓越的成就,甚至是在天然物合成方面的應用,也有著不同凡響的貢獻。

1930 年 5 月 8 日,史帝利出生在美國西南部亞利桑那州的第二大城市-圖森;在 1952 年的亞利桑那州大學則取得學士學位,隔年則再拿到碩士學位;1957 年則在美國伊利諾州大學的 Carl Marvel 實驗室裡拿到了博士學位。

多質子酸的滴定

多質子酸的滴定 (Titration of Polyprotic Acids)
國立臺灣師範大學化學系研究生 胡婷嘉

多質子酸定義為:溶於水中時,可以釋放出兩個或兩個以上氫離子的酸,如硫酸 \(\mathrm{(H_2SO_4)}\)、磷酸\(\mathrm{(H_3PO_4)}…\)等,而單質子酸,是溶於水中時只能釋放出一個氫離子的酸,如鹽酸\(\mathrm{(HCl)}\)、硝酸\(\mathrm{(HNO_3)}\)。1

錯合物的反應

錯合物的反應 (Reactions of complexes)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 陳培杰

錯合物的反應有很多種,首先介紹配位基的取代反應 (Ligand substitution reactions),通常一個錯合物會藉由路易士酸來進行取代反應。

$$\mathrm{\text{M-X}+Y\rightarrow \text{M-Y}+X}$$

化學傳記:2005年諾貝爾化學獎得主-羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs)

化學傳記:2005年諾貝爾化學獎得主-羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs)
國立臺灣師範大學化學系博士生 陳維家

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圖一 羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs,來源:參考資料4)

羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs,1942年2月27日至今,圖一)1,2,1942 年出生於肯塔基州的凱爾弗特市,那是一個以農業為主的地區,其父親為農場工作者、母親是教師、兩個姊妹分別為教師與電子技師。

少年時期,格拉布的父親常帶他建造房屋、修繕水電、組裝農場機具,而母親則帶著他瀏覽各種書籍,他在兩人中學到了及智慧和閱讀習慣,並被肯塔基州西邊的鈾礦精煉廠和國中科學老師 (Mis. Baumgardner) 引發了他對化學的興趣。由於少年常在農場工作的緣故,格拉布最後選擇了佛羅里達的農業化學作為主修。

大學時格拉布參與了分析動物糞便的暑期專題研究,並認識了在有機化學實驗室的朋友,藉由在朋友實驗室幫忙的機會,他研讀了許多有機化學的教科書並發現自己對於有機化學實驗的熱愛,最後受到朋友指導教授 Merle Battiste 的鼓勵前往紐約州的哥倫比亞大學,在 Ronald Breslow 的指導下獲得化學博士學位。

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