化學

3D 化學實驗:驚蟄的四條黑蛇

3D 化學實驗:驚蟄的四條黑蛇 (Growing Four Black Snakes)
國立彰化師範大學化學系 彭郁惠、顧展兆、楊水平

前言

此實驗使用砂糖和小蘇打粉,並加入打火機油和酒精膏,再利用點火槍點燃,使砂糖進行脫水反應,慢慢地產生長條狀、黑黑的碳,就宛如黑蛇從沙堆裡慢慢地探出頭來,接著開始緩慢地成長並移動身軀,具有趣味性和科學性,能激發學生學習化學的興趣。

物質狀態
【2016年諾貝爾物理獎特別報導】物質在平面世界裡的奇異現象

【2016年諾貝爾物理獎特別報導】物質在平面世界裡的奇異現象

物質在平面世界裡的奇異現象 (Strange phenomena in matter’s flatlands)
高瞻計畫特約編譯 葉承効/國立臺灣大學物理學系講座教授 郭光宇責任編輯

今年獲獎的研究開啟了一扇大門,讓人看到未知世界裡物質的新奇形態。2016的諾貝爾物理獎一半由華盛頓大學的大衛・索勒斯(David J. Thouless),另一半則由普林斯頓大學的鄧肯・哈爾丹(F. Duncan M. Haldane)及布朗大學的麥克・克斯特利茲(J. Michael Kosterlitz)共享此殊榮。他們的研究為人類理解物質的奧秘帶來突破性的發展,也為新穎材料的研發開創了新的前景。

大衛・索勒斯、鄧肯・哈爾丹及麥克・克斯特利茲使用了先進的數學方法,來解釋物質在異常狀態(如超導體、超流體或磁性薄膜)下出現的奇異現象。相較於真實世界的三維空間(包括長、寬、高的空間),克斯特利茲與索勒斯研究二維平面世界里發生的現象,即在物體的表面,或是極薄的介面上所出現的現象。而哈爾丹則研究極為纖細的、甚至可以視為一維空間的線狀物質。

化學
[影音] CASE【百秒說科學】《交叉分子束》

[影音] CASE【百秒說科學】《交叉分子束》

[影音] CASE【百秒說科學】《交叉分子束》
臺灣大學科學教育發展中心百秒說科學企劃團隊製作

2016年是李遠哲院士與赫施巴赫 (Dudley Herschbach) 獲頒諾貝爾化學獎30週年。他們研發的《交叉分子束》(Crossed Molecular Beam) 實驗技術,能夠精準的觀察基本化學反應的過程。讓科學家終於能夠透過實驗,了解粒子相撞反應時所發生的細節,例如:粒子相撞的角度跟能量的轉換。他們也因發明這項實驗技術得到了1986年諾貝爾化學獎。交叉分子束這個技術,究竟是如何讓我們知道化學反應中看不見的過程呢?

海上漏油事件的處理

海上漏油事件的處理 (Ocean Oil Spills Clean-up)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所碩士 郭毓璞

電影《怒火地平線》改編自 2010 年墨西哥灣的鑽油平台「深水地平線」(Deepwater Horizon) 的海上公安意外,電影詳實的描述了所屬的英國石油公司以及鑽油平台管理者之間的矛盾以及誤判形勢導致平台爆炸的關鍵決策,事發後即時的救災應變雖然拯救了九成的人命,但隨著鑽油平台事故最後階段的切管封井失敗,也造成了有史以來最嚴重的海上漏油污染事件,據估計 2010 的 4 月到 7 月之間,總共洩漏了 320 萬桶石油,相當於目前全伊朗的單日產量。

雖然台灣附近的外海並沒有鑽油平台,但對於海上漏油事件也並不陌生,除了 2001 年知名的阿瑪斯號貨輪油污事件以外,近年也有過多次砂石船以及貨輪的擱淺漏油事件,2016 年三月的德翔貨輪擱淺於石門外海,九月更因莫蘭蒂颱風的影響,導致中國籍輪船於金門擱淺漏油,都引起許多民眾和環保人士關注。

化學技術與應用
【2016年諾貝爾化學獎特別報導】如何將分子變成機器

【2016年諾貝爾化學獎特別報導】如何將分子變成機器

如何將分子變成機器
林宇軒,曹一允,蔡蘊明合譯

2016年的諾貝爾化學獎頒給了Jean-Pierre Sauvage (索瓦),Sir J. Fraser Stoddart (史托達特爵士),和Bernard L. Feringa (費倫加),這是因為他們開發出了比頭髮還要細上千倍的分子機器,這是關於他們如何將化學分子連結在一起並設計出各種機器,包括微型電梯,馬達以及微型肌肉的故事。

你到底能製造出多小的機器?這是得過諾貝爾獎的費曼(Richard Feynman)在1984年的一個前瞻性的演講中一開始所提出的問題,費曼著名的事蹟就是他在1950年代對奈米科技發展所做的預測。赤著腳,上身穿著一件粉紅色的polo衫,下身是一條嗶嘰短褲,他轉過身來面對聽眾說道“現在讓我們來談談那個製造具有可移動的零件的微小機器的可能性吧”。

戴金氧化反應

戴金氧化反應(Dakin Oxidation)
國立師範大學化學所碩士 張依湄

74232_p0

圖一、Henry Drysdale Dakin(來源:參考資料 1)

亨利・德賴斯代爾戴金,Henry Drysdale Dakin (1880.3.12–1952.2.10),出生於英國倫敦,長期居住在美國,為一位生物化學家。[2] 戴金是家中排行第八最年幼的孩子,家中是以賣鋼鐵維生,在青少年時期時居住在英國的利茲市 (Leeds),大學也是在當地的利茲大學就讀,當時指導教授為 Julius Berend.Cohen [3],主修有機化學的同時也從事當時利茲市水質分析的研究,於 1901 年大學畢業。

一種評量學生對化學平衡觀念精熟度的方法

一種評量學生對化學平衡觀念精熟度的方法(A Method to Evaluate Students’ Mastery of the Chemical Equilibrium Concept)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

學生在學習化學平衡時,經常對於一些重要的概念產生混淆,諸如化學反應的可逆性 (reversibility);反應平衡時是反應完成或是終結?平衡是靜態 (static) 或動態 (dynamic);平衡是否在振盪 (oscillating) 後完成…等,以致造成後續的學習困擾。有經驗的教師在教導這些章節時,均會利用各種方法,以強化這些概念,並釐清迷思,更輔以評量試題,以診斷學生是否確實能精熟這些內容。但使用一般選擇題的評量方式,很難看出學生選擇某個選項後面的真正理由,無法得知產生迷失的所在。Marco Ghirardi 等作者曾提出以畫出微觀圖像的評量方式(請參酌參考文獻 4)做為替代方式,具有立即性的診斷效果,茲將其法引用於高中教學並介紹如後,供大家參酌。

學生在化學平衡認知上的迷思概念(下)

學生在化學平衡認知上的迷思概念(下)(Student’s Misconceptions on the Concept of Chemical Equilibrium (II))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

連結:學生在化學平衡認知上的迷思概念(上)

為了使可逆及動態平衡的概念更加穩固,可藉下列演示實驗讓學生有更深刻的印象,如果學生此時尚未學習錯離子,(式— 2)可用藍色、粉紅色物質代表錯離子,無須寫出化學式。將水合氯化亞鈷晶體大約 3 克,置入燒杯中,加入異丙醇液體使晶體溶解,配成 25 mL 的溶液,其濃度約為 0.5 M,呈深藍色。配好的「非」水溶液的系統可由下式表示,在此水分子不是溶劑,而是反應物。

學生在化學平衡認知上的迷思概念(上)

學生在化學平衡認知上的迷思概念(上)(Student’s Misconceptions on the Concept of Chemical Equilibrium (I))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

甫教高中生有關化學平衡的章節時,經常碰到幾個觀念學生容易混淆、無法了解,例如可逆性 (reversibility)、反應完成或終結有何差別、平衡是靜態 (static) 或動態 (dynamic)、平衡位置向左或向右移動的意涵…等,這些困擾有些源自於學生先備知識的認知架構,匡限了後學內容的認知了解,有些源自於教學用語的不良溝通,更有些出自没有適當的模型或演示,造成微觀現象的不了解,這些問題不僅在國內的教學現場處處可見,在國外的研究探討也屢見不鮮,詳見參考文獻。本文將以一些實例說明這些迷失概念產生的原因,並藉助一些演示實驗,加以釐清及說明。

Pages