化學

絕對零度

絕對零度 (Absolute zero)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

十八世紀前後的科學家對於氣體做了很多研究,發表了許多定律,例如氣體之壓力-體積關係的波以耳定律(Boyle’s law)、體積-溫度關係的查爾斯定律(Charles’s law)等。其中查爾斯定律顯示:無論氣體種類,定壓下氣體的體積和溫度成正比,且這些關係直線最後都與x軸(溫度)交於同一點,即 -273.2°C或是 -459.7°F的地方,表示所有氣體在-273.2°C時體積為0。

圖一、查爾斯定律顯示:無論氣體種類,定壓下氣體的體積和溫度成正比,且體積-溫度直線交於同一點,-273.2°C。 (圖片來源:陳藹然博士)

胺類(Amines)

胺類(Amines)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

胺類(Amines),是有機化合物當中的一類,是氨氣的氫被烴基等基團所取代的化合物。其特點在於其中必然含有氮元素;因為氮元素上的孤對電子容易吸引質子,因此胺類經常具有一定的鹼性。這也是有機化合物中相當特殊的;鹼性的有機化合物,幾乎都是胺類。

胺類隨著氮上接的碳數不同,分為一級胺、二級胺、三級胺,以及四級銨鹽。除此之外亦有具有sp2混成氮的胺類,例如將苯環上一個碳取代為氮的吡啶(pyridine)。

1 圖一、(由左至右)一級胺、二級胺、三級胺、四級銨鹽以及吡啶

塑化劑與生殖系統

塑化劑與生殖系統
國立臺灣大學微生物與生化學研究所郭朝禎博士/國立臺灣大學微生物與生化學研究所郭朝禎博士責任編輯

隨著塑化劑風波每天越演越烈,其所影響範圍從食品把關議題到對人體健康危害的疑慮,通通成了民眾欲關心的焦點。其中,已有許多媒體報導指出塑化劑會對生育能力造成影響,那真正的原因和機制究竟是怎麼一回事 ? 或許以下報導正能為您我解惑呢!

 

圖片來源:mahongdong@flickr

塑化劑-鄰苯二甲酸酯類 (Phthalate ester, PAE) 的使用已有70年的歷史,充斥在人類的食、衣、住、行、育、樂等生活用具與器物,包括兒童玩具、壁紙、化妝品、含PVC的產品、人工皮革、黏著劑、地毯、塑膠容器,甚至是血袋等醫療器材。這些PAE的種類無論是DEP (鄰苯二甲酸二乙酯)、DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)、DMP (鄰苯二甲酸二甲酯)或是DEHP(鄰苯二甲酸二辛脂)等,都是以微弱的分子間作用力與產品本身結合。

由於這樣的結合並非是穩定的化學鍵結,因此當產品在高溫、加熱或陽光照射的情形下,PAE極容易釋放而使得它在飲料、湯汁或密閉空間的濃度大為提高,並藉由攝食、呼吸及皮膚接觸等途徑進入人體中,且分佈在血液、臍帶血、羊水及精液裡,對生殖組織更造成不同程度的毒性效應。而在所有PAE分子中以DEHP、DBP及DEP三者較容易引發睪丸及副睪萎縮、萊氏細胞增生、隱睪症或精液品質低落等。一旦這種毒害引發精子功能異常或是危及它的存活時,也就間接造成不孕的症狀。那麼PAE是如何損傷精子呢?

合金(二)─ 合金的結構

合金(Alloys)(二)─ 合金的結構
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

合金(Alloys)是含金屬的混合物,是溶液的一種,較少量的元素視為溶質,主成份金屬為溶劑。根據組成結構可分為:取代合金(Substitutional alloy)與填隙式合金或插入式合金(Interstitial alloy)。

圖一、取代合金(左)與填隙式合金(右)(圖片來源:陳藹然博士)

合金(一)

合金 (Alloys) (一)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

合金(Alloys)是溶液的一種,為具金屬特性的元素混合物,其中至少有一種主要成分為金屬。根據混合的狀況可區分為均相合金(Homogeneous alloys)與非均相合金合金(Heterogeneous alloys)。青銅(Bronze)、黃銅(Brass)為均相合金,成份元素的原子分布均勻;非均相合金例如汞齊(Amalgam),為不同比例晶相組成的混合物。

合金的使用相當早,原始人即懂得利用隕石中的天然鐵鎳合金。而一般而言約四千至五千年前,人們已經掌握了冶煉青銅、黃銅的技術,而在約三千年,生鐵(pig iron)、鋼(Steel)等等人造的鐵合金出現。一般而言常見的合金很多,如上述鐵碳合金包含了鋼、生鐵、熟鐵(wrought iron);青銅、白銅、黃銅,也分別是銅錫、銅鎳、銅鋅合金。曾用來補牙的銀粉,其實是銀錫汞齊。

圖一、黃銅(左),鋅(中),銅(右)合金 。

圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Brass

化學教室活動:神奇的超吸水聚合物 – III

化學教室活動:神奇的超吸水聚合物 (Magic Super Absorbent Polymers)〔III〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「教師手冊之一」

教師手冊之二 (Teacher’s Guide II )

藥品配製

1. 1 M鹽酸:取1mL的12 M濃鹽酸加水稀釋至總體積12 mL。
2. 1 M氫氧化鈉溶液:取0.4 g的氫氧化鈉溶於水,使總體積10 mL。
3. 酚酞(Phenolphthalein)指示劑:溶解0.5克的酚酞在50 mL的95%酒精中,再加50 mL的水,混合均勻。
4. 溴瑞香草藍(Bromothymol blue)指示劑:溶解0.1克的溴瑞香草藍在100毫升的 20%酒精中。
5. 1 M糖水:取32.4 g的蔗糖溶於水,形成100 mL水溶液。
6. 1 M食鹽水:取58.5 g的食鹽溶於水,形成100 mL水溶液。
7.  飽和食鹽水:在200 mL的水中加入食鹽,直到不再溶解為止,取澄清液。

化學教室活動:神奇的超吸水聚合物 – II

化學教室活動:神奇的超吸水聚合物 (Magic Super Absorbent Polymers)〔II〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「學生手冊」

 

教師手冊之一 (Teacher’s Guide I )

化學示範

在學生進行實驗之前,老師示範「水到哪去了」的主要目的是,藉由觀察類似魔術般驚奇有趣的事件,引起學生對於吸水聚合物更進一步有興趣的探討。

A. 器材和溶液

1. 透明塑膠杯  3個
2. 紙杯  3個
3. 聚丙烯酸鈉(Sodium polyacrylate)  少許
4. 1 M鹽酸(1 M Hydrochloric acid)  少許
5. 1 M氫氧化鈉(1 M Sodium hydroxide)  少許
6. 酚酞指示劑(Phenolphthalein indicator)  少許
7. 溴瑞香草藍指示劑(Bromothymol blue indicator)  少許
8. PE滴管  4支
9. 刮勺  1支

化學教室活動:神奇的超吸水聚合物 – I

化學教室活動:神奇的超吸水聚合物 (Magic Super Absorbent Polymers)〔I〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義 (Student Handout)

化學示範

老師示範「水到那兒去了」,學生觀察顏色變化的現象,並與學生互動討論水到那兒去了。

實驗介紹

本次實驗的目的是探討超吸水聚合物(Super Absorbent Polymers, SAP)聚丙烯酸鈉(sodium polyacrylate)的滲透作用、尿布內聚丙烯酸鈉的吸水倍數、以及玩具恐龍吸水的膨脹率。圖一為尿布含內聚丙烯酸鈉的位置圖。

圖一 尿布含內聚丙烯酸鈉(在With Ultra Absorbency所指之處)(圖片來源:Diapers Introduction, http://diapers-n-kidswear.com/babydiapers_introduction.html)

吸收

吸收 (Absorption)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

「吸收(Absorption)」和「吸附(Adsorption)」,兩個長得很相像的詞,常常被眾人混用。吸附指A物質「吸引附著」於B物質「表面」;而吸收是指A物質或是能量「吸引進入」到B物質的過程。所以我們說:氮氣「吸附」在沸石的表面,而不是氮氣被沸石「吸收」了;水「吸收」氨氣,而不是水「吸附」了氨氣,因為氨氣溶解進了水中。

鋼 (Steel)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

鋼 (Steel) 是含碳量低於2%的碳鋼合金。由於碳原子半徑比鐵原子半徑小很多,故碳原子填入鐵金屬晶格中,形成與填隙式合金或插入式合金 (Interstitial alloy)。

鋼的煉製始於鐵礦的還原,目前常用的方法為高爐 (Blast furnace)冶煉法,由於在使用的過程中加入了大量的煤炭作為還原劑,因此在煉出的鐵當中,必然會含有一定濃度的碳。透過在鐵合金當中碳含量的不同,可以得到不同用途的鐵合金。

 

圖一、鐵於高爐中的反應 http://www.elmhurst.edu/~chm/onlcourse/chm110/outlines/steel.html

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