3D 化學實驗：威猛的粉塵爆炸 (Powerful Dust Explosions)
國立彰化師範大學化學系 彭郁惠、顧展兆、楊水平

前言

2015 年 6 月八仙樂園派對粉塵爆炸事故是臺灣人心中永遠的痛，因使用玉米澱粉和食用色素所製成的色粉在舞台燈的高溫下，引發粉塵爆炸導致火災事故，造成重大的傷亡。為使民眾和學生深入瞭解粉塵爆炸的原理及概念，避免悲劇再度重演，本實驗使用家用產品奶精粉、麵粉、糖粉及黑胡椒粉，以瞬間擠壓方式，均勻地分散粉末在火焰上，發生旺盛的燃燒反應，產生粉塵爆炸的效果。 Continue reading →

3D 有趣實驗:微奈米鐵粉燃燒
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

草酸亞鐵Fe(C₂O₄)在試管中加熱後，因草酸根受熱分解，使得草酸亞鐵有機會少部分變成鐵粉，此時迅速蓋上塞子隔絕空氣。在加熱的過程中，如果在試管管口點火，可以觀察到管口有火焰可以燃燒，因此推斷有CO 氣體生成(如式1)。CO因為有還原性，所以再將部分FeO 還原成Fe，此時鐵粉顆粒非常細(如式2)。因迅速蓋上蓋子，所以細微的鐵粉沒有機會和空氣中的氧氣反應成氧化鐵或氧化亞鐵。

待冷卻後，在空氣中打開試管塞，將鐵粉倒落下，就可以看到烙下的鐵粉與空中的氧氣作用，形成產生火光。原因是形成少部分微奈米鐵粉的顆粒非常細，所以在空中倒下鐵粉的過程中，微奈米級鐵粉與空氣中的氧氣劇烈反應，溫度快速上升而燃燒產生火光。

實驗影片

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3D 有趣實驗:自製鋁空氣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

鋁箔上的鋁金屬碰到鹽水會氧化成為鋁離子放出電子，與備長炭中的氧氣接收電子發生還原變成氫氧根離子，鋁的氧化與氧的還原形成一個氧化還原反應，應由外部電路形成電池。在此裝置中，備長炭能導電當作電池的電極的一端，鋁箔紙能導電當作電極另一端，如此可以形成一個鋁空氣電池。

Al (s) + 3H₂O (l) → Al(OH)₃ (s)+ H₂ (g)   — (1)

4Al (s) + 6H₂O (l) + 3O₂ → 4Al(OH)₃ (s)    — (2)

實驗影片

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3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

利用廚房鋁箔紙，以食鹽水浸濕過的廚房紙巾，與一元硬幣，就可以組成一個微型電池，讓音樂電子鈴發出聲響。實驗原理主要是鋁箔上的鋁發生氧化，形成鋁離子，而沾濕食鹽水中紙張中的水中的氫離子，還原成氫氣，放出電子，由銅那一端接受電子。因此，鋁箔銅幣電池，鋁箔為負極釋放電子，銅幣為正極接收電子，在銅幣端有氫氣生成。化學反應方程式如下:

2Al (s) + 6H₂O (l) → 2Al(OH)₃ (s) + 3H₂ (g)

實驗影片

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3D 有趣實驗:大氣壓力與水沸騰
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

在平地一大氣壓下，水的沸點大約是攝氏一百度；但在高山地區，山上氣壓較小，水的沸點因此也較低，水在不到攝氏一百度就可以沸騰了！本實驗將利用抽氣罐模擬山上壓力較低的環境，讓已沸騰的水在沒有持續加熱冷卻的情況下，能夠再次沸騰。

實驗影片

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氧氮環丙烷（下）(Oxaziridine (II))
國立臺灣師範大學化學系碩士班 洪嘉駿

連結：氧氮環丙烷（上）

除了以氧氮環丙烷作為不對稱環氧化試劑外還有其他不對稱的環氧化方法，例如夏普萊斯不對稱環氧化反應 (Sharpless epoxidation)、雅各布森環氧化反應 (Jacobsen epoxidation) 和朱莉婭-科隆納環氧化反應 (Juliá — Colonna epoxidation)。可是上述的幾種反應都存在著一個缺點，就是為了達到位置選擇性必須先反應物加上特殊相對應的官能基：夏普萊斯不對稱環氧化反應要利用對烯丙醇，雅各布森環氧化反應是利用順式—雙取代的芳基鏈烯，而朱莉婭—科隆納環氧化反應則是需要 α — β 不飽和酮，不像氧氮環丙烷可以直接針對無附帶其他特殊官能基的烯烴做不對稱環氧化反應。 Continue reading →

氧氮環丙烷（上）(Oxaziridine (I))
國立臺灣師範大學化學系碩士班 洪嘉駿

氧氮環丙烷 (oxaziridine) 是由氮原子、氧原子和碳原子所組成的三員雜環有機化合物，也是合成反應中常用的親電試劑以及生產聯胺時會產生的中間物。氧和氮因為其電負度高的緣故一般來說常常作為親核試劑加成，但是由於氧氮環丙烷極高度的三員環環張力以及相對較弱的氮－氧鍵，所以此類化合物便作為親電試劑，也就是氧原子或是氮原子的提供者；氧氮環丙烷上的碳原子並不會被親電試劑直接加成，通常是直接與環上的氧原子或氮原子反應。 Continue reading →

基連尼－費雪合成 (Kiliani–Fischer Synthesis)
國立臺灣師範大學化學所碩士生 張依湄

基連尼—費雪合成 (Kiliani–Fischer synthesis)，是指由兩位德國化學家先後提出合成單醣的方法。

圖一、Heinrich Kiliani（來源:參考資料[1]）

圖二、Hermann Emil Fischer（來源:參考資料[2]）

海因利希．基連尼 (Heinrich Kiliani, 1855.10.30 — 1945.2.25)，出生在德國的烏茲堡，他在慕尼黑工業大學 Emil Erlenmeyer ^[3] 教授的指導下取得他的博士學位，於 1892 年最終取得了教授職，在慕尼黑工業大學時期主要研究醣類化學，他在醣類的基礎發展上有很大的貢獻。1897 年前往德國的弗萊堡大學擔任藥物化學的教授，1945 年逝世於德國弗萊堡。 Continue reading →