DNA修補─為生命提供化學的穩定
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明編譯

從一個細胞到另外一個，從一個世代到另外一個，控制人類形體的基因資訊在我們的體內流傳了千百年，它不斷地受到來自於環境的攻擊，但讓人驚訝的仍能保持完整。Tomas Lindahl（林達爾）、Paul Modrich（莫瑞克）、與Aziz Sancar（桑賈爾）獲得了2015年的諾貝爾化學獎，這是因為他們繪製並解釋了細胞如何修補它的DNA而保護了基因的訊息。

你到底是誰的依據，是在精子裡的23條染色體與卵子裡的23條染色體結合時所建立的，合起來它們形成了你體內最原始版本的基因體，亦即你的基因物質。所有需要用來創造你的基因資訊都存在於那個結合，如果有人將那些DNA的分子從這第一個細胞中抽出，並將它們排列起來，將會有兩公尺之長。 Continue reading →

碳-14定年法（Carbon-14 Dating）
臺北市立第一女子高級中學 宋佳穎

原理

1905 年拉塞福 (Ernest Rutherford) 首先建議可以利用放射性礦物來決定岩石的年齡，第二年他在實驗室中定了一個含鈾礦物的年齡。同一年美國的化學家鮑爾伍也在耶魯大學做了同樣礦物定年的工作，但是他們所定出來的岩石年齡都嫌太老。 Continue reading →

利用Excel的規劃求解免除繁瑣的平衡計算 (二)
Using Excel’s Solver Hassle-Free Equilibrium Calculations (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

連結：利用Excel的規劃求解免除繁瑣的平衡計算 (一)

二、兩式同時平衡下各物種濃度的求法

例題(二) 甲烷和水蒸氣反應是工業上製造氫氣的方法，下列二式會同時發生：

$$\displaystyle \mathrm{CH_{4(g)}+H_2O_{(g)} \rightleftharpoons CO_{(g)}+3H_{2(g)}}$$

$$\displaystyle \mathrm{CH_{4(g)}+2H_2O_{(g)} \rightleftharpoons CO_{2(g)}+4H_{2(g)}}$$

假設反應中各氣氣均為理想氣體，則在 $$900~K$$，$$0.01~bar$$ 時，前後二式的平衡常數分別為 $$K^\circ_{p1}=1.30$$，和 $$K^\circ_{p2}=2.99$$，若 $$\mathrm{CH_4}$$、$$\mathrm{H_2O}$$、$$\mathrm{CO}$$、$$\mathrm{H_2}$$ 和 $$\mathrm{CO_2}$$的初始莫耳數分別為 $$1.00$$、$$1.00$$、$$2.00$$、$$1.00$$ 和 $$1.00$$ 莫耳，試求平衡時，其莫耳數各為多少？ Continue reading →

利用Excel的規劃求解免除繁瑣的平衡計算 (一)
Using Excel’s Solver Hassle-Free Equilibrium Calculations (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

利用化學反應的初始濃度及平衡常數以求取平衡時各反應物種的濃度，是學生經常要碰到的課題。有時為了專注繁瑣的計算，反而忽略了原來問題的主要精髓及學習目的；有時會出現三次方以上的方程式，很難求解，必須依靠專業軟體才能獲得正確解答。

近年來新版的大學化學原文書已開始利用大家熟悉的 Excel 套裝軟體，解決類似的問題，帶來解題及研究的另類選擇。本文擬以二個常見的例題，介紹如何使用 Excel 的規劃求解 (Solver)，協助學子解決擾人的計算問題。 Continue reading →

標準狀況下理想氣體與真實氣體間的熵值差－以SO2為例(二)
The entropy difference between the ideal gas and real gas under standard condition – 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：標準狀況下理想氣體與真實氣體間的熵值差－以SO2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，當溫度愈高時，水平的部分逐漸減短，到 $$374^\circ C$$ 時，水平線成為一點$$(C)$$，此點稱為臨界點( critical point )，此時液、氣間的界面消失，此點的溫度及壓力分別為臨界溫度$$(T_c)$$及臨界壓力$$(p_c)$$。 Continue reading →

標準狀況下理想氣體與真實氣體間的熵值差－以SO2為例(一)
The entropy difference between the ideal gas and real gas under standard condition – a case study in SO2 (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

純物質的焓(enthalpy)、自由能(Gibbs free energy)及熵(entropy)是化學熱力學經常要使用到的數據，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。但是這些數據是如何求得的？卻鮮少被討論，尤其表列純物質的熵，若在標準狀態下為氣體，則其設定的情況為該氣體為理想氣體。

事實上理想氣體的標準莫耳相對熵$$(S^\circ_{m,id})$$和真實氣體的標準莫耳相對熵$$(S^\circ_{m,re})$$是不一樣的，它們之間的差距是多少？本文擬以 $$\mathrm{SO_2}$$ 為例，利用熱力學的公式，按部就班的推導它們之間的差異，除了讓學子利用所學，真正應用在解決問題上，也期盼學子能感受到在計算過程中數學所扮演的重要角色。 Continue reading →

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， Continue reading →

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。 Continue reading →