- 酸鹼指示劑 2009/09/21
酸鹼指示劑 (Acid-Base Indicators)
高雄市立新莊高級中學化學科歐惠郡老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯一般酸鹼指示劑的變色範圍及其在酸、鹼溶液中呈現的顏色，皆列於下表。在自製酸鹼指示劑一文中曾提到：指示劑變色範圍的 pH 值通常會介於 pKa±1之間，下表中亦呈現出部份指示劑的此種相關性：
- 酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的變色原理 2009/09/21
酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的變色原理
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系李俊毅責任編輯酸鹼指示劑無論對於判定物質的 pH值，或是應用於酸鹼滴定上，都扮演著重要的角色。早在十七世紀，人們就開始在各樣的研究上利用指示劑，然而卻遲至十九世紀末，科學家才開始對「為什麼酸鹼指示劑在不同的pH值之下會呈不同顏色？」這樣的問題有較深入地探討。最先對這現象提出解釋的，是德國化學家威廉•奧士華（Wilhelm Ostwald），後來經過漢茲許（A. Hantzsch）、科爾索夫（I. M. Kolthoff）以及史第格立茲（Julius Stiegliez, 1867-1937）等人的研究、修正與歸納後，提出現今我們所認同的酸鹼指示劑變色理論。
「決定指示劑變色的因素是什麼？」言簡意賅的說，就是「平衡」。一般常用的指示劑本身即是一種弱酸或弱鹼，所以置於溶液中，自然有微弱的解離現象產生，而能寫成如式一的平衡式。
- 酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的發展歷史（二） 2009/09/16
酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的發展歷史（二）
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系李俊毅責任編輯在波以耳發展「酸鹼指示劑」的工作之後（請參閱酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的發展歷史（一）），隨著人們對「酸鹼指示劑」的認識更為廣泛，將之應用於學術、工業或生活的企圖心也越大。在以下的為文中，將回顧「酸鹼指示劑」作為滴定終點判定試劑及人工合成「酸鹼指示劑」的歷史。
作為酸鹼滴定的終點試劑（Endpoint Indicators）
早在波以耳發表酸鹼指示劑相關研究之前的幾年，就有文獻記載「酸鹼滴定的技術」。西元1658年，約翰•魯道夫•格勞勃爾（Johann. Rudolph. Glauber）曾這樣記載他進行過的實驗：「將碳酸鉀溶液（K2CO3, 原文以”liquore nitri fixi”描述）一滴一滴慢慢滴入硝酸溶液中，直到反應不再起泡為止。此時不論是硝酸或是碳酸鉀，都因彼此的消磨而不再存在。」格勞勃爾同時也是第一個提出鹽的組成「一部分由酸提供、另一部分由鹼提供」的科學家。1729年，吉歐佛里（C. L. Geoffroy）根據格勞勃爾的實驗，以碳酸鉀滴定不同濃度的醋酸，並由碳酸鉀所消耗的多寡，計算出醋酸的濃度，這也是利用酸鹼滴定法精確分析物質的第一篇記載。然而以上這兩筆記錄，皆以「直到反應不再冒泡」的現象，作為實驗結束的依據，那麼如果中和反應中所用的鹼並非碳酸鹽類，是不是就無法以「停止冒泡」作為反應終點？ Continue reading →- 酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的發展歷史（一） 2009/09/16
酸鹼指示劑（Acid-Base Indicator）的發展歷史（一）
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系李俊毅責任編輯「指示劑」或「試紙」對現今的生活來說，是非常重要的，許多生理與生物上的檢測，都需要依賴「指示劑」或「試紙」來知道、分析結果。舉例來說，若要知道一杯溶液之酸鹼性，最簡便的方式便是使用「指示劑」或「酸鹼試紙」；除了酸鹼指示劑，血型的檢驗，也同樣透過加入適當的試劑，看其反應，來驗明結果。此外還有「葡萄糖試紙」，用以明白待檢液體中葡萄糖的含量、「驗孕試紙」等等。
然而人們如何開始知道使用「指示劑」呢？在以下的篇幅，我們要特別針對「酸鹼指示劑」，回溯其發展的過程，看看人們如何從大自然中學功課，進而累積成文明的智慧。 Continue reading →
- 莫色勒（Henry Moseley I） 2009/09/14
莫色勒（Henry Moseley I）
高雄市立高雄高級中學化學科陳藝菁老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯莫色勒是英國物理學家，生於1887年11月23日，死於1915年8月10日。他主要的科學貢獻為提出原子序（atomic number）和莫色勒定理（Moseley’s law）。他以較合邏輯的順序排列週期表（periodic table）上的元素，並提出原子核中的正電量與原子序相當。第一次世界大戰爆發後，莫色勒離開牛津大學去從軍，不幸於1915年在戰役中被狙擊手殺害，得年27歲。
- 鎘（Cadmium） 2009/09/14
鎘（Cadmium）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯鎘的元素符號是Cd，原子序48，鎘是一種柔軟、可塑性高有毒的藍白色金屬。許多特性與鋅類似，但可形成更多複雜的化合物。最常見的價數是+2價，但也有極少數+1價被發現，主要產於閃鋅礦中。鎘主要用於電池及塑料製品的顏料，已知鎘會導致癌症。
鎘在地殼中的含量比同族元素鋅、汞要少，且少有鎘的專門礦物，一般都是附雜在鋅礦中。鎘是鋅金屬中常見的雜質，常是鋅生產過程被分離出來的副產品。在鋅的冶煉過程中，鋅礦石先轉變成氧化物，再以碳還原。而鎘是在鋅還原產物中以低壓蒸餾法，自熔融態鋅中分離（鎘的沸點765℃）。或者使用電化學還原法生產鋅時，在硫酸中電解硫酸鋅時，鎘離子會形成硫酸鎘沉澱而分離。
鎘和鋅一樣是常見的電鍍材料，因鎘的活性比鋅更差，因此鍍鎘比鍍鋅更耐腐蝕，特別耐鹼的腐蝕。而在原子爐中，因鎘吸收中子的效率高，是製造原子反應爐控制棒的材料。 Continue reading →
- 鋅及ⅡB族元素的通性 （Zinc and ⅡB Group Elements） 2009/09/14
鋅及ⅡB族元素的通性 （Zinc and ⅡB Group Elements）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯鋅、鎘、汞為鋅族元素，又稱ⅡB族元素。鋅族元素原子的價電子組態為 （n-1）d10ns2，最外層電子與鹼土族相同，只有2個s電子，但鹼土族原子次外層具有8個電子 （Be只有2個），而鋅族元素原子的次外層則有18個電子，所以ⅡB族與ⅡA族最外層電子數雖然相同，但因d軌域對原子核的遮蔽效應比s、p軌域電子小得多，因此鋅族元素的有效核電荷較大，對最外層s電子的吸引力比鹼土金屬強，與同周期的鹼土金屬相比，原子半徑和離子半徑都較小，活性較低。又因為鋅族元素d軌域已填滿，一般形成+2價氧化數，只有汞具有+1價的亞汞離子Hg22+。
鋅族金屬的特點主要表現為低熔點和低沸點。其熔點、沸點不僅低於鹼土金屬，還低於銅族金屬。並按Zn→Cd→Hg的順序下降。汞是金屬中熔點最低的元素，而且是室溫下唯一的液態金屬，有流動性。鋅族金屬為低熔點金屬（熔點Zn: 419℃，Cd: 321℃，Hg: -39℃）。 Continue reading →
- 鉻（Chromium） 2009/09/14
鉻（Chromium）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯1797年法國化學家沃克蘭（Vauquelin L. N.）在研究西伯利亞紅鉛礦時發現了鉻。當時沃克蘭在富爾克魯瓦（Fourcroy A. F.）的實驗室工作，他把西伯利亞紅鉛礦石與碳酸鉀一起煮，得到意料之中的碳酸鉛沉澱和一種性質不明的鮮黃色溶液。將該黃色溶液中加入高汞鹽溶液，出現了紅色溶液；加入鉛鹽溶液，出現了黃色沉澱物；加入氯化亞錫，溶液又變為綠色。這於這種新元素能夠形成各種顏色不同的化合物，所以命名為”Chromium”，希臘文原意為”色彩艷麗”，中文譯名為鉻，元素符號Cr。
鉻是銀白色有金屬光澤的金屬，最重要的鉻礦是鉻鐵礦Fe(CrO2)2。鉻的製備方法有：
鋁熱法：用鋁還原Cr2O3製備鉻：Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
電解法：電解鉻鹽溶液（如CrCl3）製備鉻。- <<
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