原子、分子、離子

雷酸汞（mercury fulminate）結構終於確立
台北市立第一女子高級中學三年級王悦筑/黃詩穎/台北市立第一女子高級中學宋芬菊老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

前言
為煉金術士所熟知並長期被當作炸藥使用的爆裂物質──雷酸汞，擁有一段波折的過去。在這具爆炸性的化合物被發現三百年後的現在，德國研究學者終於有能力確立它的晶型結構，於是揭開雷酸汞的分子結構的面紗。就如同沃爾夫岡‧貝克（Wolfgang Beck）、湯瑪士‧克拉普特（Thomas Klapötke）在無機與普通化學（ZAAC）期刊內的小組論文所述，斜方晶是由個別的、近乎直線的雷酸汞分子組成。

雷酸汞晶體的純化與生產
早在十七世紀，煉金術士就已注意到乙醇和溶於硝酸裡的汞的混合物可以產生一場不小的爆炸。《Laboratorium Chymicum》一書中，約翰‧孔克爾（Johann Kunckel von Löwenstern）提到這個硝酸汞與酒精混合的激烈反應可以生成雷酸汞（Hg(CNO)₂）。在1799年，英國化學家愛德華‧豪瓦德（Edward Howard）偶然分離出此化合物，在科學界投下了一顆震撼彈。雷酸汞對震動、摩擦、火花十分敏感。它爆發性地分解會產生汞、一氧化碳以及氮氣，而此爆炸產生的能量被廣泛地使用：阿爾弗雷德‧諾貝爾（Alfred Nobel）將雷酸汞放入爆破雷管製造出高爆炸性的火藥，這個相對安全的新雷管實為炸藥改革的一大突破。單就德國而言，在二十世紀初，雷酸汞的年產量就高達十萬公斤。

雷酸汞晶體的X光分析
第一個以X光進行結構分析的雷酸汞晶型研究是從1931年開始，現在沃爾夫岡‧貝克（Wolfgang Beck）─湯瑪士‧克拉普特（Thomas Klapötke）研究團隊終於成功地解出完整的晶型結構。為此，他們用X光照射微小且含有一致晶格的雷酸汞晶體，也就是廣為人知的單晶。

羥甲基糠醛（Hydroxymethylfurfural）
台北市立第一女子高級中學二年級詹筑伊/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

羥甲基糠醛的性質
羥甲基糠醛（Hydroxymethylfurfural），或稱5-羥甲基糠醛，簡稱HMF，可由果糖或葡萄糖脫水後產生，在熱加工食品中常被發現。在石油逐漸耗盡，再生能源興起的今日，羥甲基糠醛也成為一顆閃亮的明日之星。羥甲基糠醛是一種含羥基和醛基的有機化合物，其結構中包含一個由四個碳原子與一個氧原子組成的雜環，分子式為C₆H₆O₃。羥甲基糠醛在常溫下是無色的固體，具高度水溶性。

（圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxymethylfurfural）

羥甲基糠醛的發現
此化合物最初於1912年由法國化學家路易‧梅納（Louis Camille Maillard）發現。梅納將胺基酸與醣類水溶液混合加熱後，發現溶液會呈現黃棕色，並產生棕黑色的大分子物質。後來證實除了被稱為類黑精（melanoidin）的棕黑色物質外，反應過程中還會產生各種具有不同氣味的中間分子，羥甲基糠醛為其中之一。此反應稱為梅納反應（Maillard reaction）。

羥甲基糠醛的的來源

乙醯膽鹼（Acetylcholine）與神經性藥劑
台北市立第一女子高級中學二年級梁忻萍/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

乙醯膽鹼（acetylcholine），分子式CH₃COOCH₂CH₂N+(CH₃)₃，結構如下圖，其分佈在中樞及周邊神經系統，是一種常見的神經傳導物質（neurotransmitter）。體內神經之所以能傳遞訊息，乙醯膽鹼佔了舉足輕重的地位。

乙醯膽鹼的結構式
（圖片來源︰http://en.wikipedia.org/wiki/Acetylcholine）

正常時的神經傳遞作用為乙醯膽鹼自軸突末梢釋放，穿過突觸裂隙，接著與突觸後細胞膜上的受體結合。被受體結合的乙醯膽鹼又能被乙醯膽鹼酯酶（acetylcholinesterase）中止乙醯膽鹼的作用，將乙醯膽鹼水解為乙酸（acetic acid）和膽鹼（choline）。（如下圖）

（ACh = Acetylcholine乙醯膽鹼，E = Acetylcholinesterase乙醯膽鹼酯酶）
（圖片來源：http://www.dls.ym.edu.tw/neuroscience/weap_c.html）

升半胱胺酸（Homocysteine）
台北市立第一女子高級中學二年級楊雅淳/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

升半胱胺酸的性質
升半胱胺酸（Homocysteine）又稱高半胱胺酸、類半胱胺酸或同胱胺酸，為一種發現於血漿中的天然胺基酸。分子式為HSCH₂CH₂CH(NH₂)CO₂H，分子量135.18。

（圖一）升半胱胺酸
圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Homocysteine.png.jpg

升半胱胺酸的生物合成
升半胱胺酸實際上是身體在代謝甲硫胺酸（Methionine）的過程中產生的副產品。甲硫胺酸在我們的飲食中大量存在，是體內必需的含硫胺基酸。半胱氨酸和甲硫胺酸是良性產品，沒任何副作用。若體內缺乏葉酸、維生素B12和維生素B6，升半胱胺酸便無法正常分解為半胱氨酸以及重新變回甲硫胺酸，血液中的升半胱胺酸含量就會提高。相對地，亦可補充葉酸、維生素B12、維生素B6和甜菜鹼來降低血液中的升半胱胺酸水平。體內的升半胱胺酸的形成過程經過多個步驟，首先，甲硫胺酸從ATP得到一組核苷酸，反應經由S-腺苷甲硫胺酸合成酶催化，形成S-腺苷甲硫胺酸（S-adenosylmethionine），S-腺苷甲硫胺酸於是將一組甲基轉移至受體分子，此時核甘酸水解產生Ｌ-升半胱胺酸。Ｌ-升半胱胺酸接下來有兩種情況：經由葉酸變回Ｌ-甲硫胺酸（L-methionine）或轉變為Ｌ-半胱胺酸（L-cysteine）。