原子、分子、離子

原子、分子、離子、化合物 、錯合物、聚合物、大分子

三硝基甲苯(trinitrotoluene)

三硝基甲苯(trinitrotoluene)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

世稱「黃色炸藥」的2,4,6-三硝基甲苯(2,4,6-trinitromethylbenzene)為一種無色或淡黃色晶體,熔點為354 K (178 °F或 80.9 °C),又稱為三硝基甲苯(Trinitrotoluene)或簡稱TNT。TNT帶有爆炸性,由德國化學家Joseph Wilbrand於1863年發明,其結構式如下:

TNT由甲苯經硝化製得,目前多採用三段硝化法。一段硝化中甲苯被硝化成一硝基甲苯(MNT),二段硝化中MNT被硝化成二硝基甲苯(DNT)。三段硝化是將DNT硝化為TNT,需要幾乎不含水的混酸。

精煉的TNT十分穩定,其與硝化甘油(nitroglycerin)不同,TNT對於摩擦、震動等都不敏感,因此它可以存放多年。但TNT遇鹼會發生強烈反應,生成不穩定的化合物。TNT炸藥可產生4.2 MJ/kg的能量,事實上TNT燃燒時比脂肪(38 MJ/kg)和醣類(17 MJ/kg)釋放出更少的能量,但因TNT會非常迅速地燃燒並釋放能量,所以便產生爆炸現象。

乙醯柳酸(Acetylsalicylic acid)

乙醯柳酸(Acetylsalicylic acid)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

乙醯柳酸(acetylsalicylic acid)俗稱為「阿斯匹靈」(Aspirin),屬於單質子酸,化學式為C9 H8 O4。阿斯匹靈結晶的熔點為138-140℃,可溶於熱水,但幾乎不溶於冷水,溶解度為1 mg/mL (20 °C)。但是阿斯匹靈易溶於乙醇、乙醚及氯仿等有機溶劑中。阿斯匹靈於1897年由拜耳公司研究室的德國化學家霍夫曼(Felix Hoffman)合成,並在1899年正式推出。

合成阿斯匹靈的方法,可由柳酸(salicylic acid)和醋酸酐(acetic anhydride)在酸性觸媒(磷酸或硫酸)或鹼性觸媒(醋酸鈉)的催化下化合而成。再利用阿斯匹靈幾乎不溶於冷水的特性,使其析出白色的晶體,達到純化的效果。

戴奧辛(Dioxin)

戴奧辛(Dioxin)
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

「戴奧辛」是右圖中互屬於同分異構物的任一分子,這些同分異構物被稱之為1,2-戴奧辛及1,4-戴奧辛,以上兩種戴奧辛都屬於雜環族化合物,分子式皆為C4H4O2。 1,2-戴奧辛因為其類似過氧化物的性質所以極不穩定。 右下圖表列了1,4-戴奧辛的一些基本性質。

臭氧 -3

臭氧 (Ozone-3)
永春高中蔡曉信老師編譯

我們可用測繪臭氧總量分光計(Total Ozone Mapping Spectrometer)來測量比較在1970年代早期與更早之前,在南極地區的春季與初夏時節臭氧柱的減少量。由1985年的觀測報告指出在南半球的春季南極地區上空的臭氧柱已經減少了70﹪而且持續惡化中。雖然到了1990年代在九月與十月份總臭氧柱仍較之前臭氧破洞值低了40~50﹪。但我們發現每年南極地區與北極地區的減少量有顯著的差異性,且在冬季與春季時當平流層溫度降低時其最大減少量可達30﹪。

臭氧-2

臭氧 (ozone-2)
永春高中蔡曉信老師編譯

臭氧減少

 臭氧減少(Ozone depletion)可由觀測到的兩種不同,但有相關性的現象所導致。一種是自1970年代晚期地表平流層的臭氧緩慢且穩定的以每十年大約4﹪的速率消失。另一種約在相同的時期,在地表兩極地區發生較大量且為季節性變動的平流層臭氧的減少現象。後者即為我們常說的臭氧層破洞(ozone hole)。除了眾所皆知的平流層臭氧層消失外,對流層的臭氧在兩極地區春季時也有消失的現象。

臭氧 -1

臭氧 (ozone-1)
永春高中蔡曉信老師編譯

臭氧是三原子分子,與氧氣互為同素異形體,但其較不安定。地表上的臭氧是空氣的污染物質之一,它會危害動物的呼吸系統。大氣層中較上層的臭氧具有降低紫外線直接照射地表所造成傷害的功能。大氣層中臭氧的濃度很低。它有許多工業上及民生消費的用途。臭氧療法是一種具爭議性的替代性醫療方法。主流科學醫學已發現它對人體有害,因此在美國此種醫療方式是被禁用的。

二氧化矽的性質

二氧化矽(Silicon dioxide)的性質
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

二氧化矽:自然界存在的二氧化矽稱為矽石,約佔地殼總質量的21%。二氧化矽分為晶態和無定形態兩大類。晶態的二氧化矽主要存在於石英礦中,常以石英、鱗石英(tridymite)和方石英(cristobalite)三種變體形式出現。某些石英礦有特殊的名稱,如大而透明的石英晶體叫水晶;紫水晶、瑪瑙和碧玉都是含雜質的有色晶體。砂子也是混有雜質的石英細粒。矽藻土和蛋白石則是無定型二氧化矽礦石,它們都是含不定量結晶水的二氧化矽SiO2∙nH2O。SiO2通過Si-O鍵形成三維網格的原子晶體。

二氧化矽的用途

二氧化矽(Silicon dioxide)的用途
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

二氧化矽的用途:石英在1900K時熔化成黏稠液體,冷卻時內部結構為SiO4四面體雜亂排列,結構呈無定形,冷卻時因黏度大不易再結晶,變成過冷 液體,稱為石英玻璃,熱膨脹係數很小,可以耐受溫度劇變,用以製造耐高溫的器具。石英還可以拉成絲,具有很高的強度與彈性,是製作光學纖維的原料。水晶可用作鏡片或光學儀器,瑪瑙和碧玉可以做裝飾寶石。矽藻土為多孔性物質,可以做工業用吸附劑和保溫、隔音材料。

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