原子、分子、離子

原子、分子、離子、化合物 、錯合物、聚合物、大分子

環氧乙烷(Ethylene oxide)(IV)

環氧乙烷(Ethylene oxide)(IV)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

亞硝酸與硝酸的加成反應(Addition of nitrous and nitric acids)
亞硝酸鋇、亞硝酸鈣、亞硝酸鎂、亞硝酸鋅與亞硝酸鈉等物質的水溶液可與環氧乙烷作用形成2-硝基乙醇(2-nitroethanol):
2 (CH
2CH2)O + Ca(NO2)2 + 2 H2O → 2 HO–CH2CH2–NO2 + Ca(OH)2而硝酸與環氧乙烷反應則產生單與雙硝基乙二醇(mono- and dinitroglycols):


芳香烴化合物的加成反應(Additions with aromatic compounds)
苯與與環氧乙烷反應會進行”夫里德耳-夸夫特”反應(Friedel-Crafts reaction)產生苯乙醇:

 

假如將反應的溫度調高到315~440℃,壓力為0.35~0.7MPa下,以矽酸鋁為催化劑則產生苯乙烯(Styrene)。

環氧乙烷(Ethylene oxide)(III)

環氧乙烷(Ethylene oxide)(III)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

與羧酸及其衍生物反應
環氧乙烷在催化條件下與羧酸反應產生不完整(incomplete)的乙二醇酯,但若與酸酐作用則產生完整(complete)的乙二醇酯:
(CH2CH2)O + CH3COOH → HO–CH2CH2–OCOCH3

(CH2CH2)O + (CH3CO)2O → CH3COO–CH2CH2–OCOCH3

與乙醯胺反應其結果也類似:
(CH2CH2)O + CH3CONH2 → HO–CH2CH2–NHCOCH3

環氧乙烷在140~180℃、0.3~0.5Mpa及惰性氣體的條件下,以鹼(可用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀等)當催化劑(濃度0.01~2%)與高碳數的羧酸反應,此時羧酸離子可當親核試劑得到下列結果:
RCOOH + OH→ RCOO– + H2O
(CH2CH2)O + RCOO → RCOOCH2CH2O

RCOOCH2CH2O– + RCOOH → RCOOCH2CH2OH + RCOO

環氧乙烷(Ethylene oxide)(II)

環氧乙烷(Ethylene oxide)(II)
台北市立永春高級中學一年級錢立珩/台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

分子結構與性質(Molecular structure and properties)
環氧乙烷的形狀幾乎為正三角形,鍵角大約為60°,與醇類及醚類相比,醇類的C–O–H鍵角為110°而醚類C–O–C 鍵角為 120°,環氧乙烷的60°鍵角顯然小很多,因此有明顯的鍵角張力其能量為105 kJ/mol(如下圖)。

環氧乙烷(Ethylene oxide)(I)

環氧乙烷(Ethylene oxide)(I)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

環氧乙烷是一種有機化合物,其化學式為C2H4O。它是一種環醚類,這意味著它是由二個烷基與一個氧原子相連接所構成的環狀分子。最簡單的環氧類為三員環分子它只含二個碳原子與一個氧原子其結構如下所示:

此分子為無色易燃及帶微微甜味的氣體。因為其特殊的分子結構,環氧乙烷容易進行加成反應而開環,因此容易聚合。此外環氧乙烷與乙醛為同分異構物。

氫鹵化作用 (Hydrohalogenation)

氫鹵化作用 (Hydrohalogenation)
台北市立第一女子高級中學二年級巫奕萱/台北市立第一女子高級中學化學科張永佶老師修改/ 國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

氫鹵化作用是一種氫鹵酸(鹵化氫)的親電子加成反應(electrophilic addition),如氯化氫或溴化氫與烯烴類物質作用,產生鹵烷的過程。
若是雙鍵兩端的兩個碳原子各連接不同數量的氫原子,則鹵素多會優先加成在氫較少的碳端,這種現象稱為馬可尼可夫定則(Markovnikov’s rule)。

CH3CH=CH2 + HBr → CH3CHBrCH3(2-溴丙烷)
原因在於鹵化氫與烯烴作用時,烯烴的碳-碳間之π鍵斷裂,先抓取了氫鹵酸的氫原子,形成非常穩定的碳陽離子(相對穩定性: 3°>2°>1°>甲基) 和鹵素陰離子。

亞鐵氰化鉀(二)

亞鐵氰化鉀 (Potassium ferrocyanide)(二)
臺北市立第一女子高級中學二年級陶泰英/臺北市立第一女子高級中學化學科張永佶老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

歷史事件

2002年一月發生在義大利的恐怖事件,有四名摩洛哥人在地下水道放至九磅的亞鐵氰化鉀,想利用水管經水路連接至在羅馬的美國大使館。但亞鐵氰化鉀本身只具輕微毒性,溶入水中的毒性也不致對人體有太大的傷害,但如遇強酸則會產生含劇毒的氰化氫氣體。

用途

1. 農業:

經常被用來作為園藝技術。在亞鐵氰化鉀存在下,做出對無氮與含氮環境的水耕植物影響研究。而硫酸銅具有毒性,對低等生物表現顯著。例如:添加極微量的硫酸銅到含綠色池藻的水中,藻類立即死亡。硫酸銅在農業上用作果樹、蔬菜、瓜類等的殺蟲劑。亞鐵氰化鉀可作為結塊劑,如硫酸銅在有稀酸存在時,遇黃血鹽生成亞鐵氰化銅(紅色沈澱):

2CuSO4+K4Fe(CN)6→2K2SO4+Cu2Fe(CN)6

亞鐵氰化鉀(一)

亞鐵氰化鉀 (Potassium ferrocyanide)(一)
臺北市立第一女子高級中學二年級陶泰英/臺北市立第一女子高級中學化學科張永佶老師修改/ 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

製法

1. 由焦煤提煉時所得的副產物製成,將煤乾餾釋出一部分的碳、氮及氫等,化合成氰化氫(HCN)。 再加入石灰水(氫氧化鈣)及鐵的氧化物來吸收, 生成亞鐵氰化鈣(Ca2Fe[CN]6);再將亞鐵氰化鈣加入鉀鹽,即能得到亞鐵氰化鉀,如圖1。反應製程的反應式極其複雜。

烷類(Hydrocarbons)的命名

烷類(Hydrocarbons)的命名
台北市立第一女子高級中學二年級曾奕晴/台北市立第一女子高級中學化學科許名智老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

一、烷類的命名法(IUPAC)
(一)最基本的直鏈無分支的烷類可直接依其碳數給予命名,其順序為甲、乙、丙…
例如:有一碳數為5的直鏈無分支烷類,稱為戊烷。

(二)但若是烷類有分支(接有取代基)則其命名須依下列步驟
1. 選擇主鏈
以結構式中最長的碳鏈(carbon chain)為主鏈來命名,作為基本名稱(彎曲的碳鏈也可視為同一條,因碳鏈可彎折)
※ 若結構中同時有兩個等長碳鏈,則選擇取代基數較多者作主鏈。
2. 主鏈標號
由最接近取代基之一端開始給予主鏈上的碳原子標號,將主鏈的碳依序標上
阿拉伯數字1、2、3…,若兩個不同取代基距主鏈兩端位號相同時,則由碳
數少者的一端開始標號。主鏈有幾個碳用來決定命名的基名(主名稱)
例如:主鏈有5個碳,則最後命名會為-戊烷
3. 取代基的表示
主鏈上的分支視為取代基(烷基),觀察取代基在上步驟所編號的第幾個碳上,並辨認出為何種烷基及數目。
例如:在3號碳及4號碳上各接有兩個甲基,則寫成(3,3,4,4-四甲基),其中3,3代表兩個甲基位於3號碳上,4,4代表另兩個甲基位於4號碳上,中文字”四”則代表此烷類共有四個甲基,其中數字間以逗號隔開、阿拉伯數字與中文字相接的地方需加上”-“。
4. 若在主鏈上連接不同的取代基,則命名時依烷基由小而大(甲基、乙基、丙基)依序命名
5. 書寫
最後的書寫由前述的取代基命名加上基名(主名稱),即為此烷類的命名。
支鏈(取代基)的位置及名稱  主鏈基名(主名稱)
【例 1】


主鏈為八個碳,故基名為辛烷。將主鏈由較接近官能基的一端標號後,觀察共有三個甲基,分別接於3 4 5 號碳上,故官能基的命名為(3,4,5-三甲基),得此烷類命名 「3,4,5-三甲基辛烷」。

烯類(二)── 化學反應

烯類 (Alkenes)(二)── 化學反應
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

烯類的來源大部份來自於石油裂解反應 (Cracking reaction),實驗室中烯類可以經由鹵烷的脫去反應 (Elimination)(式一)或醇類加入濃硫酸、濃磷酸的脫水反應 (Dehydration) 得到(式二)。

烯類(Alkenes)(一)

烯類(Alkenes)(一)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
 

烯類(Alkenes or olefins),是指含有碳─碳雙鍵 (C=C) 的不飽和碳氫化合物 (Unsaturated hydrocarbons)。 按照雙鍵的個數,可以稱作單烯烴、二烯烴等等。單烯烴的碳和氫數目有固定比例,其分子通式表示 CnH2n

(鏈狀烯類)或 CnH2n-2(環狀烯類)。最簡單的烯類為乙烯 (H2C=CH2, ethylene)。

由於烯類有碳─碳雙鍵 (C=C) 存在,包含一個 σ 鍵和一個鍵,故組成碳─碳雙鍵的碳原子為 sp2 混成,以碳中心呈平面三角結構,如圖一:

圖一、乙烯的鍵結解析。(a)雙鍵的碳─碳鍵以sp2─sp2混成結合成σ鍵,而碳─氫鍵以sp2─s混成結合成σ鍵;(b) 雙鍵之碳─碳鍵由碳上不參與混成的p軌域形成;(c)乙烯的鍵結。http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb07.html

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