原子、分子、離子

原子、分子、離子、化合物 、錯合物、聚合物、大分子

烷類(Alkanes)(二)──化學反應

烷類(Alkanes)(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

烷類的反應性相當低。其上的氫的pKa約僅50,這代表著其上的氫極不容易解離,也就是碳──氫鍵相當穩定。所以常見烷類的反應為燃燒反應(Combustion reaction)、裂解反應(Cracking reaction),以及鏈反應或鏈鎖反應(Chain reaction)。

烷類的燃燒產生二氧化碳與水,由於涉及大量的碳─碳、碳─氫鍵斷裂,產生大量的熱,產生的熱稱為「燃燒熱(Heat of combustion)」。然而當氧氣不足時,可能產生一氧化碳與黑碳。

C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O + HEAT

C5H12 + 6 O2 → CO2 + 4 CO + 6 H2O + HEAT

C5H12 + 5 O2 → 4 CO + C + 6 H2O + HEAT

烷類(Alkanes)(一)

烷類(Alkanes)(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

烷類(Alkanes),分子由碳與氫兩種原子組成,屬於碳氫化合物(Hydrocarbons)的一種。碳和氫的數目有固定比例,其分子通式表示為CnH2n+2(鏈狀烷類)或CnH2n(環狀烷類)。由於烷類僅有碳─碳單鍵(C─C)與碳─氫單鍵(C─H)兩種鍵結,故烷類為飽和(Saturated)碳氫化合物;也因此,所有的碳均為sp3混成,以碳中心呈四面體結構構成的分子,如圖一。

圖一、(左)碳為sp3混成,以碳中心呈四面體結構。(右)最簡單的烷類:甲烷。http://www2.chemistry.msu.edu/fa ... ml/intro3.htm#strc4 ; http://en.wikipedia.org/wiki/Alkane

王水(Aqua Regia)

王水(Aqua Regia)
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

金屬會受到酸的侵蝕,慢慢被酸溶解,但是有些貴金屬如金、鉑(白金)等,卻可以抵抗大部份酸。要溶解這些金屬需要使用具有強氧化能力的酸,譬如:硝酸、熱濃硫酸或熱濃過氯酸,此外一些混合酸也有很好的金屬溶解能力。「王水(Aqua Regia)」是一種具有高度腐蝕性、氧化力,且具有強烈酸性黃色或紅色發煙液體混合物,其組成成分為百分之二十五的濃硝酸與百分之七十五的濃鹽酸(體積比)。

王水的英文名稱是來自於其拉丁文名稱,中文為意譯。王水是大約在西元八世紀,由波斯煉金術士阿布‧穆薩‧賈比爾‧伊本‧哈楊(Abu Musa Jābir ibn Hayyān)所發現的。其稱作「王水」的緣故,是因為當時即發現王水能夠溶解一些常見的貴金屬(noble metals),例如金、鉑等。然而,依然有一些金屬是王水所無法溶解的。如釕、銠、鋨、銥等等。

胺類(Amines)

胺類(Amines)
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

胺類(Amines),是有機化合物當中的一類,是氨氣的氫被烴基等基團所取代的化合物。其特點在於其中必然含有氮元素;因為氮元素上的孤對電子容易吸引質子,因此胺類經常具有一定的鹼性。這也是有機化合物中相當特殊的;鹼性的有機化合物,幾乎都是胺類。

胺類隨著氮上接的碳數不同,分為一級胺、二級胺、三級胺,以及四級銨鹽。除此之外亦有具有sp2混成氮的胺類,例如將苯環上一個碳取代為氮的吡啶(pyridine)。

1 圖一、(由左至右)一級胺、二級胺、三級胺、四級銨鹽以及吡啶

塑化劑與生殖系統

塑化劑與生殖系統
國立臺灣大學微生物與生化學研究所郭朝禎博士/國立臺灣大學微生物與生化學研究所郭朝禎博士責任編輯

隨著塑化劑風波每天越演越烈,其所影響範圍從食品把關議題到對人體健康危害的疑慮,通通成了民眾欲關心的焦點。其中,已有許多媒體報導指出塑化劑會對生育能力造成影響,那真正的原因和機制究竟是怎麼一回事 ? 或許以下報導正能為您我解惑呢!

 

圖片來源:mahongdong@flickr

塑化劑-鄰苯二甲酸酯類 (Phthalate ester, PAE) 的使用已有70年的歷史,充斥在人類的食、衣、住、行、育、樂等生活用具與器物,包括兒童玩具、壁紙、化妝品、含PVC的產品、人工皮革、黏著劑、地毯、塑膠容器,甚至是血袋等醫療器材。這些PAE的種類無論是DEP (鄰苯二甲酸二乙酯)、DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)、DMP (鄰苯二甲酸二甲酯)或是DEHP(鄰苯二甲酸二辛脂)等,都是以微弱的分子間作用力與產品本身結合。

由於這樣的結合並非是穩定的化學鍵結,因此當產品在高溫、加熱或陽光照射的情形下,PAE極容易釋放而使得它在飲料、湯汁或密閉空間的濃度大為提高,並藉由攝食、呼吸及皮膚接觸等途徑進入人體中,且分佈在血液、臍帶血、羊水及精液裡,對生殖組織更造成不同程度的毒性效應。而在所有PAE分子中以DEHP、DBP及DEP三者較容易引發睪丸及副睪萎縮、萊氏細胞增生、隱睪症或精液品質低落等。一旦這種毒害引發精子功能異常或是危及它的存活時,也就間接造成不孕的症狀。那麼PAE是如何損傷精子呢?

起雲劑 vs. 塑化劑

起雲劑是合法的複方食品添加物。通常使用天然的萜類(terpenes)[1]、三酸甘油酯類(triglycerides)、無味的植物油類、如阿拉伯油、菜籽油(canola oil)等。目的是增加飲品的不透明度與粘稠性質。可能這樣飲料看起來會有像似新榨果汁的濃郁鮮醇的視覺。 起雲劑所用的是其乳化(emulsion)或分散(dispersion)的性質[2]。乳化作用本來是使不同屬性的液體能攪和的均勻,譬如將油水混合成膏狀的食品,像是冰淇淋、美乃滋、沙拉醬、鮮奶等。萜類或油脂類化合物有樹膠、樹脂的特質,化性穩定,高低溫皆宜,正適合用來增添果汁的鮮濃視覺感,加上合適的色素後,正是柑橘類果汁飲品的絕佳添加物。劑量控制在0.25~1.0%的範圍,甚至無需報備審核。 乳化與分散都是混合不同物質相(physical phases)的常用技術,正是界面活性劑(surfactants)的一環。界面活性劑的相關技術是化工業的看家本領之一,食品業用,塑料業也用。只要產品需要調和不同類的物料,都有機會用到。技術原理雖相同相似,不同行業使用的劑料卻是天壤之別。與健康有關的,當然要嚴格把關。

芳香性雜環類(Heterocyclic Aromatics;Heteroaromats)

芳香性雜環類(Heterocyclic Aromatics;Heteroaromats)
台北市立第一女子高級中學二年級陳玟秀/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、芳香性雜環類的組成

芳香性雜環類是由一個或多個芳香環所組成,而其中所組成的元素有兩種以上,除了碳之外,還包括「氧」、「氮」、「硫」等非碳原子,稱為雜原子(Heteroatom),典型的雜原子尚有「磷」、「硼」、「氯」、「溴」、「碘」。


二、芳香性雜環類的性質

某此芳香性雜環類的活性較苯大。例如以下所舉的典型例子:呋喃。

三、常見的芳香性雜環類

(一)呋喃(Furan)
1. 呋喃為四個碳原子和一個氧所組成的五圓圜芳香環,分子式為C4H4O。
2. 呋喃無色、易燃,常溫下為容易揮發的液體,有毒,且有可能致癌。
3. 呋喃與鈀經氫化作用產生四氫呋喃,化學式為C2H8O,是實驗室常用的水溶性有機溶劑,可廣泛地溶解極性與非極性化合物,與其他溶劑比較,相對毒性較弱,極易燃。
4. 由於呋喃擁有 6 個共振 π 電子,為芳香性化合物,使得它與典型的雜環化合物(例如四氫呋喃)不同,它比苯還容易發生親電子取代反應(Electrophilic Substiution)。

圖片來源:http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Furan

乙醛(Acetaldehyde)

乙醛(Acetaldehyde)
台北市立第一女子高級中學二年級陳姿瑜/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)性質
乙醛(Acetaldehyde,Ethanal,Acetic Aldehyde,Ethyl Aldehyde),別名醋醛,屬於醛類,分子式為CH3CHO。乙醛為無色、可燃、有刺鼻味的液體,其密度為0.788 g/cm3;熔點與沸點分別為-123.5 °C(190 °F)及20.2 °C(68 °F);分子結構為平面三角形(sp², C1)、四面體(sp³, C2);乙醛易溶於水,可以與水任意比例混合。乙醛可以被還原為乙醇,也可以被氧化成乙酸。乙醛廣泛存在咖啡、麵包、成熟的水果中,而且可由植物的代謝作用產生,並被大量應用於工業。

註:C1為s p²混成軌域的碳原子、C2為sp³混成軌域的碳原子

圖片來源:http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Ethyl+Aldehyde

有機金屬錯合物(Organometallic Compound)

有機金屬錯合物(Organometallic Compound)
台北縣立三民高級中學化學科莊麗紋老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

有機金屬化學(Organometallic Chemistry),一門研究含有「金屬-碳鍵(Metal-Carbon Bond)」化合物的化學,在過去四十年蓬勃發展,研究內容包羅萬象,除了化合物本身金屬-碳鍵性質(包含σ和 $$\pi$$鍵),甚至是金屬團簇(Cluster,金屬-金屬間以單鍵或多鍵結合成團),有機金屬化合物和一般有機化合物結構上的不尋常處,還有因此衍生出的特殊化學性質其應用。許多有機金屬化合物同時也是良好的催化劑,對化學工業而言意義重大。

導電聚合物-聚乙炔

導電聚合物(Conductive Polymer)-聚乙炔(Polyacetylene)
臺北縣立三民高級中學化學科莊麗紋老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

聚合物(polymer)又名高分子,是分子結構龐大,分子量非常大的化合物。一般常看到的有機高分子例如塑膠、橡膠均為絕緣體,其原因在於由碳氫化合物所組成的共價單鍵長鏈分子並不具備可自由移動的電子。導電聚合物又稱導電塑膠或導電塑料,當聚合物的分子鏈上具有單鍵及雙鍵交替的共軛(conjugation)結構時,非定域化(delocalized) photo1.jpg 電子可沿著分子鏈移動而導電,導電高分子都屬於這種共軛高分子,聚乙炔即是一例。

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