物質組成

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

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。

絕對零度

絕對零度 (Absolute zero)
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

十八世紀前後的科學家對於氣體做了很多研究,發表了許多定律,例如氣體之壓力-體積關係的波以耳定律(Boyle’s law)、體積-溫度關係的查爾斯定律(Charles’s law)等。其中查爾斯定律顯示:無論氣體種類,定壓下氣體的體積和溫度成正比,且這些關係直線最後都與x軸(溫度)交於同一點,即 -273.2°C或是 -459.7°F的地方,表示所有氣體在-273.2°C時體積為0。

圖一、查爾斯定律顯示:無論氣體種類,定壓下氣體的體積和溫度成正比,且體積-溫度直線交於同一點,-273.2°C。 (圖片來源:陳藹然博士)

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

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