類金屬 ( Metalloids )
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級陳筱鳳研究生
類金屬 ( metalloids ) 是一個用來分類化學元素的名詞。根據它們的物理及化學特性，元素週期表上的化學元素大都可被分類為金屬或非金屬；但有一些元素的性質介於金屬和非金屬之間，僅具有部分金屬或非金屬的性質，即稱為類金屬。[1]
類金屬又稱為準金屬或半金屬。但由於缺少正常金屬的延展性，所以只能算是 ” 半 ” 金屬。分別為硼 ( B ) 、矽 ( Si ) 、鍺 ( Ge ) 、砷 ( As ) 、銻 ( Sb ) 、碲 ( Te ) 這六種元素，而有時釙 ( Po ) 和砈 ( At ) 也被視為類金屬。這類元素的外電子層構型為ns2np 1～5 。在週期表中呈階梯狀的排列，特別的是，這些類金屬元素即使屬於不同族群，也可能會擁有相似的性質。[2]
元素週期表[3]
鈾 (Uranium)
臺北市立第一女子高級中學二年級陳亭均
簡介
鈾是元素週期表中錒系的金屬元素，原子序數為92，元素符號是U。鈾在地球上形成各式各樣的化合物，為許多礦物的構成元素之一，已知的含鈾礦物即超過150種。鈾存在於礦石、土壤以及水中，可藉開採含鈾礦物而提煉獲得。鈾元素於1789年被德國化學家馬丁•克拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）首先發現。鈾之英文名稱 Uranus 沿自天王星，而天王星名字來自希臘神祇烏拉諾斯。
鈾原子有92個質子和92個電子，其中6個是價電子。它的中子數目介於141至146個之間，共有六個同位素。自然界的鈾礦主要含有兩種鈾的同位素，即「鈾–235」（U235，比例約占0.7％）與「鈾–238」（U238，比例約占99.3％），其中鈾–235才能產生分裂反應，而鈾–238並不能產生分裂反應。所有鈾同位素皆不穩定，具有微弱放射性。鈾是自然元素中質量次重、原子量次高的元素，僅次於鈽-244。它的密度比鉛高出約70%，但不如金、鎢密實。鈾在自然界中以數百萬分率的低含量存在於土壤、礦石和水中，可藉由開採瀝青鈾礦等含鈾礦物並提煉之。
銣（Rubidium）
臺北市立第一女子高級中學二年級洪子晴
銣為1861年德國科學家羅伯特‧威廉‧本生（Robert Wilhelm Bunsen）以及古斯塔夫‧羅伯特‧基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）利用分光鏡進行光譜分析實驗時所發現之元素。本生在銣的光譜中看見極明顯的兩道紅光，故以此現象將其命名為rubidium，這個字源自拉丁文rubidus，意思是深紅色。
銣的化學符號是Rb，原子序數是37，分子量為85.46，熔點為38.89℃，沸點則為688℃。銣屬於鹼金屬的一種，外表為銀白色蠟狀固體，通常以化合物的形態存在於鋰雲母、銫榴石和光鹵石等礦物中。而在鋰雲母提取鋰後所剩的鹼金屬碳酸鹽混合物中亦能得到少量銣。
銫（Caesium，Cesium）
臺北市立第一女子高級中學二年級吳欣韋
銫（Caesium，Cesium）之發現
在1860年代，羅伯特‧本生（Robert Bunsen）與古斯塔布‧基爾西霍夫（Gustav Kichhoff）兩位德國科學家發明了一種分光器，它能將金屬的焰色反應的光，依波長來作區分；正當他們在測試礦泉水的焰色反應時，赫然發現了一種藍色波段，十分接近已知的藍色波長，所以經過一連串的分析與實驗，他們確定這種元素屬於鹼金屬，並且依光譜的顏色(藍色)，將它命名為「銫(Caesium，Cesium)」，意指拉丁文的「藍天」。
銫（Caesium，Cesium）之簡介
銫的原子序是55，元素簡稱為「Cs」，隸屬於鹼金屬，位於周期表中的第一族之第6週期；基本的性質有：原子量為132.90545，其電子排列為2,8,18,18,8,1(6s1)，晶體結構為體心立方晶格，原子半徑為265pm熔點為28.4度C，十分接近室溫，沸點為678.4度C，密度為1873公斤/立方公尺，常溫常壓下為淡灰色的固態金屬，主要存在於地表的銫榴石及鋰雲母中；而銫是一種非常柔軟的金屬，為所有元素中莫氏硬度最低的；由於銫的化學性質非常活潑，在空中也會自行氧化，所以必須貯存於惰性氣體中，若接觸到氫或水，會有爆炸性的反應，故被列為危險物品；在化合物中，銫通常是以＋１價無色離子存在，其化合物除了複鹽之外，大都可溶解於水中，而少數的鹼化物與低氧化物的價數並不屬於+1；化合物中，其中氫氧化銫（CsOH）為一種具有強吸水性的強鹼，它能腐蝕矽等半導體材料的表面。而銫的製備通常有兩種方法：一種是電解法，一種是熱還原法，而因為銫有腐蝕性，所以較不適合電解法(易腐蝕電極)，故工業上都用其他方法。
乙二胺四乙酸（Ethylenediaminetetraacetic acid）（EDTA）
臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師
乙二胺四乙酸（Ethylenediaminetetraacetic acid）通常簡稱為EDTA（如圖一），是一種聚胺基羧酸，為無色易溶於水的固體，其共軛鹼為乙二胺四乙酸根（ethylenediaminetetraacetate）。它廣泛使用在溶解水垢（limescale），因為它具有六牙基的特性，因此是一種多用途的鉗合劑。它能有效的將鈣離子與鐵離子封存著（sequester），因而使這些離子仍存在溶液中，但可降低其反應性。EDTA通常可做成許多種鹽類，如二鈉EDTA（disodium EDTA）和鈣二鈉EDTA（calcium disodium EDTA）等。
圖一：乙二胺四乙酸（Ethylenediaminetetraacetic acid）（EDTA）
配位錯合物 (Coordination Complex)
國立臺灣師範大學附屬中學二年級1322班許羿笙/國立臺灣師範大學附屬高級中學化學科陳昭錦老師
配位錯合物或金屬錯合物是由一個原子或離子(通常是金屬)以及一組環繞在其周圍的鍵結分子或離子構成，後者稱為配位基或錯合劑(complexing agents)。許多含金屬的化合物，尤其是過渡金屬，多半是由配位錯合物組成。
結構
在配位基中與中心原子或離子結合的原子稱為予體原子(donor atom)，典型的錯合物均與數個相同或相異的予體原子結合。配位基是以配位共價鍵與中心原子鍵結，配位基將孤對電子提供給中心原子的空軌域，稱為與該原子「配位」。多牙配位基則由數個予體原子組成，其中部分原子與中心原子或離子形成數個配位鍵結，這類錯合物稱為螯合物，其形成的過程稱為螯合(chelation)。配位基可以是無機物，也可以是有機分子，像烯類這類的有機物，能以π鍵與金屬空軌域形成配位鍵，如：Zeise鹽。Zesis鹽的化學式為 K[PtCl3(C2H4)]，是最早有記載的有機金屬，也是最先合成出來的烯類錯合物，其錯離子結構如圖一所示。
圖一、Zesis鹽的錯離子結構
氨基甲酸 (Carbamic acid)
國立臺灣師範大學化學系四年級柳向芳
圖一
Carbamic acid的中文名字為氨基甲酸，分子式為CH3NO2，分子量約 61.0403 。其英文別名有aminoformic acid、carbonic acid monoamide、ammonia carbon dioxide、 Kohlensaeure-monoamid、Aminoameisensaeure 等幾種。由於其性質相當不穩定，所以有關它的物理及化學性質尚未有很完善的資料，在常溫常壓下它幾乎以鹽類、酯類，或者其他更複雜形式的衍生物存在(圖二)。以carbamic acid 為主體，換掉碳或氮連接的元素，主要有三類(圖三)，分別為 carbamic acid group、carbamate group，以及carbamoyl group。
氮氧化物（Nitrogen Oxides）
臺北市立第一女子高級中學二年級吳其錡
氮氧化物多為有毒物。其中有些是酸酐，遇水可以生成硝酸、亞硝酸等酸類。分子結構以及常見的製備方法整理於下圖：
氰酸鹽、異氰酸鹽與雷酸鹽（Cyanate、Isocyanate and Fulminate）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師
氰酸鹽與異氰酸鹽
氰酸根離子是化學式寫成[OCN]−或[NCO]−的陰離子。在水溶液中可作為鹼，接受質子後生成異氰酸，HNCO。氰酸根離子是多位性牙基（ambidentate ligand），與金屬離子形成錯合物時，無論是氮或氧原子都可能作為電子對提供者。它也可以成為橋配位基（bridging ligand）。在有機物中，若以C-NCO鍵結，稱為異氰酸鹽，其通式為R–N=C=O，如圖１；若以C-OCN鍵結，稱為氰酸酯（cyanate esters）。
圖1 異氰酸鹽
氰酸根離子的三個原子排成同一直線，其路易斯結構可簡單描繪如圖2。其中有C-O單鍵與C-N參鍵。氰酸鹽的紅外線光譜在約2096 cm-1處有一吸收帶，如此高頻是參鍵的特徵。
圖2 氰酸根離子的路易斯結構
當氰酸鹽被酸化時，會產生異氰酸HNCO。雖然根據價鍵理論，異氰酸的結構可以寫成HN=C=O，但在氣相時，其振動光譜在2268.8 cm-1有一個吸收帶，明顯指出C-N必定是參鍵。在價鍵理論中，HN+≡C-O–在共振的混成形式中，佔了重要的分量。純的異氰酸熔點為 -86.8℃，沸點為23.5℃，所以在室溫中有揮發性。在水溶液中為弱酸。
HNCO H+ + NCO– pKa 約 3.7
異氰酸受熱時，會轉化為三聚氰酸（cyanuric acid，如圖3），若繼續加熱，又會再度分解變回異氰酸。烏勒（F. Wöhler）曾經利用異氰酸合成尿素，為史上第一個由無機物製成有機物的反應，若進行該反應之逆反應，
會產生異氰酸，並迅速三聚成為三聚氰酸。
圖3 三聚氰酸
不要將異氰酸鹽與氰酸酯和異氰化物（isocyanide，在有機化合物中又稱為胩）混為一談，這三類化合物的性質非常不同。氰酸鹽（在有機化合物中稱為氰酸酯）的通式為R–O–C≡N，異氰酸鹽的通式為R–N=C=O，二者官能基的連接方向正好相反。異氰化物的通式是R-N+≡C–，與氰酸根相較，其官能基少了氧。
活性氧物種（Reactive oxygen species）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師
活性氧物種（縮寫為ROS）是指含氧之化學活性分子，其中包括過氧化氫（H2O2）、次氯酸（HClO）、羥基自由基（HO）、單線態氧（1O2）等。ROS是在正常新陳代謝後，由氧形成的天然副產品，在細胞訊息傳遞（cell signaling）及體內平衡（homeostasis）方面扮演重要的角色。然而在外界環境屬於逆境時（如暴露在紫外線及高溫下），ROS的濃度會急劇升高。這種現象會對細胞結構造成明顯損害，長期累積下來，就形成氧化損傷（oxidative stress）。ROS也可能源自外來因素，如電離輻射（ionizing radiation）。
訊息傳遞與損害之效應
在正常的情況下，細胞會用一些酶對抗ROS之損害，如α-1-微球蛋白（alpha-1-microglobulin）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutases）、過氧化氫酶（catalases）、乳過氧化物酶（lactoperoxidases）、麩胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidases）以及過氧氧化還原蛋白（peroxiredoxins）。小分子的抗氧化劑如抗壞血酸（維生素C）、生育酚（維生素E）、尿酸及穀胱甘肽（glutathione）在作為細胞抗氧化劑方面，也扮演重要的角色。多酚抗氧化劑也有類似功能，可經由清除自由基而防止ROS造成傷害。比較起來，細胞外的抗氧化劑功能較小，例如人體最重要的血漿抗氧化劑是尿酸。
有許多種ROS對細胞新陳代謝造成的效應，已經充分被研究。這些效應不但包含ROS在細胞凋亡（apoptosis）中的角色，也有些正面的效應，如引發基因的主體防禦，以及啟動離子運輸系統。這也代表ROS可作為生物體的傳訊者，這種現象稱為氧化還原訊息傳遞（redox signaling）。特別的是：血小板在參與傷口的修復及調整體內血液平衡時，會釋放ROS，召集更多血小板到受傷的部位。此時也會經由召集白血球，調整免疫系統。