物質狀態

酸雨(Acid Rain)

酸雨(Acid Rain)
國立台灣大學化學系學士生張育唐/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

水是中性的,這是常識,但是如果你說那雨水(Rainwater)也應該是中性,就有待商榷。一般的雨水由於吸收了空氣中原本就存在的二氧化碳,二氧化碳溶於水中產生碳酸,碳酸解離出H+(式一)故正常的雨水亦會呈現弱酸性,其pH值大約落在5.6 ~ 5.7左右。
   (式一)

臭氧

臭氧 (Ozone)
臺北縣立三重高級中學化學科潘鈺婷老師/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯

一般人對臭氧的印象是有用的物質。例如可殺菌、可保護地球上的生物避免受到過多紫外線侵害。然而根據環保署統計,懸浮微粒不是台灣頭號污染物,最大的氣體污染源其實是臭氧(O3)。全台空氣品質不良的日子,每四天之中有三天是受到臭氧污染,臭氧對國人身體的危害更甚於懸浮微粒。如此看來,臭氧真是令人又愛又恨且與我們生活息息相關,我們或許應該多了解它一些。

凡特何夫方程式(van’t Hoff Equation)

凡特何夫方程式(van’t Hoff Equation)
國立台灣大學化學系陳藹然博士/國立臺灣大學化學系黃俊誠博士責任編輯

1880年代植物學家浦菲弗(Wilhelm Pfeffer,1854-1920)進行一系列對滲透壓的實驗,1887年荷蘭化學家凡特何夫(J. H. van’t Hoff,1852−1911)開始進行滲透壓的理論研究。根據浦菲弗的結果凡特何夫發現含有1 g的蔗糖溶液其滲透壓和溶液體積成反比(eq 1),這個結論正好和波以耳定律中氣體體積與壓力的關係相似(Boyle’s law,PV = K)。最後他參考卡諾循環(Carnot cycle)又得到另一個結論,定濃度的蔗糖溶液其滲透壓和絕對溫度成正比(eq 2),這又恰好符合給呂薩克-查理定律(Gay Lussac – Charles’s law,V = KT)。結合以上兩點,定濃度溶液的滲透壓和溶液的體積成反比和絕對溫度成正比(eq 3)。

蒸發與沸騰

蒸發 (Vaporization)與沸騰 (Boiling)
國立臺灣大學化學系陳光彥/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

元素或是化合物從固態或液態轉變成氣態的過程叫汽化,再細分來說,從固態變成氣態叫昇華(sublimation),而從液態轉變成氣態有兩種形式:蒸發和沸騰。

熔點 (Melting Point)

熔點 (Melting Point)
國立台灣大學化學系陳光彥/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

固體的熔點是其從固態轉變成液態時的小範圍改變之溫度,一般約在1-2度間,固體和液體會在達到熔點時共存;反之,當液體從液態轉變成固態時的溫度稱為凝固點(freezing point)。熔點是純物質的物質特性之一。晶體又因類型不同而熔點也不同,一般來說晶體熔點從高到低為,原子晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。

對大部分的物質來說,熔點等於凝固點,例如水銀的熔點及凝固點都是234.32K (-38.83℃) ;但有些物質,其固液態互相轉換的溫度並不相同。舉例來說洋菜(agar)的熔點為85℃,卻在31℃~40℃之間凝固成固體。

硬水

硬水 (hard water)
國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

硬水是具有高含量礦物質 (與軟水相比較下)的水。硬水通常由鈣(Ca2+)組成,鎂(Mg2+) 離子,或是其他物質:例如碳酸氫鹽類和硫酸鹽類的化合物。鈣通常以碳酸鈣(CaCO3)所構成石灰岩或粉筆,或以其他礦物沈積形成硫酸鈣的形式的進入水中。鎂最顯著來源是白雲石(CaMg(CO3)2)。硬水一般而言是沒有傷害性的。 判斷水硬度的簡單方法是藉由泡沫測試: 若是在軟水中,肥皂或者牙膏溶於水時經由激烈攪動,則容易形成泡沫:若在硬水中則不會有此現象發生。更精確的測量硬度方法可經由滴定來獲得。水的總硬度 (包括Ca2+和Mg2+離子)是以百萬分濃度或者重量/體積 (毫克/ L)的比例關係來說明碳酸鈣 (CaCO3)在水裡的含量。雖然水的硬度通常只測量鈣和鎂(兩個最主要的二價的金屬離子)的總濃度,但在一些特殊的地方鐵、鋁和錳離子也可能會較高的濃度存在。

水、大氣、土壤(water、atmosphere、soil)

水、大氣、土壤(water、atmosphere、soil)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

水對於所有形式的生命而言是一種不可或缺常見化學物質。在習慣上,水所指的是以液體狀態呈現出來的,但水也可以固體狀態¬-冰、氣體狀態-水蒸氣的形式存在。在地球表面上大約有71﹪的表面積被1.46×1015公噸的水所覆蓋,大部分存在海洋以及其他較大的水體-1.6﹪以地下水的形式保存、0.001﹪在空氣中以水蒸氣和雲的型態存在或是經由降雨方式回到地面。地球上的水有一部份是保存在靠近地表的人造或自然界的物體當中,例如水塔、動物和植物體、工業產品和食品中。 海水佔據了地表水面積的97﹪,冰川和極地冰帽佔了2.4﹪,在其他陸地上的湖泊和河流佔了0.6﹪。

絕對溫度

絕對溫度 (absolute temperature)
國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

溫度的國際公制單位制(SI)之單位是克爾文(kelvins,符號為K),此溫度標準又稱為絕對溫度(Absolute temperature )。絕對溫度不僅是一種溫度的單位,也是一種熱力學的主要參數。絕對溫度是"絕對"的數值,因為它是一種潛在溫度基本特性的單位:它的零度(或稱絕對零度),是物質的組成粒子運動最小、且不能更冷的溫度。

相變的近代分類(morden classification of phase transitions)

相變的近代分類(morden classification of phase transitions)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

把物質系統內每一個在物理性質上均勻,並和其他部分有一定分界面(interface)隔開來的部分稱作相(phase)。物態(state)和相並非相同的概念。物質常見的三態為氣態(gas)、液態(liquid)以及固態(solid),但是物質在同一種物態下,有時可能有多種不同的相。例如: (1) 冰、水共存的系統有兩個相,兩相之間為液-固界面(liquid-solid interface)。 (2) 油和水的混合物有兩個相,兩相之間為液-液界面(liquid- liquid interface)。 (3) 酒精和水的混合物只有一個相,此為均勻(homogeneous)的液相。 (4) 鑽石和石墨是碳的兩個固態相。   

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