物質變化

增加反應物的莫耳數,平衡會往左移動嗎?(一)

增加反應物的莫耳數,平衡會往左移動嗎?(一)
Increase the amount of reactants, will the equilibrium shift to the left? (I)

國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

化學反應達到平衡時,若添加一個因素擾亂系統,則平衡會朝適當的方向移動,使系統重新達到另一個平衡況態。在高中化學及大一普化的相關課程中,教授此單元時,大多輔以勒沙特列原理(Le Chatelier’s principle)加以說明,即出現一影響平衡的因素時,系統會朝抵消此一因素的方向移動,直到重新達到平衡。

利用平衡常數求取熱力學的數據-以PCl5的分解反應為例

利用平衡常數求取熱力學的數據-以PCl5的分解反應為例
(Obtaining the thermodynamic data from equilibrium constant – a case study in decomposition reaction of 
PCl5)

國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏

化學反應的平衡常數有多項功能,大家都耳熟能詳,例如其數值的大小能判斷該反應在商業上有無開發價值,數值太小的反應,即使反應速率很快,達到平衡時產率依然很低,若貿然投資,恐將白忙一場;配合即時反應物及生成物的濃度,可以判斷一個反應是否已經達到平衡狀態;利用反應物的初始濃度,可以求出平衡時各物種的濃度。

軟硬酸鹼學說

軟硬酸鹼學說(Hard and Soft Acids and Bases)
國立臺灣師範大學化學系三年級 趙崇瀚

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圖一 Ralph G. Pearson,1914年出生於美國芝加哥。(來源:參考資料4)

軟硬酸鹼學說 (Hard and Soft Acids and Bases, HSAB) 是於 1963 年,美國科學家拉爾夫 G. 皮爾森(Ralph G. Pearson,圖一)所提出一種對於路易士酸鹼的定性描述,其內容在於將路易士酸及路易士鹼分為「軟」及「硬」兩類,再依循「軟的路易士鹼偏向與軟的路易士酸反應、硬的路易士鹼偏向與硬的路易士酸反應」此一原則,來討論路易士酸鹼反應的趨向、產物的穩定性。1

化學反應原理
中間體與穩定狀態近似法

中間體與穩定狀態近似法

中間體 (Intermediates)與穩定狀態近似法 (Steady State Approximation)
國立臺灣大學化學博士林雅凡/ 東京大學理學博士陳藹然責任編輯

最近臺灣學術團隊成功捕捉測量到「克里奇中間體」,並進一步發現此中間體在約千分之一秒內,就可能與水蒸氣分子產生反應。這個研究成果因為多項有價值的突破性發現,入選Science雜誌,成為大氣化學動力學的指標性研究之一。也因為這振奮人心的成果,使「克里奇中間體 (Criegee Intermediates,簡稱CIs)」成為科技界當紅炸子雞,媒體爭相報導,希望以最親民的語彙使普羅大眾能了解這項科學成就,其中有編採者以「快閃神祕分子」來描述「克里奇中間體」。

氧化還原反應
謎樣的分子:克里奇中間體

謎樣的分子:克里奇中間體

謎樣的分子:克里奇中間體 (Criegee intermediates, CIs)
國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然博士

2012年初,一篇備受矚目的突破性研究論文在期刊「科學 (Science)」上發表,標題是「從 $$CH_2I$$ 和 $$O_2$$ 的反應直接進行克里奇中間體的動力學測量」。ScienceDaily 撰文報導:科學家發現一個對抗全球暖化的新利器─大氣中能冷卻地球的分子;BBC新聞科學版也發文介紹這個「謎樣」的分子。這種特殊分子叫做「克里奇中間體 (Criegee intermediates, CIs)」或「克里奇雙自由基 (Criegee biradicals)」,得名自德國有機化學家克里奇 (Rudolf  Criegee)。

化學反應原理
[新聞] 臺灣年輕團隊成功捕捉「克里奇中間體」與水分子的關鍵化學反應

[新聞] 臺灣年輕團隊成功捕捉「克里奇中間體」與水分子的關鍵化學反應

臺灣年輕團隊突破研究氣壓上限 成功捕捉大氣活潑分子與水蒸氣之化學反應
中央研究院2015年1月6日新聞稿

大氣中一種名為「克里奇中間體」 (Criegee Intermediates,簡稱CIs,化學式R2COO,R為氫原子或烷基) 的活潑分子是大氣化學中的關鍵角色,更與大氣中的酸雨、懸浮微粒現象息息相關。然而由於CIs壽命十分短暫,很難捕捉或偵測,學界對此快閃神秘分子向來瞭解甚少。

遷移反應(Migration)

遷移反應(Migration)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級陳培杰研究生

遷移(migration)通常涉及一個取代基由一個原子轉移到同一個分子中的另一個原子的過程,也算是重排反應(rearrangement)裡面的其中一種。先讓我們來看看簡單的碳陽離子重排反應(carbocation rearrangement),以 3-Methyl-2-butanol 為例:

氧化還原反應
暖暖包的原理

暖暖包的原理

暖暖包的原理
國立臺灣大學大氣科學所碩士生謝璨筑

市面上暖暖包的種類大致分為兩種,一種是鐵粉及食鹽製作的一次性暖暖包,顧名思義就是用過一次後就無法再利用了。它的發熱原理是鐵粉經搓揉之後,與空氣中的氧氣進行氧化作用,鐵粉經氧化生鏽而放出熱量,但鐵在有水時才容易進行放熱反應,所以通常會加入食鹽等容易吸收空氣中水分的物質使反應易於進行,達到保暖效果。

另外一種暖暖包的發熱機制是利用醋酸鈉在水裡面溶解度的特性。這種暖暖包中的醋酸鈉水溶液原是處於過冷(過飽和)狀態,暖暖包中有一小鐵片,當有外力按壓此小鐵片產生微小震動,過冷(過飽和)的醋酸鈉水溶液受到擾動,開始從不穩定狀態趨向穩定狀態,此時醋酸鈉開始結晶並釋放潛熱,暖暖包發揮其功效。

自由基(free radical)

自由基(free radical)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年郭修甫研究生

自由基(free radical),又稱做游離基,是一種半生期(half-life)非常短,形成後立即快速反應的反應中間體(intermediate),其成因大多是因為化合物分子在照射強光或加熱等條件下,共價鍵均勻性斷裂,而成為不具有成對電子的原子,也因為它有未成對的電子,所以他的反應性非常活躍而且極度不穩定,它必須從外部額外再取得一個電子,才能夠達到最穩定的狀態。

烏龜再度打敗了兔子!─纖維素分解的關鍵因子

烏龜再度打敗了兔子!─纖維素分解的關鍵因子
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:やはりカメはウサギに勝る

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分解速度如「烏龜」般的纖維素酶,由於吸附性較強且能不斷進行分解反應,反而比如「兔子」般反應快速的纖維素酶更適合去分解結晶性纖維素。

纖維素1是植物細胞壁的主要成分,是地球上現存最多的生物資源,因此世界各地許多研究者,正在研發將纖維素變換或製造成較易利用的酒精或有機酸。但纖維素具強鍵結的分子鏈,聚集成結晶構造,導致纖維素分解酵素-纖維素酶的分解效率低。

黴菌等絲狀真菌微生物,在自然界中以樹木或雜草為營養源,擔任分解者的角色。這些微生物能製造具有管狀構造的纖維素酶,它的特殊構造對分解結晶性纖維素相當重要。黴菌纖維素酶的管狀構造較其它絲狀真菌的纖維素酶為長,因此,兩者之纖維素酶的性質相異。但纖維素酶分解纖維素的反應,因為不溶性的結晶性纖維素與水溶性的產物形成固體與液體二相共存的「不均勻系」,實際反應作用分子與不反應分子同時混合在反應系統內,所以過去所使用的分解活性測定法,難以評估酵素分子的性質。

因此日本東京大學農學生命研究所與金沢大學的共同團隊,使用「高速原子力顯微鏡3」觀測各個酵素在分子層次上的運動模式。並研究黴菌Trichodarma reesei 所製造的纖維素酶TrCel7A、以及另一種真菌Phanerochaete chrysosporium 所製造的兩種纖維素酶 PcCel7C與 PcCel7D,藉由比較這3種酵素的分解反應速率和連續分解反應的次數,以解析影響結晶性纖維素分解的重要因子。

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