化學情境試題:喝酒與酒測(Drinking and Alcohol Testing)〔III〕
化學情境試題:喝酒與酒測(Drinking and Alcohol Testing)〔III〕
國立彰化女子高級中學化學科鄭茜如老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
在回答問題之前,首先請你閱讀與本試題有關的情境描述,以增加你對本試題背景知識的瞭解;然後思考問題解決的策略,並且寫下你的答案;最後用我們提供的參考答案檢查你的答案是否正確。
化學實驗、示範實驗、情境試題、實驗試題、形成性評量、總結性評量、化學發展史、化學家傳記
化學情境試題:喝酒與酒測(Drinking and Alcohol Testing)〔III〕
國立彰化女子高級中學化學科鄭茜如老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
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化學情境試題:喝酒與酒測(Drinking and Alcohol Testing)〔II〕
國立彰化女子高級中學化學科鄭茜如老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
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化學情境試題:喝酒與酒測(Drinking and Alcohol Testing)〔I〕
國立彰化女子高級中學化學科鄭茜如老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
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情境描述
許多人在逢年過節、交際應酬難免喝上一小杯,但是酒精會影響中樞神經系統,導致視力與聽覺的障礙,常造成嚴重意外的發生,因此我國法律規定不得酒後駕車,否則將處以罰緩。成年男性喝一罐啤酒,短時間內就會超過不能安全駕車的標準(圖一)。
圖一 成年男性喝一罐啤酒短時間內就會超過不能安全駕車的標準
小分子藥物(Small molecule drugs):精神科藥物(Drugs for the mind)
臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
不像其他類型的疾病,如感染與癌症等,精神上的疾病是特別難以診斷與治療,因為心理健康狀況的診斷與治療存在許多爭議,且與身體的其他器官相比,人類對大腦功能所知甚少,因為大腦是最脆弱且最敏感的組織,它的功能很難應用現有物理或化學的取樣及分析,所以特別難研究。
精神疾病通常牽涉到許多層面,如焦慮、人格異常或認知失調等,這些都很難以其他動物來模擬研究。但隨著某些藥物的發明,使得人類對此種疾病的治療能力增強,以下就是此類藥物的介紹。
1.巴比妥類藥物:
為人類最早合成的鎮靜安眠藥,在此藥發明之前,治療精神失調只能使用鴉片或酒精。在1863年10月4日德國化學家Adolf von Baeyer最先製得此藥物,其後陸陸續續有許多類似藥物問市。到了1912年苯巴比妥藥物出現,它除了有鎮靜功效外,也具有抗癲癇的效果,它比早期的溴化鉀提供更好治療癲癇的方式,因此到目前為止仍在使用。
樟腦(Camphor)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
早期有關樟腦的研究是非常冷門的,甚至我們在Liebigs Annalen或the Journal of the Chemical Society等著名期刊中也找不到任何有關樟腦新的研究、其衍生物或其降解產物。但到了二十世紀在化學界卻興起研究樟腦的狂熱,化學家不僅研究其衍生物的物理性質、進行不對稱(asymmetric)的有機合成,且將其應用在分離樟腦的鏡像異構物(enantiomers),如:D-(+)camphor與L-(-)camphor等。
樟腦是無色透明的晶體,我們可由生長在自然界的樟樹中取得。自從有人類文明開始,這個具魅力的單松烯類(momoterpene)物質就已普遍為人所知,它具有強烈的氣味。古中國將其用於醫療用途,我們在十三世紀偉大的探險家馬可波羅的遊記中可見其記載。1571年流亡的葡萄牙詩人Luis de Cameons稱樟腦為治病之油(balsam of disease)。在日本因為它能溶解多種色素,因此被用來作香油及墨水。在歐洲它的用途更加多樣性,它具有許多居家(household)功能,如木材的防腐、驅蟲,甚至可以治療許多疾病,如:類風濕性關節炎、敗血症及歇斯底里等。
維生素(Vitamin)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
在1747年5月20日,Lind為英國HMS Salisbury快速船上的隨船醫師,他完成史上第一份臨床營養學的實驗記錄。在那個年代,偉大的大不列顛帝國是當時最強大的國家,它統治許多殖民地,並擁有強大的的航海艦隊。然而許多不列顛的船員深受壞血病之苦,壞血病使人牙齦腫脹甚至掉牙,身體會覺得疲倦且虛弱,手腳腫脹且容易受傷,若沒有適當治療會導致死亡。
事實上早在1498年葡萄牙人探險家Vasco da Gama航行到非洲南端開普敦的好望角(the Cape of Good Hope)時,船上一百六十名船員中就有一百人死於壞血病。Lind決定找出導致此病的原因,他認為可能在船員的飲食中缺乏”酸”(acid),因此他將船上生病的船員隔離,並餵予下列的食物處方:一夸脫的蘋果酒、稀釋的硫酸鹽特效藥(diluted elixir of vitriol)、兩匙的醋、半品脫的海水、大麥熬成的湯、混合的肉荳蔻(nutmeg)、大蒜、芥菜子(mustard seed)、沒藥膠(gum myrrh)、酒石(cream of tartar)或結合橘子與檸檬。船員在一週後可見到明顯的成效且漸漸康復。Lind和他的同事認為病人戲劇性的復原是柑橘類植物的酸性,因為萊姆被認為比較酸,因此萊姆汁用來取代橘子與檸檬成為船員每日的飲食。這個神奇的故事就是維生素C(抗壞血酸)的由來。
原子、分子與合成的介紹(Introduction:Atom,Molecules&Synthesis)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師 / 國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
最早有關物質的原子理論是由古希臘哲學科學家所提出,他們只使用邏輯的歸納思維不從事任何實驗。遠在西元前五世紀時Demokritos與他較不著名的老師Leukippos共同提出他們觀察周遭各種形態的物質後所得的假說。Demokritos的論述如下:我們所存在的世界是由兩個部份構成,一為實體(full)一為空間(empty)。實體部份可分割成小的質點稱之為原子(原子不可分割),原子存在的數量龐大、永久不滅、最單純。它們在性質上相同,但形狀(shape)、順序(order)及位置(position)不同。每個物質或單一物體都是由這些原子以多樣化的方式結合組成的。物體因原子彼此互相聚集而存在,因此當原子分離時物體就消失。這些推測有其相當顯著的準確性,他的基本教義(tenet)流傳後世,到了西元十七世紀由實驗理論科學家波以耳、拉瓦節等人重新論述,最後由道爾頓集其大成。
道爾頓的論述如下:一切物體都是由許許多多極小的粒子或原子藉由吸引力所組成。我們可以推論在同類的物體中的這些極小粒子在重量、形狀等性質上完全相同,藉由化學分析與合成能進一步將粒子與粒子彼此互相分離或再度重新組合。
阿斯匹靈的故事(History of aspirin)(II)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
Kolbe與他的學生Friedrich von Heyden最早提出使柳酸的製造過程工業化,即著名的Kolbe製程(process)。這個製程使柳酸的生產成本與由天然物萃取相較降低了10倍,也因而奠定今日製藥工業的基礎。
由於柳酸的可使用量增加,因此醫師也開始將其用於治療牙痛及偏頭痛。這也使在Heyden的工廠柳酸的產量每年增加6倍,到了1878年其產量達24000公斤。
在那時候,有一家以生產染料起家的新興公司Bayer,開始將其事業版圖擴展至農業化學品與藥物上。這些早期的藥物化學家試圖改變柳酸的結構,以尋求較沒有副作用的柳酸衍生物。
有許多類似藥物產生,並使用在病人身上。但直到1897年拜耳(Bayer)公司的有機化學家Felix Hoffmann首先合成了乙醯柳酸(acetylsalicylic acid)(ASA),並藉由相當成熟的結晶技術,使其純度到達醫療用的水準。Hoffmann的ASA免除了以往其它藥物的副作用,也因此被譽為”神奇之藥”(miracle drug),並命名為阿斯匹靈(Aspirin),爾後阿斯匹靈也成為百年良藥。這對Hoffmann而言是無上的榮譽與成就,並且也使他的父親免於受因罹患嚴重風溼病而長期服用柳酸鹽類所導致的嘔吐與胃穿孔等症狀之苦。當然有些副作用仍然存在,如長期服用所產生的不適感,及對少數小孩會引發雷氏症候羣(Reye’s syndrome),因此不再建議用在青少年及小孩的發燒症狀上。
阿斯匹靈的故事(History of aspirin)(I)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯
阿斯匹靈是史上最成功的藥物,有著令人不可思議的故事。它是人類第一個藉由巧妙的化學操弄,將天然物的藥性最佳化的卓越範例。故事開始於3500年前,古代埃及的醫師就發現柳苷(salicin)可用於治療風濕病及背部疼痛。我們可從Ebers留下的紙抄本找到877種藥方,描述這個時期他們如何從桃金孃(myrtle)的樹皮中熬煮出柳苷。當然早期的人們沒有活化混合物成分的知識與能力,也不知道其功效可能是某種單一成分,這種情況直到19世紀化學時代來臨才有所改變。在這個最初文獻記載出現後大約過了一千年,醫學之父(希臘的名醫)希波克拉底(Hippocrates)在其藥方中使用柳樹皮的萃取物來治療疼痛、發燒及婦女生產等問題。