化學與社會

複合材料(Composite Material, Composites)

複合材料(Composite Material, Composites)
台北市立第一女子高級中學三年級林子晴/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師/國立師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

複合材料具有高強度、高韌性、質量輕、耐腐蝕以及耐磨耗等特性,已運用於電機產業、電子產業、航太工業、汽車工業、船舶工業、及運動器材上。為什麼我們需 要複合材料呢?各種單一材料都有其優缺點,為了要「揚長避短」,克服單一材料的缺點,並創造新性能,所以複合材料漸漸嶄露頭角。1940年代左右,發現玻 璃纖維增強不飽和聚酯,開啟現代複合材料的新紀元;1960年代初期,隨著玻璃纖維(Fiberglass, Fibreglass, Glass fibre)的發明,複合材料的工業製造逐漸展開,這對於工程構件設計上,有著革命性的意義:人們可以根據不同的用途,設計適用的複合材料,不像以前一樣 只能在既有的材料中挑選。

化學傳記:1987年諾貝爾化學獎得主-Jean-Marie Lehn(二)

化學傳記:1987年諾貝爾化學獎得主-Jean-Marie Lehn(二)
國立台灣師範大學化學系三年級羅鈞元/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

請按此連結,參閱「1987年諾貝爾化學獎得主-Jean-Marie Lehn(一)

從斯特拉斯堡回來後,我開始從事物理有機化學領域的工作,結合有機化學、量子理論和物理方法來運用在工作之中。很顯然,為了能夠更精確的分析物理性分子,有效的方法就是合成化合物, 容易顯現它的特定屬性和關係結構。在成為斯特拉斯堡大學的助理教授,此成為我1965年至1970年的活動方向,並在1966年新建成的實驗室進行。我們 的主要研究課題是有關核磁共振研究過程中的構象率、氮原子反轉(nitrogen inversion)、四極鬆弛、分子運動和液體的結構,以及量子化學從頭計算反轉的障礙、電子結構和立體電子效應。

化學傳記:1987年諾貝爾化學獎得主-Jean-Marie Lehn(一)

化學傳記:1987年諾貝爾化學獎得主-Jean-Marie Lehn (一)
國立台灣師範大學化學系三年級羅鈞元/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

Jean-Marie Lehn

Jean-Marie Lehn (讓-瑪麗•萊恩)

出生:1939年9月30日出生於羅塞姆
Affiliation at the time of the award:法國斯特拉斯堡的路易斯巴斯德大學,法國巴黎的法蘭西學院
獲獎原因:開發和利用分子與結構特異性相互作用的高選擇性
領域:有機化學

化學傳記:1912年諾貝爾化學獎得主-Paul Sabatier

化學傳記:1912年諾貝爾化學獎得主-Paul Sabatier
國立台灣師範大學化學系三年級羅鈞元/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

Paul Sabatier


Paul Sabatier (保羅史•巴蒂耳)

出生於:1854年11月5日, 法國, 卡爾卡松
逝世於:1941年8月14日法國, 圖盧茲
Affiliation at the time of the award:法國圖盧茲大學
Prize motivation:利用細的金屬粉末氫化有機化合物的方法,使得有機化學在近年來有極大的進展
領域:有機化學

化學傳記:1912年諾貝爾化學獎得主-Francois Auguste Victor Grignard

化學傳記:1912年諾貝爾化學獎得主-Francois Auguste Victor Grignard
國立台灣師範大學化學系三年級羅鈞元/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

Francois Auguste Victor Grignard


Francois Auguste Victor Grignard (弗朗索瓦•奧古斯特•維克多•格林納)

維克多•格林納於1871年5月6日出生在瑟堡,並於1883年至1887年間就讀當地學校,1889年他獲得克呂尼高等師範學校的獎學金。兩年後,進入 專門培養現代中學的師範學校,因為保守教育派和開放教育派之間的鬥爭而被迫關閉。格林納和同學為了完成學術成果而轉到其他機構,十分幸運地進入里昂大學科 學系。然而,他卻沒取得數學執照的考試,所以於1892年入伍服兵役。1893年末,他重新回到里昂大學並在1894年獲得數學科學的執照學位。

化學實驗室實驗:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔III〕

化學實驗室實驗:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔III〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔II〕

教師手冊(Teacher’s Guide)

兩點法深入說明

本實驗介紹兩點電位滴定法是大陸學者馮俊賢等人在Axel Johansson and Gunnar Gran的研究基礎上所提出滴定終點的判定方法,此法簡稱兩點電位法,有別於傳統電位滴定法的終點判定。同時此法也可適用其他類型的酸鹼滴定,如強鹼滴定強酸,以及氧化還原反應電位滴定。請參閱延伸閱讀中參考資料2~4。

若滴定過程不慎超過當量點,則無須進行反滴定,仍然可以使用兩點電位法繼續滴定。只需要在當量點之後,取兩組滴定數據(V1,pH1V2,pH2)即可。然後利用[式9](在「學生講義之一」中描述),只需要取[式9]的△pH為負值(即△pH = pH1 – pH2),便可計算在當量點時所需NaOH標準溶液的體積(Ve)。換言之,在使用兩點電位法判定終點時,所選取兩組滴定數據必須在當量點同一側(當量點前或當量點後),並且儘量靠近當量點附近為取點原則。

酸鹼度計工作原理

當酸鹼度計的pH複合電極置入待測溶液時,在其兩端會產生電動勢E。在pH = -1~12的範圍內,此電動勢E = a + bpH,如圖一所示。

圖一 pH複合電極的電動勢與pH關係圖 (圖片來源:Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Glass_electrode)

化學實驗室實驗:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔II〕

化學實驗室實驗:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔II〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔I〕

學生講義之二(Student Handout II)

藥品和器材

1. 自製小型電磁攪拌器  1套/組
2. 簡易型酸鹼度計(如泰菱電子儀器,型號pH-704)  1支/組
3. 標準緩衝溶液(pH 7和pH 4)  1瓶/組
4. 蒸餾水(裝在洗瓶內)  1瓶/組
5. 濾紙(或無毛屑面紙1包)  1盒/班
6. NaOH標準溶液(0.1 M已標定)  30~50 mL/組
7. 量筒(瘦長型,容量10.00 mL,精確度0.01 mL)  2個/組
8. 容量瓶(100 mL)  1個/組
9. 塑膠容器(小型)  1個/組
10. 燒杯(100 mL)  2個/組
11. 食用醋  5 mL/組
12. PE滴管  2支/組

實驗步驟

A.簡易型酸鹼度計的校正

本次實驗採用泰菱電子儀器型號pH-704的簡易型酸鹼度計,其校正步驟如下所示。一般而言,酸鹼度計的校正步驟:(1)先用pH 7.00標準緩衝溶液,(2)再用pH 4.00或pH 10.00標準緩衝溶液。

1. 開啟電源並打開電極保護蓋,以蒸餾水清洗電極並用濾紙或面紙吸乾。

2. 置入電極於pH 7.00標準緩衝溶液中,搖晃後讓顯示值穩定,再用小螺絲起子在酸鹼度計的背面調整顯示值為7.00,如圖八的左圖所示。

圖八 校正酸鹼度計的操作

化學實驗室實驗:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔I〕

化學實驗室實驗:簡易的滴定終點判定-兩點電位法(Two-point Potentiometric Titration)〔I〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

 

學生講義之一(Student Handout I)

實驗介紹

本實驗採用簡易型酸鹼度計、PE滴管、10.00 mL的量筒、已標定的NaOH標準溶液及自製小型電磁攪拌器(圖一的左圖和右圖),作為酸鹼滴定的裝置。並且透過兩點電位法酸鹼滴定,來測定食用醋中醋酸的濃度。

圖一 簡易型酸鹼度計、PE滴管、量筒及自製小型電磁攪拌器

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔III〕

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔III〕
國立彰化高級中學化學科林芬如老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔II〕

教師手冊(Teacher’s Guide)

教學提示

● 上課時間:教師實驗解說:約20分鐘,學生實驗操作和記錄:約80分鐘。實驗結果和記錄:約10分鐘。問題討論或家庭作業:約30分鐘。由於本實驗有迴流加熱時間長達約60分鐘,教師可以調動實驗解說的時間在此段時間進行,以節省上課時間。

● 製作透明肥皂的代表油脂是棕櫚油與蓖麻油。蓖麻油能帶出香皂的透明感,而棕櫚油則能使香皂堅硬。製作透明皂基時不能有殘留的油脂,亦即不能減少鹼液。

● 為了製造透明度更佳的肥皂,蔗糖的選用方面,冰糖會比砂糖好,因為冰糖為無色的,砂糖有顏色。

● 製作完成的透明肥皂在放置兩個星期之後,會有縮水的現象,因為水及酒精蒸發了。透明肥皂的缺點是含有酒精,洗完後皮膚容易緊崩,感覺有點乾澀。透明肥皂遇到水馬上容易溶化,一下子就用完了。

● 若從模子拿出透明肥皂後會黏黏的或者是不夠透明,那麼可以把肥皂削成一小塊裝入大的玻璃容器裡,用電磁加熱攪拌器(或微波爐)加熱幾分鐘直到所有肥皂碎塊融化。如果有少許的肥皂碎塊留在混合液中,用玻棒(或湯匙)攪拌促使融化。也加入少許的酒精並攪拌促使融化。

● 手工香皂做完後成強鹼性請勿使用,待五週後pH值會降至約9,放置時間越久,pH值會慢慢降至8左右。pH 8為弱鹼性,可安心使用,一般市售香皂大多為弱鹼性。

藥品配製

● 本實驗不需要事先配製藥品,若想節省學生操作時間,則可以事先配製氫氧化鈉水溶液和蔗糖水溶液。
● 氫氧化鈉水溶液:先稱取11.34 g的氫氧化鈉和23.4 g的蒸餾水。再緩慢地加入氫氧化鈉固體到蒸餾水中,用玻棒攪拌至溶解。(每組用量)
● 蔗糖水溶液:稱取13.9 g的冰糖和12.05 g的蒸餾水,置入一個燒杯中,用玻棒攪拌直到完全溶解。(每組用量)

實驗紀錄樣本

● 在自然風乾之後,從模型中取出透明肥皂成品,然後拍照並貼於此處。

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔II〕

化學實驗室實驗:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔II〕
國立彰化高級中學化學科林芬如老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結:透明肥皂的製作(Making Transparent Soap)〔I〕

學生講義之二(Student Handout II)

實驗步驟

1. 在250 mL的錐形瓶中,分別加入四種油脂:15.0 g的蓖麻油(Castor oil)、22.5 g 的椰子油(Coconut oil)、7.5 g 的橄欖油(Olive oil)和30.0 g的棕櫚油(Palm oil)。註:若油脂成固體狀,可放在熱水浴中溫熱而溶解。

2. 秤重31.8 g的藥用酒精,倒入上述的錐形瓶中。搖晃錐形瓶,促使油脂與酒精混合均勻。註:必要時,放在一台電磁加熱攪拌器上緩和加熱。

3. 配製氫氧化鈉溶液:先稱取11.34 g的氫氧化鈉和23.4 g的蒸餾水。再緩慢地加入氫氧化鈉固體到蒸餾水中,用玻棒攪拌至溶解。注意:溶解氫氧化鈉時,會釋放大量的熱。而且它也是強鹼,避免濺到皮膚。

4. 慢慢地倒入氫氧化鈉溶液到上述錐形瓶的混合液中,如圖三所示。

圖三 倒入氫氧化鈉溶液到混合液中

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