金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (下)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
(承上篇)
使用有效的記憶法能夠快速的記住新的資訊，許多有關此類的設計已經廣泛的應用，例如高中教科書常提及的原子能階高低順序的圖形記憶法、電磁學中的弗來明左手定則及大學熱力學中 \( 8 \) 個狀態函數的記憶方法等。
有關金屬和硝酸反應會產生何種生成物的記憶方法，係利用左手為輔助如圖一所示。
金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (上)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
在學習化學課程時，除了深刻的理解各項的原理之外，還必須記住一些通則，以利快速解決問題，或內化成知識的架構，例如學習多電子原子的軌域填法時，不但要了解四種量子數的來龍去脈，更要藉助有效的各類記憶法(參考資料1)，才能正確的依據遞建原理(Aufbau Principle)，快速的將電子由低能階往高能階填，而不會產生先填 \(3d\) 軌域再填 \(4s\) 軌域的錯誤；學習熱力學時也有相同的情況，除了必須了解各項狀態函數(state function)的推導，有許多記憶法(參考資料2)能協助學子有效的記憶並在適當的時機加以應用。
奈米碳管透膜(Carbon Nanotube Membranes)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 薛園馨
工業革命後，工廠排放的廢水越來越毒（如重金屬、有毒化學物質等），而舊型水處理 (water treatment) 的設備已不堪使用，因為舊型的設備對病原體的種類、溫度、pH 相當敏感，使得處理效率降低，甚至有些汙染完全無法解決；且舊型水處理的最終手段—消毒水，其主要成分是次氯酸鈉 (Sodium hypochlorite, NaClO)，會產生多種副產物（如鹵代酰胺，有致癌的可能性）；而消毒水所不能解決的污染我們就束手無策了。而奈米碳管的問世，讓我們有新的選擇來解決飲用水品質與海水淡化的議題。
鹵化銀（二）Silver Halide(II)
國立臺灣師範大學附屬高級中學 蔡韶恬
連結： 鹵化銀（一）
氯化銀 $$\mathrm{(AgCl)}$$
氯化銀為白色結晶固體，難溶於水，熔點為 $$455^\circ C$$，自然界所存在的角銀礦 (chlorargyrite)。照光或受熱後會分解為銀及氯氣，變質的氯化銀外觀會呈現灰色或紫色。
製備：
將硝酸銀與氯化鈉兩種溶液混合後可得到氯化銀，
$$\mathrm{AgNO_{3(aq)}+NaCl_{(aq)}}{\longrightarrow}\mathrm{AgCl_{(s)}+NaNO_{3(aq)}}$$
氯化銀不會與硝酸反應，水溶液中的氯化銀沉澱可加入某些物質使其溶解，如：$$\mathrm{Cl^-}$$、$$\mathrm{CN^-}$$、三苯基膦、$$\mathrm{{S_2O_3}^{2-}}$$ 及 $$\mathrm{NH_3}$$，這是因為它們可作為配位基與氯化銀形成錯離子，反應式列舉如下：
鹵化銀（一）Silver Halide(I)
國立臺灣師範大學附屬高級中學 蔡韶恬
鹵化銀是銀金屬與鹵素結合形成的離子化合物，包括氯化銀 $$\mathrm{(AgCl)}$$、溴化銀 $$\mathrm{(AgBr)}$$、碘化銀 $$\mathrm{(AgI)}$$ 及三種型態的銀氟化物。鹵化銀是照相底片及相紙上使用的感光物質，大部分的鹵化銀中的銀離子為 $$+1$$ 價，然而也有 $$+2$$ 價，目前已知 $$+2$$ 價能穩定存在者只有二氟化銀 $$\mathrm{(AgF_2)}$$。
鹵化銀中除了氟化銀之外，均難溶於水。鹵化銀在水中的溶解度差異與鹵素離子的水合能有關，氟離子有極大的水合能，使其在水中的溶解度大約是碘化銀的 $$6\times 10^7$$ 倍。
標準狀態的基準壓力改變時對熱力學數據的影響（二）
The effect on thermodynamic data when the standard pressure changed (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
表三$$~~~$$一些純物質在 $$298.15~K$$，$$1~atm$$ 及 $$1~bar$$ 下的熱力學數值（作者整理）
由上表可知，若非作精密計算，基準壓力小幅的改變，對莫耳生成自由能的差異，其實影響甚小。表三中物質的熱力學數據是以 $$1~atm$$ 做為標準壓力，再經公式轉換成以 $$1~bar$$ 為基準，若將此計算得出的數值，直接和物化教科書3上相對應的查表數值相互比較，其相對熵的部分計算值和查表值相差不到萬分之 $$2$$，至於莫耳生成自由能的部分，也小於千分之 $$2$$，基本上若考慮不準度的因素，兩者實際上是相等的，因此上述公式的推導是合乎邏輯的。
標準狀態的基準壓力改變時對熱力學數據的影響（一）
The effect on thermodynamic data when the standard pressure changed(I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
定義標準狀態 (standard state) 時，首先必須訂定基準壓力，以往的壓力均訂為大家所熟悉的 $$1$$ 大氣壓力 $$(1~atm = 101,325~Pa)$$。但自 1982 年起，國際純化學與應用化學聯合會 (IUPAC) 將其改訂為 $$1~bar (10^5~Pa)$$。其所持的理由為帕 $$(Pa)$$ 為國際標準單位 (SI unit)，目前已廣為各國科學界所使用；在處理平衡常數時，常使用到對數的關係式：$$\ln(p/p^0)$$，若 $$p^0=1~bar$$ 時，使用上甚為方便。
然而，在許多化學教科書上，仍沿用舊制，其拒抗的原因除了因循習慣以外，對於初學壓力的學子，一大氣壓相較於 $$1~bar$$ 是一個較為具體、不抽象的概念。可喜的是目前國內的高中化學教科書，自 95 課綱後，已經開始逐漸調整中1。
本文擬探討壓力由 $$1~atm$$ 改為 $$1~bar$$ 時，對於熱力學的數據 (thermodynamic data) 究竟有多大的影響，尤其是查表經常會使用到的 $$\Delta_f H^0$$、$$\Delta_f G^0$$、$$S^\circ$$ 及平衡常數 $$(K)$$ 等數值，並提供它們在二種不同壓力系統間的轉換方法。
理想氣體的混合熵真的是由混合所引起的嗎？（二）
Does the ideal gases mixing entropy really come from the process of mixing? (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
接下來使用極細微的力量，移動 $$MN$$ 的連動空間，形成一個可逆的過程，詳如圖四 (A)。此時左邊的 $$a$$ 分子會穿過半透膜 $$M$$，右邊的 $$b$$ 分子也會穿過 $$Y$$。過程中薄膜 $$M$$ 兩邊 $$a$$ 氣體的分壓 $$(P_a)$$ 彼此相等，$$Y$$ 兩邊 $$b$$ 氣體的分壓 $$(P_b)$$ 亦相等，其示意圖詳如圖四 (A)。
此時 (II) 區的壓力為 $$P_a+P_b$$，$$MN$$ 連動空間向左的力量為 $$(P_a+P_b)\times A$$，$$A$$ 為薄膜的面積。由於 $$Y$$ 是不可移動，造成 $$MN$$ 向右的力量為 (I) 區的 $$P_a\times A$$ 加上 (III) 區的 $$P_b\times A$$，因此在過程中，$$MN$$ 連動空間向左和向右的力量維持在平衡狀態，亦為一可逆過程。圖四 (B)為 $$a$$、$$b$$ 兩種氣體分子經由可逆過程，在體積維持定值的情況下，完全混合在一起。
理想氣體的混合熵真的是由混合所引起的嗎？（一）
Does the ideal gases mixing entropy really come from the process of mixing? (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
初學物理化學的學子，對於熱力學第二定律的主要內容：熵 (entropy)，往往不容易掌握，也經常造成誤解，以下就是一個常見的迷思。
在孤立系統 (isolated system) 的不可逆過程 (irreversible process) 中，系統熵的變化量始終會大於零 $$(\Delta S_{sys}>0)$$，最顯而易見的例子就是在定溫下將兩種不同的氣體彼此混合，可以想見這是一種自發 (spontaneous)、不可逆的過程，其熵的變化量一定大於零，我們一般稱這個熵為混合熵$$(\Delta S_{mix})$$。但是這個名詞卻有一點誤導，混合熵產生的緣由，到底是由於混合的原因，還是另有緣故，本文試以理想氣體為例，略做說明。
熱力學第二定律的各個面相(二)
The different viewpoints about the second law of thermodynamic (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
接者我們以圖解的方式來驗證違反凱文-普朗克的說法，是不是也同時違反克勞修斯的說法。首先我們假設有一部違反熱力學第二定律的熱機，能將熱貯所吸取的熱量$$(Q_1-Q_2)$$，並完全對外做功$$(w)$$，不需對冷貯排熱，其裝置詳如圖二的左半部。
圖二$$~~~$$熱力學第二定律的凱文-普朗克說法和克勞修斯說法等價的證明示意圖。如果能製造出將熱完全轉換成功的熱機，便能製出不需作功，即能將熱由冷貯傳至熱貯的熱泵。