熱力學第二定律的各個面相(一)
The different viewpoints about the second law of thermodynamic (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，尤其不同教科書在介紹第二定律時有多種不同的說法，例如凱文-普朗克的說法(Kelvin-Planck statement)、克勞修斯的說法(Clausius statement)及熵的說法(entropy statement)等，使學子無所適從，淪為瞎子摸象，各執一詞。
其實這些說法都是同一件事理的不同表徵，彼此是一體的數個面相，本文捨棄較繁瑣嚴謹的論證，改以簡易的圖解方式說明，這些對第二定律的不同說法只是以不同的文字說明相同的道理，彼此具有等價性(equivalence)。
平衡常數有没有單位的論證（二）
The argument of equilibrium constant having units or not (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
三、不同類型的平衡常數
平衡常數因應不同的反應類型有各種不同的表示法，例如莫耳分率平衡常數($$K_x$$，mole fraction equilibrium constant )及濃度平衡常數($$K_c$$，concentration equilibrium constant)。經由下列公式的簡單替換可將 $$K_p$$ 轉換成 $$K_x$$：
若以大寫的 $$P$$ 代表系統平衡時的總壓，則各成份物質的分壓等於其莫耳分率 $$(x)$$ 乘以總壓，如下所示：
$$p_{NH_3}=x_{NH_3}\times P$$，$$p_{N_2}=x_{N_2}\times P$$，$$p_{H_2}=x_{H_2}\times P$$ (代入 $$(6)$$式的 $$K_p$$ 中)
$$\begin{array}{ll}K_p&=\frac{\Big(\displaystyle\frac{p_{NH_3}}{p^\circ} \Big)^2}{\Big(\displaystyle\frac{p_{N_2}}{p^\circ} \Big)\times \Big(\displaystyle\frac{p_{H_2}}{p^\circ} \Big)^3}=\frac{\Big(\displaystyle\frac{x_{NH_3}\times P}{p^\circ} \Big)^2}{\Big(\displaystyle\frac{x_{N_2}\times P}{p^\circ} \Big)\times \Big(\displaystyle\frac{x_{H_2}\times P}{p^\circ} \Big)^3}\\&=\displaystyle\frac{(x_{NH_3})^2}{(x_{N_2})(x_{H_2})^3}\times (\frac{P}{P^\circ})^{-2}\end{array}$$
平衡常數有没有單位的論證（一）
The argument of equilibrium constant having units or not (I)
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没有單位？這個問題對於初學化學平衡的高中生，或者剛開始修習化學熱力學的大學生，總是在心中引起莫大的疑惑，因為不同的教科書上有的出現單位，有的又没有單位。
如果真的没有單位，則以壓力及濃度表示的平衡常數 $$(K_p,K_c)$$ 間要如何轉換？即在平衡定律式中若代入不同單位的數值，平衡常數豈不是「非」常數了。如果有單位，則平衡常數和標準反應自由能 ($$\Delta_r G^\circ$$, standard reaction Gibbs energy) 間的關係式：$$\Delta_r G^\circ=RT\ln K$$，當平衡常數作對數處理後，它的單位又該如何表示？
向前邁進的機器
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明
受到生物的啟發，化學家們創造出一系列精彩的分子元件，可做為開關、馬達、以及棘輪，現在是將它們用來做一些有用的事情的時候了。
機器人在它的軌道上緩步移動，定期的停下來並伸出臂膀小心的拿起一個零件，臂膀將這個零件連接到機器人背上的一個精巧的裝置上，接著，機器人往前繼續行進並重複上述的動作──系統化的將零件們按照設計圖樣準確的組裝起來。
這可能是一個高科技工廠裡的一幕情景──只不過這個組裝線才僅有幾個奈米的長度，零件們是一些胺基酸，產品是一個小的胜肽，而機器人則是英國曼徹斯特大學的化學家 David Leigh 所創造的，那是有史以來所製造過最複雜的分子尺度的機器之一。
這並非一個寂寞的路程，Leigh是屬於現在正在成長的一群分子建築師之一，他們受到啟發而企圖模擬細胞中發現之類似分子機器的生物分子──致動蛋白(kinesin)，它可以在細胞中的微小腳架上行進；或核醣體，於其上透過基因密碼的讀取來製造蛋白質。在過去的25年中，這些研究工作者設計了一系列令人印象深刻的開關、棘輪(防倒轉)、馬達、桿子、環、螺旋槳、以及更多的──分子機械裝置，好似奈米尺度的樂高積木般能組裝起來。由於分析化學工具的進步，以及為了合成複雜的有機化學分子所研發的許多化學反應，使得這個領域的發展正在加速中。
利用Excel的規劃求解免除繁瑣的平衡計算 (二)
Using Excel’s Solver Hassle-Free Equilibrium Calculations (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
二、兩式同時平衡下各物種濃度的求法
例題(二) 甲烷和水蒸氣反應是工業上製造氫氣的方法，下列二式會同時發生：
$$\displaystyle \mathrm{CH_{4(g)}+H_2O_{(g)} \rightleftharpoons CO_{(g)}+3H_{2(g)}}$$
$$\displaystyle \mathrm{CH_{4(g)}+2H_2O_{(g)} \rightleftharpoons CO_{2(g)}+4H_{2(g)}}$$
假設反應中各氣氣均為理想氣體，則在 $$900~K$$，$$0.01~bar$$ 時，前後二式的平衡常數分別為 $$K^\circ_{p1}=1.30$$，和 $$K^\circ_{p2}=2.99$$，若 $$\mathrm{CH_4}$$、$$\mathrm{H_2O}$$、$$\mathrm{CO}$$、$$\mathrm{H_2}$$ 和 $$\mathrm{CO_2}$$的初始莫耳數分別為 $$1.00$$、$$1.00$$、$$2.00$$、$$1.00$$ 和 $$1.00$$ 莫耳，試求平衡時，其莫耳數各為多少？
利用Excel的規劃求解免除繁瑣的平衡計算 (一)
Using Excel’s Solver Hassle-Free Equilibrium Calculations (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
利用化學反應的初始濃度及平衡常數以求取平衡時各反應物種的濃度，是學生經常要碰到的課題。有時為了專注繁瑣的計算，反而忽略了原來問題的主要精髓及學習目的；有時會出現三次方以上的方程式，很難求解，必須依靠專業軟體才能獲得正確解答。
近年來新版的大學化學原文書已開始利用大家熟悉的 Excel 套裝軟體，解決類似的問題，帶來解題及研究的另類選擇。本文擬以二個常見的例題，介紹如何使用 Excel 的規劃求解 (Solver)，協助學子解決擾人的計算問題。
化學傳記：2010年諾貝爾化學獎得主家 理察•赫克 Richard Fred Heck
國立臺灣師範大學化學系研究生 陳奕儒
圖一 理察•赫克 Richard Fred Heck（來源：參考資料 1）
1931 年 8 月 15 日出生在美國麻塞諸塞州斯普林菲爾德 (Springfield, MA, USA)，由於在鈀金屬催化交叉耦合有機合成反應 (Palladium catalyzed cross-coupling reaction) 的卓越開創性研究，而與根岸英一 (Ei-ichi Negishi) 和鈴木章 (Akira Suzuki) 於 2010 年共同獲頒諾貝爾化學獎。
赫克的主要貢獻是藉由鈀金屬直接活化烯類化合物 sp2 碳-氫鍵與親電性試劑耦合構成新的 sp2 碳 -sp3 碳鍵，
如下列反應式所示（式一）：
式一
這樣的交聯耦合反應大大的影響了研發新藥、材料甚至是既有的工業製程。讓設計上將想要合成的大分子切割成容易製備的親核試劑部分與親電試劑部分，再各別合成後以鈀金屬催化耦合反應將兩分子直接組合在一起，有效的形成碳 – 碳鍵、同時避免在進行某些官能基在反應條件不適合的問題，使得建構複雜分子的策略得以大幅改變。
化學傳記：近代重要化學家 約翰∙肯尼斯∙史帝利 John Kenneth Stille
國立臺灣師範大學化學系研究生 楊棠皓
圖一 J. K. Stille(參考資料2)
在現今有林林總總的鈀金屬催化不斷地被開發出來，例如赫克反應（Heck 反應）、熊田耦合 (Kumada coupling)、薗頭耦合 (Sonogoshira coupling)，以及近期的根岸耦合 (Negishi coupling)、鈴木耦合 (Suzuki coupling) 等等，5在有機金屬合成方面均佔有一席之地，約翰∙肯尼斯∙史帝利—將鈀金屬催化應用在有機錫化合物上的權威科學家之一。
史帝利耦合 (Stille coupling) 1-3 有著高度取代基容忍度、試劑容易製備且保存等優點，因此不只在高分子化學方面有卓越的成就，甚至是在天然物合成方面的應用，也有著不同凡響的貢獻。
1930 年 5 月 8 日，史帝利出生在美國西南部亞利桑那州的第二大城市－圖森；在 1952 年的亞利桑那州大學則取得學士學位，隔年則再拿到碩士學位；1957 年則在美國伊利諾州大學的 Carl Marvel 實驗室裡拿到了博士學位。
化學傳記：2005年諾貝爾化學獎得主-羅伯特‧格拉布(Robert H. Grubbs)
國立臺灣師範大學化學系博士生 陳維家
圖一 羅伯特‧格拉布（Robert H. Grubbs，來源：參考資料4）
羅伯特‧格拉布（Robert H. Grubbs，1942年2月27日至今，圖一)1,2，1942 年出生於肯塔基州的凱爾弗特市，那是一個以農業為主的地區，其父親為農場工作者、母親是教師、兩個姊妹分別為教師與電子技師。
少年時期，格拉布的父親常帶他建造房屋、修繕水電、組裝農場機具，而母親則帶著他瀏覽各種書籍，他在兩人中學到了及智慧和閱讀習慣，並被肯塔基州西邊的鈾礦精煉廠和國中科學老師 (Mis. Baumgardner) 引發了他對化學的興趣。由於少年常在農場工作的緣故，格拉布最後選擇了佛羅里達的農業化學作為主修。
大學時格拉布參與了分析動物糞便的暑期專題研究，並認識了在有機化學實驗室的朋友，藉由在朋友實驗室幫忙的機會，他研讀了許多有機化學的教科書並發現自己對於有機化學實驗的熱愛，最後受到朋友指導教授 Merle Battiste 的鼓勵前往紐約州的哥倫比亞大學，在 Ronald Breslow 的指導下獲得化學博士學位。