化學與社會

化學家(Chemists)的迷惘何在

化學家的迷惘何在
知識通訊評論第42期

化學是所有科學學門的關鍵成分,但這是否意味著它只是一把好用的工具,或是還有一些主要的化學問題需要破解?一些化學家提出了他們認為的化學大哉問。

物理學家一點也不會迴避探討推動他們研究領域的那些大哉問,像是「宇宙怎麼開始的」,或是「從原子到宇宙,主宰時空與物質行為的是什麼」。生物學家也是一樣,樂於指向薛丁格 (Erwin Schrödinger) 的著名問題「什麼是生命」,嘗試以揭露 DNA ,繪出蛋白質結構與互動情形,來予以解答。

生物陶瓷(Bioceramics)

生物陶瓷(Bioceramics
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

生物陶瓷是指具有特殊生理行為的一類陶瓷材料,主耍用來構成人類骨骼和牙齒的某些部分,甚至可望部分或整體地修復或替換人體的某些組織、器官或增進其功能。作為生物醫學組織材料,一般來說需滿足以下基本特性。

生物學條件:1.生物相容性好:對機體無免疫排斥反應,種植體不致引起周圍組織產生局部或全身性反應,最好能與骨形成化學結合,具有生物活性;2.對人體無毒、無刺激、無畸、過敏、致突變和致癌作用;3.不會產生溶血、凝血反應。

防彈纖維:克維拉與迪尼瑪纖維

防彈纖維 (Bullet Proof Fabric):克維拉 (Kevlar)與迪尼瑪 (Dyneema)纖維
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

一、克維拉纖維:

在1975年聖誕節的前兩天,美國西雅圖有位執勤警察在遭受一位竊賊在距離不及1公尺正前方的槍擊而能保命,其秘密在於穿著杜邦公司生產的《KEVLAR-29》纖維所做的防彈衣,此種纖維成份是芳香族聚醯胺(Aromatic polyamide),這種材料是1965年偶然發現的。

美國聯邦商業委員會為了與一般的脂肪族聚醯胺(Aliphatic polyamid)即尼龍區別,對於含量85 %以上苯環單位的芳香族聚醯胺另稱為阿拉米德(Aramid)。

DNA的結構(DNA-Structure)

DNA的結構(DNA-Structure)
台北市立第一女子高級中學三年級許佳蓁/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

DNA是一個複雜的雙螺旋結構分子,攜帶了遺傳密碼。下圖是一小片段的DNA結構,後文將依序介紹結構中各部份的構造和其鍵結構成的方法。

DNA鏈
主鏈上的醣類

DNA的主鏈是由醣類和磷酸根的模型重複堆疊而成。由DNA的全名去氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)可得知DNA中的醣類是去氧核糖。去氧核糖是由核糖脫去一個氧原子後所得到的醣類,而核糖則是構成RNA(ribonucleic acid,核醣核酸)主鏈的醣類。下圖分別是去氧核糖和核糖的結構式。

在去氧核糖和核糖的結構中,我們將碳原子編號,在碳環上位於氧原子右邊的碳原子我們將其編號為1,接下來依序編號至接有CH2OH的碳原子為5。如下圖。

十大美麗化學實驗--巴斯德(Pasteur)分離鏡像異構物(Enantiomers)

十大美麗化學實驗--巴斯德(Pasteur)分離鏡像異構物(Enantiomers)
國立臺灣大學化學系李俊毅/國立臺灣大學化學系林雅凡博士責任編輯

巴斯德(Louis Pasteur1822-1895,圖一)分離酒石酸鹽的鏡像異構物(enantiomers)榮膺史上最美麗的化學實驗,不過他最著名的實驗其實是用封口與不封口的鵝頸瓶(swan-neck flask)進行細菌培養,證明物體如果能與外在隔絕、或經過高溫處理,便不會腐敗,也不會自然孳生出任何生物,因而推翻「自然發生說」,對生物起源的理論有著重量級的影響。他一生對化學與微生物學貢獻良多,票選第一名的實驗便是他年僅25歲時的傑作。

 

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圖一:巴斯德與他的實驗室

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