水泥（Cement）（二）
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
一、水泥的顏色
水泥建築物大多數呈現灰灰暗暗的顏色，所以常以「水泥叢林」來形容大城市的市貌。為了彌補水泥色彩單調的缺點，可以用不含氧化鐵和錳的純粹石灰石和白黏土製成白水泥。在灰白色的水泥中加進硫酸鋇，也可以起增白的作用，成為白水泥。另外，摻入貝殼磨成的粉，也可以燒製出另一種白水泥。
有了白水泥當底子，就可以生產出彩色的水泥。例如在白色水泥中加進氧化釩，可以製成紅色水泥；加進鉻酸鉛，可以製作成黃色水泥；加進氧化鉻，可以製成綠色水泥；加進硫化錫，可以製成金色水泥。這些加工物可以使得城市建築物變得更亮麗多彩。最有趣的是「變色水泥」，在水泥燒製過程中加進二氯化鈷，它在空氣乾燥時，呈現藍色；天快要下雨空氣潮濕時，它變成紫色；下雨以後，這種水泥又因為吸了水分而變成豔麗的玫瑰色。除了多采多姿以外，還可以預報天氣呢！
水泥（Cement）（一）
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
水泥是非常重要的基礎建築材料，與水混合後，經過物理化學過程能由可塑性漿體變成堅硬而具有一定強度的石狀體，並能將散粒材料膠結成為整體。水泥是一種水硬性膠凝材料，即一種細磨的無機材料，通過水化過程發生凝結和硬化，硬化後甚至在水中也可保持強度和穩定性。
十大美麗化學實驗－－柏金（Perkin）合成苯胺紫（Mauveine）
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
在科學界若二十多歲便有重大成果，例如勞倫斯．布拉格（William Lawrence Bragg）二十二歲與他父親共同發現布拉格定律（Bragg’s Law）已屬相當難得；能想像有人在十八歲–相當於現在高三的年紀，便對化學做出影響深遠的貢獻嗎？且讓我們來聽聽柏金（William Henry Perkin，1838-1907，圖一）的故事。
圖一：柏金（William Henry Perkin，1838-1907）
pH值（pH Value）的意義及發展歷史
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系李俊毅責任編輯
酸的強度除了可以利用酸解離常數Ka的大小來決定外，也可以用氫離子濃度[H+]的高低來判斷。隨著1890年間，離子理論發展漸臻成熟，科學家也越來越確定氫離子濃度與酸度之間的關係：[H+]值越大，其酸度越高。延續19世紀末化學家在電解質研究領域中的熱情，德國生理學家漢斯•威廉•卡爾•弗蘭德泰爾（Hans Wilhelm Karl Friedenthal, 1870-1943）除量測多種有機弱酸的解離常數之外，他更製作氫離子濃度尺度，羅列出在加入植物染料（vegetable dye）作為指示劑（indicator）的情況下，溶液中不同氫離子濃度與顯現顏色之間的關係。這也是科學史上，第一個有系統性地表達「氫離子濃度」與酸度大小之間關係的記載。 將這個概念發揚光大的，是丹麥生化學家索倫•彼得•勞里茲•索倫森（Søren Peter Lauritz Sørensen, 1868-1939）。自1901年開始，索倫森一直致力於酵素催化反應（enzyme-catalyzed reaction）的研究。他認為以傳統酸鹼滴定的方法來研究酵素反應並不適宜，因為溶液的酸鹼度除了取決於電荷分離效應達平衡的結果，另外有些受質（substrate）也可能與酸或鹼性物質結合，導致誤差，故此他主張，決定酸的真正強度（原文：wirklichen sauregrad; 英譯：real degree of acidity）最佳方式應是測量溶液中氫離子的濃度。
十大美麗化學實驗－－拉瓦節（Lavoisier）進行金屬氧化（Oxidation）研究
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
圖一：拉瓦節
在拉瓦節（Antoine Lavoisier，1743-1794，圖一）的時代，化學離現今的面貌還差得遠，空有一堆實驗結果，卻缺乏理論解釋以及統一用詞；雖然知道酸、鹼這些基本性質，不過沒有任何一樣物質的成分可以被確切了解。當時最廣泛被接納的理論是燃素說（phlogiston theory），燃素說認為可燃燒的物質含有燃素（phlogiston），物質在燃燒過程中逐漸釋放燃素。實驗發現，金屬在空氣中加熱後會產生灰燼，而灰燼的重量比原先的金屬還要輕，支持燃素說的科學家認為這是因為金屬富含燃素，釋放燃素後重量就會減少。不過偏偏有些金屬燃燒後還會變重，這是為什麼？燃素派科學家解釋說，在這些金屬裡面燃素的重量是負的。很奇怪吧，燃素可以有正的重量，也可以有負的重量？伸縮自如的燃素？
十大美麗化學實驗－居禮 (Curie)夫婦發現釙 (Polonium) 與鐳 (Radium) 元素
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
當今舉世公認居禮夫人 (Marie Curie，1867-1934)為女性科學家的表率，而她與丈夫皮耶（Pierre Curie，1859-1906，圖一）發現放射性元素的歷程一直是學習科學必讀的經典故事。
圖一：實驗中的居禮夫婦
十大美麗化學實驗－－格里納試劑（Grignard Reagent）的發現與合成應用
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
圖一：格里納點燃了有機金屬在合成應用的燎原之火。
在高中化學裡，我們學習有機物與無機物的分類，含碳的化合物除了一氧化碳、二氧化碳和碳酸鹽、氰化物等少數例外，其他都屬有機化合物，反之，不含碳的則是無機化合物。不過，有機化學與無機化學並非壁壘分明，在兩者之間其實有處綺麗的桃花源－－有機金屬。有機金屬化合物的定義不完全一致，不過通常指的是化合物中含有金屬－碳（M－C）的鍵結。
格里納（Victor Grignard，1871-1935，圖一）並非是有機金屬最早的開創者，在他之前化學家已利用數種金屬成功合成有機金屬的試劑，不過是他點燃了有機金屬在合成應用的燎原之火。
人體中的元素 (Elements in the Body)
高雄市立新莊高級中學化學科歐惠郡老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
人體內所含的元素，依重量排名，第一、二名分別為氧與碳。原因是水約佔人體重量的百分之七十，而氧又占水分子重量的九分之八；碳則為有機物的基本組成。氧、碳、氫、氮、磷、硫等非金屬元素，包辦了人體中近百分之九十七的重量。至於人體內不可缺少的金屬元素，按重量排序，依次為鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、銅、錫、釩、鉻、錳、鉬、鈷、鎳。
重量第一名的鈣 (Ca) 超過其他金屬重量的總合；約百分之九十九的鈣是以磷酸鈣的型式（這也是磷的主要存在型式）架構骨骼，剩餘部份則負擔牙齒生長、肌肉收縮、神經系統的運作、或幫助血液凝固和細胞分裂等。富含鈣的食物有沙丁魚、蛋、杏仁、乳酪等。三十歲後，鈣開始流失，若疏於防範，將導致老年罹患骨質疏鬆的病症，容易骨折。
綠色化學（Green Chemistry）與原子經濟（Atom Economy）
國立臺灣大學化學系李俊毅/國立台灣大學化學系林雅凡博士責任編輯
在「化學反應式」文中，提到了原子經濟（atom economy）一詞，原子經濟又稱作原子效率（atom efficiency），是判定化學反應轉換效率的指標，其計算方法是將欲得到的產物（desired product）總質量除以反應物的總質量（見圖一，參考資料一）。
(圖一）
原子經濟越高就代表反應浪費掉的質量越少。以高中化學實驗製備阿斯匹靈為例，水楊酸與過量的醋酸酐反應在酸催化下可得阿斯匹靈與醋酸（圖二，參考資料二），在這個反應中阿斯匹靈是我們所要的產物，假設產率為100%，用1克的水楊酸與3.24克的醋酸可以得到1.30克阿斯匹靈，那原子經濟的百分比是1.30 ÷ (1+3.24) = 31% （此處計算忽略催化量的硫酸）
（圖二）
在合成中主要影響原子經濟的三項因素是試劑當量、保護與活化。如前段所提的阿斯匹靈合成，為使反應完全，醋酸酐在反應中添加過量，若我們能用等當量或略過當量的試劑就可達到完全反應，會大幅提升原子經濟。製藥廠生產的化合物幾乎都比阿斯匹靈複雜，分子中有多個、多種官能基，反應的試劑不見得能夠很專一地與特定官能基反應（例：烯與炔在催化劑作用下都有可能被氫氣還原)，這時候就需要將不想要反應的官能基保護住，等反應結束後再去保護。在保護、去保護，一來一往間既費時費工，也會損耗一部分的基團（因為保護基不存在於最後產物）與產率。2007年，Scripps研究中心的Baran在期刊「自然（Nature）」上發表首次不用保護基進行的複雜天然物全合成（參考資料三），所伴隨的設計概念使得有機合成往前邁進一大步。
儲氫合金（Hydrogen Storage Metal）
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
在二十世紀的六十年代，材料領域裏出現了能儲存氫的金屬和合金，統稱為儲氫合金。這些金屬或合金具有很強的捕捉氫的能力，它可以在一定的溫度和壓力條件下，氫分子在合金（或金屬）中先分解成單個的原子，而這些氫原子便“見縫插針”般地進入合金原子之間的縫隙中，並與合金進行化學反應生成金屬氫化物（metal hydrides），外在表現為大量“吸收”氫氣，同時放出大量熱量。而當對這些金屬氫化物進行加熱時，它們又會發生分解反應，氫原子又能結合成氫分子釋放出來，而且伴隨有明顯的吸熱效應。
儲氫合金的儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍，也即相當於儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。
由於儲氫合金都是固體，既不用儲存高壓氫氣所需的大而笨重的鋼瓶，又不需存放液態氫那樣極低的溫度條件，需要儲氫時使合金與氫反應生成金屬氫化物並放出熱量，需要用氫時通過加熱或減壓使儲存於其中的氫釋放出來，如同蓄電池的充、放電，因此儲氫合金不愧是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。