氧化與還原 (oxidation & reduction)
氧化與還原 (oxidation & reduction)
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
拉瓦節(Lavoisier)是最早提出氧化、還原反應的化學家,他認為氧化反應是指物質與氧元素化合的反應。例如鎂在空氣中燃燒生成氧化鎂(eq 1),就是鎂被氧化。
氧化與還原 (oxidation & reduction)
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
拉瓦節(Lavoisier)是最早提出氧化、還原反應的化學家,他認為氧化反應是指物質與氧元素化合的反應。例如鎂在空氣中燃燒生成氧化鎂(eq 1),就是鎂被氧化。
生質燃料(Biofuel or Biomass)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
不同於化石燃料(Fossil Fuel),生質燃料是取自剛死不久的有機體,包括植物、動物及其副產品。舉例來說:像是糞肥、庭園廢棄物及農作物殘骸都是生質燃料的來源。使用廢棄的生質(bio-waste)來產生能量,可減少化石燃料的消耗與溫室氣體的排放,並且減少污染與廢棄物的處理問題。最近歐盟報導強調生質能源可減少溫室效應,估計到2020年時,有相當於一千九百萬噸油的生質燃料可供使用。以碳循環(Carbon Cycle)的觀點來看,生質燃料與其他能源-如石油、煤、核能是不同的,它是一種再生能源。一般而言,生質燃料常用於交通工具的動力來源、室內取暖與日常烹飪等用途。
農業燃料(Agrofuel)是生質燃料的一種,有些農作物是特地為了用作生質燃料而栽種的。像在美國,主要有玉米、柳枝稷、大豆;歐洲有油菜籽、大麥、甜菜;巴西有甘蔗;中國有甜高梁、樹薯等。這些作物可區分為兩種:一種是含高糖量或高澱粉類的作物,如甘蔗、甜菜、甜高粱等,經過發酵(yeast fermentation)作用可產生乙醇(ethanol)。另一種是含高油量的作物,如油棕櫚、大豆、海藻等,這些植物油被加熱時,其黏度會降低,可直接在柴油引擎內燃燒,也可經化學處理,形成生物柴油(bio-diesel)。
廢棄電池(The Wasted Battery)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
現今電池的應用非常普遍,但它含有毒性的重金屬成分,例如鉛蓄電池中的鉛,鎳鎘電池中的鎳、鎘,水銀電池中的汞等,都具高毒性。如果廢棄電池沒做好適當的回收處理,將造成嚴重的土壤與水質污染,威脅到人類健康與生態環境。因此在享用電池的便利之際,能認清電池金屬成分的毒性及其可能造成的危害,做好防範與回收處理,有助於我們對環境維護,盡一分力量;並確保我們能擁有一個安全的生活空間。
太陽能(Solar Energy)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯
太陽能指的是太陽的輻射光與熱,它通常伴隨著次級的太陽能源(Secondary solar resources),例如風、海洋波浪發電(wave power)、水力發電(hydroelectricity)與生質(biomass)。自古以來人類就會利用太陽能,但到目前為止,僅僅一小部分的太陽能被利用而已。
太陽光照射到地球時,約30%的輻射能被反射回太空,其餘經大氣層到達地球表面。大地、海洋與大氣層都會吸收太陽輻射能而溫度升高,海洋水汽會蒸發,造成水的循環與空氣的對流,也造成大氣現象,如風、龍捲風等。陸地與海洋因吸收太陽能而維持平均溫度14˚C,植物也藉光合作用將太陽能貯存成化學能。每年地球吸收太陽能約有385,000百萬兆焦耳(EJ / year),光合作用只逍耗約3000百萬兆焦耳;一年裡太陽光到達地球的總輻射量相當於地球上所有非再生能源總量的兩倍。
蒸氣壓與沸點 (Boiling Point)
國立台灣大學化學系陳藹然博士/國立臺灣大學化學系黃俊誠博士責任編輯
每一種物質在一密閉系統中,當其液態和氣態達到一動態平衡時,我們稱這時候物質蒸氣的壓力為飽和蒸汽壓。物質的蒸氣壓只隨物質的種類和溫度變化,所以定溫下純物質皆有固定的蒸氣壓。不過蒸氣壓和溫度變化為一非線性關係,有興趣的同學可參考Clausius-Clapeyron relation。
當液體的蒸氣壓等於液面上的大氣壓力時,液體的內部會發生劇烈的汽化現象,此時的溫度稱為沸點。因此,大氣壓力的大小決定了沸點的高低。例如,高山上氣體稀薄,氣壓低,沸點也跟著降低。一般而言,我們稱在大氣壓為一大氣壓(1 atm)下的測得的沸點為「正常沸點」(Normal boiling point)。(圖一中紅圈處為該物質之正常沸點)
揮發 (Volatility)與揮發性有機化合物 (Volatile Organic Compounds, VOC)
國立臺灣大學化學系陳光彥/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
純物質的蒸氣壓和物質的種類與溫度有關,溶液汽化的物質稱為揮發性物質。在相同的溫度下一物質越容易揮發,其揮發性(Volatility)越高,蒸汽壓也會越高,而相對的沸點會較低。也就是說,蒸汽壓高的物質比蒸汽壓低的物質更容易揮發。儘管我們常聽見揮發性一詞被用來描述液體氣化的傾向,揮發性也可用來描述如乾冰、氯化銨等能直接昇華的固體氣化的傾向。
丙酮、乙醇、乙醚和二氯甲烷等常見的有機溶劑,都是揮發性物質,這一類被稱為揮發性有機化合物(以下簡稱VOC)的污染物在常溫常壓下擁有夠高的蒸汽壓,使它們一旦暴露到空氣中就會迅速地從固體或液體變成氣體。世界各國對VOC的定義請見表一。