化學 | 科學Online

氦氣

2014/10/04

氦氣 (Helium)
臺北市立永春高級中學一年級張加樂/臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師

(氦元素符號形狀的氦氣放電管，圖片來源：wikipedia)

氦氣(Helium) 的發現是法國科學家皮埃爾·讓森（Pierre Janssen）於 1868 年 8 月 18 日，在印度觀測日全蝕時，碰巧發現的一條特殊光譜線所開始的。同年 10 月 20 日，英國科學家諾曼．洛克耶(Norman Lockyer)也在太陽光譜中發現了一條黃色光譜線，並且提出此物質是存在太陽裡，但當時在地球上尚未發現的元素。後來洛克耶以希臘太陽神 helios 的意涵，將此元素命名為 Helium。

氦氣是位於元素週期表上原子序為 $$2$$ 的元素，為一種惰性氣體，其化學活性極低不易起反應，所以化合物極少且非常不穩定。

氦氣是最難液化的氣體，其沸點只有 $$4.22~K(-268.93^\circ C)$$ ，當其溫度降至 $$2.18~K(-270.97^\circ C)$$ 時性質會改變，黏度會大幅降低，此種狀態稱為超流體(superfluid)，超流體狀態的液態氦稱為氦(II)。氦的溶解度也很低，$$20^\circ C$$ 時 $$1~L$$ 的水只能溶解 $$8.61~mL$$。

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芳香環酶抑制劑

2014/10/04

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芳香環酶抑制劑 (Aromatase Inhibitor)
臺北市立第一女子高級中學二年級王咸婷/臺北市立第一女子高級中學化學科江慧玉老師

芳香環酶抑制劑原理：

有些乳腺癌需要雌激素的增長。這些癌症具有雌激素受體（ERS），所以也被稱為ER陽性，它們可以被雌激素反應。因為雌激素會幫助乳癌細胞的生長，而芳香環酶是一種合成雌激素的酶，所以芳香環酶抑制劑可藉由幫助人體停止製造雌激素，進而用來治療乳癌。

人體會將雄性素轉換成雌激素，尤其對停經後婦女最為重要，因為停經後，卵巢已不再能供給雌性激素，故此種轉換為停經後婦女雌性激素主要來源。這種轉換需要一種名為芳香環酶的蛋白質，雄性素會接合在這個蛋白質上面的受器，進一步轉變成雌激素。芳香環酶抑制劑則會阻斷芳香環酶上面的接受器位置，讓雄性素無法靠近，因而停止雌激素的製造，且當芳香環酶抑制劑與芳香環酶的受器結合時，會永遠地改變這個蛋白質，而產生變質，藉此永久“關閉”它的功能，使芳香環酶永遠無法再製造雌激素。

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河豚毒素 Anhydrotetrodotoxin 4-Epitetrodotoxin

2014/10/03

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河豚毒素 Anhydrotetrodotoxin 4-Epitetrodotoxin
臺北市立第一女子高級中學二年級許馨文/臺北市立第一女子高級中學化學科江慧玉老師

河豚以其美味、汗劇毒而聞名，若誤吃河豚有毒的部位，會導致立即性的全身痲痹、肌肉鬆弛，導致橫隔膜停止運動而無法呼吸，甚至衰竭死亡。大部分人認為其體內的劇毒是河豚體內產生的，但日本化學家研究出河豚體內的毒是由一種河豚喜愛的食物在體內累積所形成。

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防彈衣（Bullet Proof Cloth）

2014/10/03

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防彈衣（Bullet Proof Cloth）
臺北市立第一女子高級中學二年級陳楹家/臺北市立第一女子高級中學化學科江慧玉老師

自古，戰爭和競爭是人類不可避免的歷史演變過程，戰爭中，防護和抵抗都要面面俱到才能贏得最後的勝利，在防護的這一部分，其古代盔甲可以說是防彈衣的前身，製作材料有:

浸油硬化後的非金屬成分
在衣服內夾襯硬材料，
結實的麻布或皮衣裝上了金屬片
以金屬製成的一整塊金屬板

由材料可以看出主要都是以剛克剛。然而現代的科技進步，盔甲已經無法抵擋子彈的貫穿，所以防彈衣便此產生。

防彈衣護甲可分為軟式、硬式以及軟硬複合式，如下說明：

硬式防彈衣：其材質通常為特種鋼板、超強鋁合金等金屬材料或者陶瓷等硬質非金屬材料為主，這類防彈衣雖然可以更有效地起到保護作用，但是柔軟性較差，比較笨重，不適合於一般制服巡邏勤務，這種防彈護甲通常是被使用於高危險性狀況。
軟式防彈衣：其材質通常為高性能紡織纖維，採用紡織品的結構，重量輕，並且具有相當的柔軟性，軍警執行日常任務時多穿這類防彈衣。
軟硬複合式防彈衣：以軟質材料為內襯，硬質材料為面板和增強材料，集中了硬體、軟體防彈衣的優勢，是現代防彈衣的發展方向。

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有機自由基電池

2014/10/03

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有機自由基電池 (Organic Radical Batteries)
臺北市立第一女子高級中學二年級邱子庭/臺北市立第一女子高級中學化學科江慧玉老師

有機自由基電池(ORB)是利用穩定的有機自由基聚合物作為電極活性材料的一種新型可充電電池，具有快速充電速度和良好的循環穩定性。此外，有機自由基聚合物還可製成薄膜電池。ORB 不含有毒的重金屬，其充放電依賴於有機自由基，如氮氧自由基的氧化和還原反應，不同於鋰離子電池依靠鋰離子的脫嵌和嵌入。ORB 為環境友好型電池，可作為筆記本電腦、智能卡、傳感器和無線電頻率識別標籤等設備的潛在電源。

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矽酸鈉

2014/10/01

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矽酸鈉 (Sodium Silicate)
臺北市立第一女子高級中學三年級高穎全/臺北市立第一女子高級中學化學科周芳妃

從十九世紀初期開始，矽酸鈉就開始被應用到許多工業用途，舉凡清潔劑、膠黏劑水泥、陶瓷等材料的添加物或抗腐蝕配方，處處都有矽酸鈉存在。以下簡介矽酸鈉的結構、性質以及目前常見的應用：

（一）矽酸鈉的簡介：

含鈉矽酸鹽通稱矽酸鈉，通式為 $$\mathrm{Na_2(SiO_2)_nO}$$，偏矽酸鈉（sodium mestasilicate，$$\mathrm{Na_2SiO_3}$$）是其中一種常見的化合物，俗稱水玻璃或液態玻璃，有水溶液和固體兩種型態，偏矽酸鈉的純物質呈無色或白色，但是商用樣品會根據所含含鐵雜質的含量而呈綠色或藍色。

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碳陽離子

2014/10/01

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碳陽離子 (carbocations)
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級翁于婷研究生

只要有學過有機化學的人，一定知道取代反應(substitution reaction)，而講到取代反應就不免牽扯到 $$S_N2$$ 和 $$S_N 1$$ 的兩種反應，兩個反應的反應機構不同，所生出的產物也必然不同，而這個關鍵就在於碳陽離子的形成與否。

碳陽離子 (carbocations) 也叫做碳正離子 (英文為 carbonium ion 或 carbenium ion)，這歷史要追朔到 1891 年 G. Merling 團隊的研究，他將溴(bromine)加入到環庚三烯 (cycloheptatriene)並且加熱得到一個晶體 $$\mathrm{C_7H_7Br}$$，卻猜測不出其結構，只知道此化合物具有芳香性 (aromatic)。

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二甲苯（Xylene）

2014/09/29

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二甲苯（Xylene）
臺北市立第一女子高級中學二年級簡珽宇/臺北市立第一女子高級中學化學科江慧玉老師

二甲苯 $$(\mathrm{C_8H_{10}})$$ 是苯環上兩個氫被甲基取代的化合物，根據環上兩個甲基的位置不同而有三種結構異構物。分別為：

1,2-二甲苯，苯環上的兩個甲基處於鄰位，俗名為鄰二甲苯。
1,3-二甲苯，苯環上的兩個甲基處於間位，俗名為間二甲苯。
1,4-二甲苯，苯環上的兩個甲基處於對位，俗名為對二甲苯。


鄰二甲苯	間二甲苯	對二甲苯

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優養化(Eutrophication)(三)

2014/09/24

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優養化(Eutrophication)(三)
國立臺灣師範大學附屬高級中學學生蔡韶恬/國立臺灣師範大學附屬高級中學化學科陳昭錦老師

連結：優養化(Eutrophication)(二)

防治與復原

優養化給生態系與人類帶來問題，當考量未來的環境保育政策時，減緩優養化是必要的，同時也是對每個人包括農牧管理者，永續經營的解決方法。既然知道優養化會衍生問題，且知道地面逕流(會導致野地藻華)在生態系是普遍的，所以人們就不應該讓營養素的濃度超過正常的水準。

(一)效果

清理方案大部分奏效但不完全成功，芬蘭移除磷素的方案從1970年代中期開始針對受到工業及都市廢水放流污染的河流和湖泊，這項努力有90 %的移除效果，然而儘管已努力減量，有些標的物的點狀污源在地面逕流中並未減少，仍有待改善。

(二)減少非點狀的污染

在營養素的來源中，非點狀污染源是最難以管制的，然而研究顯示一旦控制這些污染源，優養化即可減少。下列建議的方法可降低這些不確定的污染源進入水生生態的量。

研究顯示在水體與污染源之間攔截污染物是防治污染的有效方法，河岸緩衝地帶是水流與陸地的交界處，開闢附近的水道以濾除污染物，沉澱物與營養素會在此沉積而不會直接進入水中。在農場與道路附近開闢緩衝地帶，也是防止營養素遠播的可行方法。然而，研究顯示大氣氮素污染的影響所及之處，遠超越緩衝地帶，因此這項建議的效果主要針對初級污染源。

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