化學

優養化(Eutrophication)(一)

優養化(Eutrophication)(一)
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

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(優養化,圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Eutrophication)

優養化是指水體生態系中,由於清潔劑、肥料或穢物等富含植物生長營養素的物質流入,導致水質汙染的現象,這些植物營養素通常含有氮、磷等元素。

其結果通常使生態系之初級生產力(Primary production)增加(植物過度的生長與腐敗),進一步的影響包括:缺氧、水質惡化及魚、貝類大量死亡等。

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(三聚磷酸鈉曾經是很多種清潔劑的添加成份,為優養化的元兇,圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Eutrophication)

銥(Iridium)

銥(Iridium)
臺北市立永春高級中學一年級廖秉彥/臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師

銥是一種化學元素,18 世紀時科學家發現將鉑放入王水中,會產生可溶性鹽類,並會生成少量不可溶的殘留物。英國化學家特南特(Tennant)分析此殘留物,推斷可能有新的金屬元素存在。而後沃克朗(Vauquelin)把殘留物在酸鹼中浸洗,得到一種揮發性氧化物,他認為是新元素的氧化物。後來特南特又大量分析殘留物,而得到兩種新元素,即是鋨和銥兩種元素。

釤(Samarium)

釤(Samarium)
臺北市立永春高級中學一年級陳忠霖/臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師

簡介:

釤是元素週期表中鑭系元素,原子序為 $$62$$,元素符號為 $$\mathrm{Sm}$$。中等硬度的銀白色金屬,在空氣中容易氧化。釤最常見的氧化數為 $$+3$$,但釤的二價化合物如氧化釤 $$\mathrm{(SmO)}$$、硫化釤 $$\mathrm{(SmS)}$$、硒化釤 $$\mathrm{(SmSe)}$$、碲化釤 $$\mathrm{(SmTe)}$$ 與二碘化釤 $$\mathrm{(SmI_2)}$$ 等亦很常見 ,其中二碘化釤在化學合成上是一種常見的還原劑。釤雖然歸類為稀土元素,但在地殼中是含量排名 $$40$$ 的元素比錫等金屬更常見。釤沒有顯著的生物學反應性,但具有些微毒性。

內醯胺

內醯胺 (Lactam)
國立臺灣師範大學化學系黃鈺雅碩士班二年級

哌啶(piperidine)、內醯胺(lactam)、吡咯里西啶(pyrrolizidine)、吡啶酮(pyridone)為自然界中,常見之含氮雜環天然物,如圖1(a~d)所示。此類含氮骨架之天然物,多具有生物活性或醫藥活性之特質。因此,過去許多化學學者致力於探討合成含氮雜環化合物之相關研究。

光氣(phosgene)

光氣(phosgene)
國立臺灣師範大學化學系黃鈺雅碩士班二年級

越南戰爭期間(西元1955年~1975年),美軍曾使用落葉劑,使越軍無法躲藏於樹林中,此案例係過去較為人熟知,因使用化學武器之因素,得以以寡敵眾之戰爭。

其實化學武器早在第一次世界大戰時已被廣泛應用,而法國為此戰役中率先使用催淚瓦斯之國家。接著德國亦在第二次伊普爾之役(Second Battle of Ypres)利用氯氣攻擊法國,使得德國得以運用較少之兵力,進而造成敵軍大量死亡或受傷,這是第一次這麼大規模地使用化學武器之戰役。隨後各國就蓬勃地展開研發新型的毒氣,其中常使用之氣體以芥子氣、氯氣與光氣為主,而本篇文章主要針對光氣之合成方式與其實際應用進行初步介紹。[1]

稀土元素(rare earth element)

稀土元素(rare earth element)
國立臺灣師範大學化學系學士班四年級洪雋為

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圖一$$~~$$稀土礦物

稀土元素(rare earth element),為IUPAC定義週期表內的17種元素,包含鈧和釔及鑭系的15個元素,皆為金屬元素,因此又稱為稀土金屬(rare earth metal)。依原子序大小又分為輕稀土元素(LREE light rare earth element)、重稀土元素(HREE heavy rare earth element)兩類1

最早的稀土礦物,矽鈹釔礦(gadolinite) ,開採於瑞典伊特比村(Ytterby Sweden),許多稀土元素的名稱源於此地。

哈蒙德假說

哈蒙德假說 (Hammond Postulate)
國立臺灣師範大學碩士生二年級陳培杰

一、簡介

在發生化學反應時,由反應物轉變為產物的途中會經過一個過渡狀態,為反應過程中能量的最大值。所以過渡狀態變成產物、或者沿原途徑變回反應物不需要額外增加任何能量就可以達到,而且轉變過程會釋放出能量。哈蒙德假說(Hammond Postulate)則是利用過渡態與反應物和產物的能量關係來推測出該過渡態的狀態與反應物和產物的狀態何者較相似。

二、哈蒙德假說(Hammond Postulate)

在反應過程中,過渡狀態瞬間消失,沒有任何物理技術可以測得過渡狀態。

而化學反應是分子間發生化學鍵的斷裂或生成。因此科學家推論,過渡狀態應該是反應物的化學鍵發生了部分斷裂並且部分形成新的化學鍵擁有產物的特徵,為同時擁有部分反應物與部分產物的中間狀態。

哈蒙德假說:在化學反應中,過渡狀態最像能量跟他接近的穩定物質。

以實例說明如何繪製二成份系統的相圖(下)

以實例說明如何繪製二成份系統的相圖(下)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師邱智宏

連結:以實例說明如何繪製二成份系統的相圖(上)

由實際的例子練習繪製二成份系統的相圖,能讓學習者對相圖有更深入的理解及認知。「以實例說明如何繪製二成份系統的相圖(上)」,已經說明在理想狀況下,如何在定溫下製作壓力-成份相圖(pressure-composition phase diagram),但是實際的使用層面,定壓下,溫度-成份相圖(temperature-composition phase diagram)的應用則更為普遍,唯其繪製過程較前者複雜,一般教科書均無詳細說明,本文將以 $$1$$ 大氣壓力,正庚烷和正己烷的系統,說明其相圖之繪製步驟及方法。

首先,我們假設正庚烷(heptane)及正己烷(hexane)液體的混合為理想溶液,即各成份所呈現的蒸氣壓合乎拉午耳定律(Raoult’s law)。

$$p_{hex}=X_{hex}p^*_{hex}$$、$$p_{hept}=X_{hept}p^*_{hept}~~~~~~~~~(1)$$

其中 $$X_{hex}$$、$$X_{hept}$$ 分別為正己烷、正庚烷在液相的莫耳分率,$$X_{hex}+X_{hept}=1$$;$$p_{hex}^*$$、$$p_{hept}^*$$、分別為正己烷、正庚烷的飽和蒸氣壓;$$p_{hex}$$、$$p_{hept}$$ 分別為二者的分壓。

以實例說明如何繪製二成份系統的相圖(上)

以實例說明如何繪製二成份系統的相圖(上)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師邱智宏

不論是純物質的相圖或是二成份混合物的相圖(binary phase diagram),其繪製方法均是依據真實的實驗數據加以呈現。但是基於對相圖本質上的了解,及實際的應用,若能在理想狀態下,根據熱力學的公式,利用實例練習如何繪製二成份混合物的相圖,將對相圖有更深入的理解及認知。

本文試以正庚烷(heptane)及正己烷(hexane)混合物的二成份系統,在固定溫度下,示範如何在定溫下製作壓力-成份相圖(pressure-composition phase diagram),並在(下)篇中說明如何在定壓下繪製溫度-成份相圖(temperature-composition phase diagram)。

羧酸衍生物 (Carboxylic acid derivatives)

羧酸衍生物 (Carboxylic acid derivatives)
國立臺灣師範大學化學系博士班一年級陳筱鳳

羧酸為含有羧基官能基團的有機酸化合物。羧基的化學性質由 $$\mathrm{C}\text{=}\mathrm{O}$$ 和 $$\mathrm{OH}$$ 相互影響呈現出,並非兩基團性質相加如此簡單[1],由於羧酸根負離子 $$(\mathrm{-{CO_2}^-})$$ 具有共軛結構,可藉由共振增加其穩定性,使得羥基上的氫原子較容易解離,羧酸在水溶液中呈酸性。

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