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《地球證詞導讀》科學的歷史–世界的成因

2012/06/13

資料提供｜大愛電視台
資料整理｜臺大跨科際對話平臺

大愛二台HD頻道節目【地球證詞】，MOD99台，是以紀錄片與導讀結合而成的訪談節目，每集播出共一個半小時，前一小時為國際紀錄片，後半小時為來賓專訪導讀。期待透過國際寬廣視野和在地關懷，提供觀眾不同的視野與高度。播出時間為6月11日至26日週一與週二的下午4：00-5：30。

教育部【科學人文跨科際人才培育計畫】（簡稱SHS）主持人陳竹亭表示，SHS計畫冀能培養學生跨科際思維，帶領學生面對世界的挑戰。因此也很鼓勵師生多了解國際間各種領域關注的大事，再從中以不同角度思考解決這些問題方式。

陳竹亭日前也受邀參與錄影，主題是導讀英國BBC一系列關於自然科學的紀錄片History of Science其中的What is the world made of單元，順著歷史脈絡帶領觀眾歷經「鍊金術到現代」的轉變，紀錄化學對於物質觀點的科學史。

節目名稱：地球證詞

節目主題：What is the world made of

節目來賓：教育部SHS科學人文跨科際人才培養計畫主持人陳竹亭教授

首播時段：2012年6月12日（二）下午4：00-5：30（前一個小時為紀錄片播放，後半小時為陳竹亭教授導讀）

重播時段：2012年6月12日（二）下午10：30-12：00（前一個小時為紀錄片播放，後半小時為陳竹亭教授導讀）

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【演講】「分享大師視野」講座：第六講 5月25日- 能源與永續文明線上影音

2012/06/01

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辦理單位 | 朝陽科技大學、國立自然科學博物館
本季主題｜綠色能源
演講主題｜能源與永續文明
講者｜陳竹亭教授（國立臺灣大學科學教育發展中心主任）

【線上影音】http://knowledge.colife.org.tw/one_video/index.aspx?sid=641

【演講摘要】

為什麼世界上古今及各地的文明有不同的命運與發展?為什麼許多文明會從絢爛歸向滅亡?從個人的角度來看，人是鐵；飯是鋼，所有生物的存活都需要攝取食物。更嚴格的來說，是要攝取能量。自然環境中生態區塊的形成就是生命競爭能源的結果；社會環境中經濟文化的發展，也正是人類開發、競爭能源之所致。

生命固然是能量的表徵，宇宙從大霹靂而出，物質可說是「能」的「實體表象」。核能與化學能造就了不同的物質，我們的宇宙就形成了一個原子、分子的世界。太陽能歷經五十億年，孕育了大自然，生命才有機會在地球上生生不息。經過逾三十億年的生物演化，智人從一萬五千年前的冰河期勝出。人類經歷過冰河時期嚴酷的生存考驗，在距今約一萬年發展出了農業與牧業，終於創造了與其他生物截然有別的文明生活。
人類的生活從起初取之大自然，到現在繼而創造了獨特的生活方式。近兩百年間歐洲文明創造了近代科學。所引生的工業革命將人類帶入了人口劇增、與能源資源分配嚴重不均的時代。人類創造了生命與環境嶄新的互動模式，也造成了能源與環境危機嚴重威脅永續文明。人類是否終能創造出新能源，以浴火鳳凰的姿態走出困境呢?

本次演講陳竹亭教授將與來賓分享自身的學思歷程，並帶領演講者認識能源與文明發展的精彩故事。演講將透過化學家的眼光，帶領我們由生活週遭的環境與能源議題，進而一同深入探討人類永續文明發展的曙光。

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配位基與螯合基

2011/12/28

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配位基 (Ligands) 與螯合基 (Chela…

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同離子效應

2011/12/27

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同離子效應 (Common-ion Effect)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

同離子效應(Common-ion Effect)或稱共同離子效應，意指當兩個具有相同離子的電解質，同時溶入水或其他可溶的溶劑當中時，其溶解度會互相影響而降低。同理，若是水溶液當中已經有含某一種離子的鹽類Ａ，Ｂ為含有相同一種離子的鹽類，若將Ｂ加入溶液時，原來有的鹽類Ａ的溶解度會受到Ｂ影響降低而可能析出。（圖一）

圖一、同離子效應對溶解度的影響。（圖片來源：共同離子效應 Common Ion Effect 2-1）

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多醣

2011/12/26

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多醣 (Polysaccharide)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

多醣 (polysaccharide)，顧名思義就是單糖 (monosaccharide)的聚合物 (polymer)，化學通式 C_x(H₂O)_y，x = 200 – 2500。

多醣類由於其分子量大，一般而言是不溶於水，且無法直接被人體吸收。通常多醣的代謝途徑，都是透過酵素的協助，以使得多醣分解成單醣，再經由如糖解作用 (glycolysis)等方式被人體利用。而且，由於多醣的具還原性的官能基幾乎都在聚合過程中被拿來形成醣苷鍵(glycosidic bond)，因此多醣屬於非還原醣。根據單糖間結合方式的不同，可以將常見多醣大致分類為纖維素(cellulose)、澱粉(starch)、肝糖 (glycogen)，以及截肢動物外骨骼中的甲殼素(chitin)（圖一）。

圖一、不同多醣類與立體連結結構，短橫條部份代表CH2OH基團。（圖片來源：Carbohydrates）

纖維素，是由β- D -葡萄糖所組成的多醣，透過β-1,4-醣苷鍵(β-1,4-glucosidic linkage) 連結而成的直鏈聚合物。值得注意的是，纖維素的結構當中幾乎不會出現分支。一般呈現白色無味的絲狀物，並且不溶於水、大多數有機溶劑，也不會與稀酸稀鹼反應，還不會被人體的酵素所作用。僅有強酸強鹼，或是如二硫化碳等溶劑，可以將纖維素溶解。

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雙醣

2011/12/25

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雙醣 (Disaccharide)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

雙醣 (Disaccharide) 由兩個單醣組成，經由醇 (alcohol) 和半縮醛 (hemiacetal) 反應成的而形成醣苷鍵 (glycosidic bond) 結合成一個分子。反之，雙醣經由水解 (Hydrolysis) 又再分為兩個單醣。

圖一、兩個單醣脫一分子水由一醣苷鍵結成一雙醣分子。（粉紅色粗線代表醣苷鍵）

圖二、雙醣的水解反應。

醣苷鍵的形成，其中一個單醣的提供半縮醛之官能基，此碳暫稱為1號碳，而另一個提供醇基的單醣則可已有至少兩個選擇，一般都是選擇與4號碳、6號碳上的醇基和另一個單醣的半縮醛基反應，分別稱為「1, 4醣苷鍵 (1,4 glucosidic band)」和「1, 6醣苷鍵 (1,6 glucosidic band)」。由於1, 4醣苷鍵可為位於環的上方或下方，故可再分為α-linkage和β-linkage。

圖三、1,4醣苷鍵於醣環上方為α-1,4-link（左）；反之，1,4醣苷鍵於醣環上方為 β-1,4-link（中）；半縮醛上的氫氧基與6號碳上的醇基反應為α-1,6-link（右）。

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苷類(glycoside)

2011/12/24

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苷類(glycoside)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

苷(glycoside)，或稱配醣類，是指醣與其他不同的有機小分子連接所得到的化合物。這些小分子可以是各式各樣的生化分子，例如DNA當中的四個鹼基，就與核糖形成核苷(ribonucleoside)，再與磷酸反應得到核苷酸。若是此一連接是與其他醣類，則會稱為雙醣或多醣。

圖一、（左）腺苷，（右）水楊素又稱柳苷。

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糖醇(Sugar alcohol)、醣酸(Saccharinic acid)與胺醣(Amino sugar)

2011/12/23

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糖醇(Sugar alcohol)、醣酸(Saccharinic acid)與胺醣(Amino sugar)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

將醣類當中的醛基還原，可以得到糖醇(Sugar alcohol)。以D-葡萄糖為例，可以得到山梨醇(sorbitol)，為最早被發現的醣醇之一；而甘露糖(mannose)則會形成甘露醇(mannitol)。

糖在化學上通常透過硼氫化鈉(sodium borohydride，NaBH₄)等試劑還原成糖醇，而醛糖還可以在工業上透過高壓氫氣搭配鎳金屬催化劑(H₂/Ni)來還原。一般而言醣醇少見於自然界，然而依然能夠被人體吸收與代謝，只是效率差了些；由於其帶有甜味，然而帶有的熱量又較少的特性，因此經常被作為食品甜味劑。一某知名品牌口香糖所添加的木糖醇(xylitol)也是醣醇的一種。它可以在缺乏胰島素的情況下被代謝，因此是一個適合作為代糖的來源。

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X-光繞射與布拉格定律

2011/12/23

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X-光繞射 (X-ray diffraction)與布拉格定律 (Bragg’s Law)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

X-光繞射(X-ray diffraction)是最常見用來決定固體晶體結構的工具，簡稱為XRD（圖一）。繞射發生於當光束被一規則排列點或線的散射，散射後的同相光產生建設性干涉，相異相光產生破壞性干涉。如果使用單一波長的X-光來照射晶體，可以觀察到一特殊圖形(pattern)，呈現規則排列亮點（圖二）或亮暗線條交錯（圖三）。

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單醣的結構

2011/12/22

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單醣(Monosaccharides)的結構
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

單醣(Monosaccharides)，有時又稱簡單的糖(simple sugars)，是最基本簡單的碳水化合物(carbohydrates)，此其通式可以寫為C_n(H₂O)_n。一個單醣通常會有一個羰基(carbonyl group)，這個羰基一般而言會出現在1號碳，或是2號碳上。若羰基出現在1號碳上，表示此單醣具有一個醛基，故命名醛醣(Aldose)；若是羰基位於二號碳上，表示此單醣具有一個酮基，命名為酮醣(Ketose)。

因為單醣分子同時具有醛基和醇基，會進行分子內(intramolecule)半縮醛(hemiacetal)反應，產生環化的單糖分子。

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