分子篩 (Molecular Sieves)
國立臺灣師範大學化學系博士生林欣慧
「分子篩」1,2是 McBain 在 1932 年所提出的概念，他認為應該有一種物質，可以在「分子」為單位的層級中，進行尺寸或形狀的篩選，而達到分離的效果。3
分子篩又稱為合成沸石 (Zeolites)，是一種具有單一孔徑的多孔材質，主要由矽、鋁、鎵、鍺、鋅、鈹等等四面體配位的原子之結晶氧化物所構成，可以吸附特定的液體或氣體；因此在一般的化學實驗室及工業界都是很常見可作為乾燥劑使用或作為純化產物的材料。（圖一）
圖一 分子篩 (Linde Type 4A)（圖片來源：本文作者林欣慧拍攝）
其作用原理是利用分子篩的特殊單一孔徑結構，對分子尺寸進行篩選，只有小於孔洞尺寸的分子可以進入晶體的孔洞中；當目標分子進入孔洞中，又因為分子篩中的金屬離子對於極性大的分子產生作用力（凡德瓦耳力或靜電力等等），將目標分子吸附住，而達到純化的效果。以除水能力為例，分子篩大約可以吸收約本身重量的 20% 以上的水；且使用過的分子篩再以適當條件(加熱或微波)除去雜質或水分，便可繼續重複使用，是相當好且環保的純化介質。
沸石 (Zeolite)
國立臺灣師範大學化學系學士生陳昱勝
圖一：沸石
沸石1(Zeolite)是一種低密度、低硬度的礦石。由瑞典科學家克朗斯提(B. Cronstedt)發現3，這種礦物在灼燒時會有沸騰現象，因此以沸石命名，源自於希臘沸騰(zeo)、石頭(lithos)二字，意為沸騰的石頭。主要由氧化矽、氧化鋁在鹼性環境中與水氣高壓下所形成的結晶性鋁矽酸鹽，天然沸石普遍存在於火成岩的裂隙和孔洞中。沸石為多孔性材質具有極大的表面積，被廣泛應用於吸附劑、觸媒轉化劑及觸媒載體。
從結構方面來看，沸石是由氧化矽(SiO4)四面體以及氧化鋁(AlO4)四面體兩種單元建構而成網狀結構，其結構具開放性，有互相連通的空間或管道。由於鋁離子為三價(Al3+)而矽離子為四價(Si4+)，當成AlO4四面體時，鋁帶負電荷需要有陽離子吸附於其空間及管道中來中和其電性，大量結晶水亦會被吸附於此。因此，沸石的結構式可寫為Mx/n[(AlO2)x(SiO2)]．Z H2O 其中n為陽離子M的氧化數。
沸石的分類方法有很多種，若依其成分矽/鋁比值來分，可分為三類：
1.低矽沸石：Si / Al = 1 ~ 1.5 大多應用在離子交換上
2.中矽沸石：Si / Al = 1.5 ~ 5.0 大多應用於石化工業的觸媒反應，即為反應的催化劑。
沸石的多孔性正符合表面積大的良好催化效果。
3.高矽沸石：Si / Al > 5 大多應用於石油的觸媒裂解等精緻煉油工業
沸石的穩定性隨矽含量的增高而增加，但離子交換能力則下降。