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木糖醇(Xylitol)

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木糖醇(Xylitol)
台北市立內湖高級中學化學科李亦晴教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

CH2OH(CHOH)3CH2OH,分子量152.12,白色晶體,有吸潮性,無毒無臭,有甜味。熔點95 ℃,可溶於水。可由玉米芯的水解產物經加氫還原製成。用作軟化劑、濕潤劑、香化劑等有機合成,也可用於塗料工業製備深色漆、調和漆,醫藥、造紙、食料等,另外用於絕緣材料及高壓電纜料。

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化妝品化學(Cosmetics Chemistry)

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化妝品化學(Cosmetics Chemistry)
台北市立第一女子高級中學三年級林欣怡/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師修改/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

化妝品乳化劑的來源
界面活性劑(surfactant)可以說是最初級的化妝品。為什麼非用不可呢?例如以常用的乳液來說,我們知道水與油脂是互不相溶的物質,為了破壞二者的表面張力,使它們充分混合成乳化的狀態,我們便加入了合成界面活性劑使它成為安定的乳霜狀。而界面活性是指,當分子位於油與水的交界時,其親水端溶於水,而親油端溶於油,便可稱此分子具有界面活性。

界面活性劑對人體皮膚保護有負面影響。界面活性劑具有清潔作用,卻也一併將人體自然的防護層-皮脂膜洗掉。皮脂膜有來自於皮脂腺分泌的油脂(如三酸甘油酯、膽固醇酯、三十碳六烯等),和表皮細胞分泌的油脂(如脂肪酸、神經醯胺、卵磷脂、膽固醇等),再加上汗腺分泌的天然保濕因子,可防止水分經由表皮流失。另外,皮脂膜含有弱酸性(pH 5.0 ~ 5.5)有利於常駐型菌的繁殖,也可以幫助一些脂溶性物質,例如維生素A、D、E等經表皮吸收被人體利用。這也是為何用肥皂及沐浴乳洗完後,通常得搭配酸鹼平衡水及面霜和乳液來補充被洗掉的皮脂膜。

化妝品顏料的來源
(1)無機顏料:常用的像真珠顏料、碳黑等。
(2)天然色料:常見的有 β-胡蘿蔔素、葉綠素、薑黃素、紅花、鬱金、烏賊黑褐色素……等,但是,純天然的產品有其限制性,譬如:不耐受光、易退色、變性……,不易克服的缺點,而天然色料的應用將是未來的驅勢。
(3)煤渣色料(焦油色素):是目前食品、化粧品中應用廣泛的色料。此乃由焦煤油中分離後,再合成的各種色素,所以它是一種自然界中完全不存在的物質。其安全性受到關注。目前焦油色素已被發現具有「環狀碳化氫」,以及數十種致癌物。就以「環狀碳化氫」而言,因其與DNA的鹼基對類似,滲入人體極易混亂遺傳情報,具有致癌的危險性

化妝品中的香水
香水三部曲包括頭香(top note)、體香(middle note)與基香(base note)。
(1)頭香(top note):揮發性高,它們會蒸發得最快,因此就是您最先聞到的香味。
(2)體香(middle note):揮發性中等,當初味逐見蒸發掉後的味道。
(3)基香(base note):揮發性低,當中味逐見蒸發掉後的味道。

香水的香味強度及持久性,是視精油、水、酒精之比例而定。例如:

化妝品中的防曬乳
防曬乳含有一些芳香族化合物,尤其是具有共軛羰基的化合物,能吸收紫外線。含有共軛羰基鍵的芳香族化合物中,原來在基態能階的 π 電子,因吸收紫外線能量後被激發至激態能階。當電子由激態恢復到基態時,會以螢光或熱能的型態放出能量,回到基態的 π 電子可以重複地發揮防曬(吸收紫外線)的功能。

紫外線B區(UVB,280 ~ 315 nm)和紫外線C區(UVC,100 ~ 280 nm)能被 DNA 或蛋白質吸收,易造成 DNA 的損壞和膠原蛋白的破壞,曝曬過量時,會引起皮膚灼傷和皮膚癌。紫外線A區(UVA)稱為黑光,波長在 315 ~ 400 nm,照射後會使皮膚黑化(黑色素合成增加),雖然能量較弱,但會產生活性氧自由基,引起膠原蛋白的傷害和破壞維生素A,使皮膚產生皺紋(或稱為光老化)。最近也有研究認為 UVA 引發的自由基,也會間接造成 DNA 的變異。
參考資料
1. http://blog.yam.com/noif/article/19708230
2. http://www.MacauBBS.com
3. http://chemwww.pu.edu.tw/cheminfo/html/ … /1/1-4.htm
4. http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=10 … de=40&mp=1

環糊精(Cyclodextrin)

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環糊精(Cyclodextrin)
國立台灣師範大學化學研究所碩士生林明楠/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

環糊精是環狀低聚糖的總稱,由5個或更多的吡喃葡萄糖分子所構成。五個單體聚合成的環糊精在自然界中並不存在。一般常見的環糊精有α-環糊精,β-環糊精,γ-環糊精,δ-環糊精四種,它們結構中吡喃葡萄糖單體數目分別為6,7,8,9,環糊精最顯著的特徵是具有一個親水性的外環,而分子內部為疏水性質且為具有一定尺寸的立體圓錐型空腔,此結構可對苯環等分子進行包接。環糊精是由葡萄糖基轉移酶作用於澱粉所產生。在近幾年廣泛應用於食品、製藥及化學工業,像是農業以及環境工程。 繼續閱讀 »

環境荷爾蒙 (Endocrine Disrupting Chemicals)

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環境荷爾蒙 (Endocrine Disrupting Chemicals)
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

環境荷爾蒙是一些人造的化學物質,造成環境污染後,透過食物鏈再回到我們身體(或其他生物体內),它可以模擬我們體內的天然荷爾蒙,而影響了我們身体內的最基本的生理調節機能,例如:模仿人體荷爾蒙的作用(如模擬女性動情激素)、改變體內分泌荷爾蒙的濃度 、改變體內分泌荷爾蒙活性物的濃度,而讓生育能力改變。 繼續閱讀 »

聚苯乙烯(Polystyrene)

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聚苯乙烯(Polystyrene)
國立台灣師範大學化學研究所劉嘉倫碩士生/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

聚苯乙烯(Polystyrene),簡稱PS,它是一種熱塑性物質,在室溫下為玻璃狀固體,若加熱高於其玻璃轉移溫度時則會呈現流動態,當溫度下降時會再次形成固體。純的聚苯乙烯固體是無色、堅硬的塑料,可以和多種染料混合產生不同的顏色。固態的聚苯乙烯應用性很廣,例如免洗餐具、塑膠模型、CD和DVD的外殼。發泡聚苯乙烯在日常生活中幾乎無所不在,像是包裝材料或是飲料杯。下圖為保麗龍球是常見的聚苯乙烯製品。

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聚合物醫用生物材料(Matrial)

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聚合物醫用生物材料(Matrial)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

聚合物醫用生物材料的主要用途是將聚合物先製成生物材料,再將生物材料結合成生物體的各器官,以暫時代替人體正常器官,必要時甚至可永久取代。

生物體內的各種組織和器官都有各自的生物功能。他們是“活”的,也是被整體生物體所控制的。生物材料中有的是結構材料,包括骨骼、牙齒等硬組織材料,和肌肉、肌腱、皮膚等軟組織材料,還有許多功能材料所構成的功能性器官,例如眼球晶狀體是由晶狀蛋白包在上皮細胞組成的薄膜內形成的無散射、無吸收、可連續變焦的廣角透鏡。因此,可以說生物體內生長著不同功能的材料和器官。材料科學的一個重要研究領域是模擬這些生物材料來製造人工材料,這些人工材料可以做生物組織器官的人工代替物(如人工辦膜、人工關節等),也可以在非生物醫學領域應用(如模擬生物膜等)。植入體內的生物器官替代物,首先必須具有生物相容性,現代合成化學可以做到一定的生物相容性。例如:用聚乳酸作為可生物降解的類骨骼材料;用含氟人造血漿作為輸血材料;用有機矽材料作為親水性的隱形眼鏡材料;用聚胺酯做成人造皮膚、人工血管等。目前,聚合物材料作為人工臟器、人工關節等醫用材料正在逐步得到應用,下表是一些用於人工臟器的聚合物材料。 繼續閱讀 »

聚四氟乙烯(Polytetrafloroethylene)(二)

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聚四氟乙烯(Polytetrafloroethylene)(二)
國立台灣師範大學化學研究所碩士生鄭淑瑾/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

性質
PTFE在室溫下是一種白色固體,密度大約是2.2 g/cm3。根據杜邦資料顯示,其熔點為327 °C(620.6 °F),但於260 °C (500 °F)以上就會變質。PTFE從碳氟鍵的聚合效應而得到這種性質,而氟碳化物也是。

摩擦係數的塑材通常是衡量拋光鋼。聚四氟乙烯的摩擦係數為0.1或更低,這是已知的固體物質中第二低的(第一是類似金鋼石碳的物質)。PTFE對凡德瓦力的電阻就像是壁虎不能黏著的平面,雖然牠還是可以使用他腳上的毛髮像蜘蛛一樣地爬行。 繼續閱讀 »

聚四氟乙烯(Polytetrafloroethylene)(一)

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聚四氟乙烯(Polytetrafloroethylene)(一)
國立台灣師範大學化學研究所碩士生鄭淑瑾/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

在化學中,聚四氟乙烯(polytetrafloroethylene,PTFE)是一種合成四氟乙烯的含氟聚合物,而且有許多的應用。聚四氟乙烯是杜邦公司Teflon最有名的品牌。

聚四氟乙烯是一種堅固的氟碳固體,因為它是一個用超高分子量化合物組成的碳和氟的化合物,它既不被水或含水物質也不被油或含油物質給弄濕,因為氟為高陰電性原子,會使四氟化物明顯的降低倫敦分散力(London dispersion force)。

聚四氟乙烯用作鍋子或其他炊具上的不沾塗層,原因是強度的碳氟鍵,是一種使用氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子,它經常被用來在容器和管道的反應和腐蝕性化學品,具有抗酸、抗鹼、抗各種有機溶劑等特點。通常用作潤滑劑,可減少摩擦、磨損和能源消耗的機制。 繼續閱讀 »

超塑合金 (Superplastic Alloy)

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超塑合金 (Superplastic Alloy)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

一、超塑合金現象
塑性,是指金屬在外力作用下,能穩定發生永久變形,而不破壞完整性的能力,可測量的資料為延伸率。在一般情況下,金屬的延伸率不超過90 %,一般的鋁材在室溫下拉伸變形時,伸長值達到30 %~40 %就會斷裂,即使在400 ℃的高溫下,伸長率也只有50 %~100 %。但具有特殊組織的材料,在適當的變形條件下就不會斷裂,伸長率特別大,甚至沒有斷裂縮頸現象,此現象稱為超塑性。合金發生超塑性時的斷後伸長率通常大於100 %,有的甚至可以超過1000 %。最初發現的超塑性合金是鋅與22 %鋁的合金。1920年,德國人羅森漢(N. Rosenhaim)在鋅-鋁-銅三元共晶合金的研究中,發現這種合金經冷軋後具有暫時的高塑性。 繼續閱讀 »

超耐熱合金(Superalloy)

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超耐熱合金(Superalloy)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

超耐熱合金又稱高溫合金。合金的工作範圍隨所受壓力、環境介質和壽命要求的不同而有所不同。通常把使用溫度範圍在500~700 ℃的合金稱為高溫合金,在700 ℃以上仍能承受150~200 MPa應力、在燃燒中壽命≧100小時,具抗氧化、抗腐蝕能力,的合金稱為超高溫合金。

純金屬材料中如鎢(熔點3390 ℃)、鉭(熔點2996 ℃)、鉬(熔點2610 ℃)和鈮(熔點2468 ℃)等,熔點高於1650 ℃,被稱為難熔金屬。金屬材料的熔點越高,其可使用的溫度限度越高,但盡管純金屬材料中有熔點高達2000 ℃以上的,可是在遠低於其熔點下,其力學強度就迅速下降,高溫氧化、腐蝕嚴重,因而,極少用純金屬直接作為超耐熱材料。一般的金屬材料都只能在500~600 ℃下長期工作能。 繼續閱讀 »

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