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原子彈(Fission bomb)

2013/08/12

原子彈(Fission bomb)
國立臺灣師範大學化學研究所碩士班二年級黃子霖

原子彈(fission bomb; atomic bomb)，這邊是指利用核分裂原理製成的核武器，也是最早發明出來的核武器。意指一個爆炸裝置能引發核分裂反應而從極小的物質產生極大的能量。世界上第一個原子彈試爆所產生的能量約等於20,000噸重的TNT炸藥的能量。^[1]

西元1938年，德國科學家漢因(Otto Hahn)和舒特拉斯曼(Fritz Strassmann)發現了核分裂現象。西元1939年，愛因斯坦與其他科學家一同致信說福美國總統羅斯福發展核武器。1942年成立「曼哈頓計劃」。由人稱原子彈之父的奧本海默(J. Robert Oppenheimer)主持。西元1945年，人類歷史上的第一枚原子彈在新墨西哥州試爆。同年美國在日本投下兩顆原子彈，結束第二次世界大戰。

原理:
其爆炸能量輸出，是完全由核分裂所得到。通常用可裂變的鈾-235(Uranium)和鈽-239(Plutonium)為原料。當一個自由中子撞擊裂變原子的原子核，像鈾-235，鈾分裂成兩個較小的原子裂變碎片，再加上更多的中子。裂變可以持續放大，因為它會產生更多的中子引起新的裂變。鈾-235的原子核可以有數十種的分裂方式，下面是其中之一，得到鍶-95和氙-139和兩個中子以及能量。^[2]

²³⁵U ＋ｎ → ⁹⁵Sr ＋ ¹³⁹Xe ＋ 2ｎ＋ 180 MeV

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氰化氫(Hydrogen cyanide)

2013/08/12

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氰化氫(Hydrogen cyanide)
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級郭修甫

氰化氫(Hydrogen cyanide)，是一個線性分子，分子中的碳原子和氮原子之間具有三鍵(H-C≡N)，在室溫下為一淡藍色的液體，具有苦杏仁油的味道，其溶於水中又稱為氫氰酸，它對生物體具有毒性是由於氰離子會干擾生物體中含鐵呼吸酶，對其產生抑制作用，使生物體無法正常地從血液中獲得氧氣，其毒性甚強，因此常被用來當作殺蟲劑、滅鼠藥劑等。更早曾在第二次世界大戰中，德國納粹用這氫氰酸氣體薰蒸來毒殺集中營中的猶太人。

圖(1) 紅色鐵氰化鉀離子為普魯士藍其中一個組成成份。

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芥酸( Erucic acid )

2013/08/12

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芥酸( Erucic acid )
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級郭修甫

IUPAC (Z)-Docos-13-enoic acid

芥酸( Erucic acid )是一種不飽和單體ω-9脂肪酸，其脂類和脂肪酸比被註記為22:1 ω-9，分子式為CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH，而芥酸又名順式-13-二十二碳烯酸( cis-13-docosenoic acid )和其反式異構體被稱作烯酸( brassidic acid )。芥酸熔點為33.8 °C，沸點為381.5 °C 超過會破壞分解，一般以白色臘狀固體存在。Erucic的名稱是因為Eruca是一種開花植物屬於十字花科( Brassicaceae )，在拉丁文為coleworth，也就是廣為熟悉的羽衣甘藍( kale )。^[1]

芥酸( erucic acid )通常在很多綠色植物中自然產生出來的，尤其在芸苔屬油菜品種的蔬菜中有較高的含量，例如：甘藍型油菜、羽衣甘藍，芥菜。芥酸和很多礦物油有很多相同的用途，但是芥酸比較容易進行生物降解，所以其應用性有所限制，常用於油性塗料的乾燥和聚合；芥酸也和其他的脂肪酸一樣，可以作表面活性劑、潤滑劑；在現今愛護地球資源環境下，芥酸被應用在能源方面，其為生質柴油的前趨物。

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沸石

2013/08/11

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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M_x/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。

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共聚物(copolymer)

2013/08/11

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共聚物(copolymer)
國立臺灣師範大學化學系學士生陳昱勝

生活上許多塑膠、橡膠用品、纖維及衣物等等其最主要的基本成分都是一些基本的小分子。但這些分子是如何展現出我們日常生活中所看到的特性呢? 例如：氯乙烯是氣體分子，但卻也是我們所使用保鮮膜的主要成分。答案就是經過聚合反應，聚合反應可以將單一分子聚合成數十萬或數百萬分子量大的聚合物，而改變其物理性質以達到我們所想要的目的。

然而，隨著科技的發展我們在工業上或生活上對於上述這些產品我們不斷改良，想辦法在單一物品中能同時保有許多特性。例如：同時具有抗張強度及伸縮性，同時具有硬度及彈性等等。因此，我們發展出共聚合反應方法。共聚合反應的定義為：指由兩種或兩種以上單體共同聚合，生成同一分子中含有兩種或兩種以上單體單元的聚合物的反應。共聚物¹能同時保有各單體的特性甚至能展現新的性質，因此在工業上廣泛被使用。例如：ABS樹脂²為工業上常用的材料，為丙烯腈(Acrylonitrile)、1,3-丁二烯(Butadiene)，苯乙烯(Styrene)之共聚物。其中丙烯腈可提供硬度、耐熱性、耐酸鹼鹽等化學腐蝕；1,3-丁二烯可提供低溫延展性和抗衝擊性，但過量會降低硬度、光澤及流動性；苯乙烯可提供硬度、加工流動性及光潔度。並且我們可以依照所需要的性質而以不同比例分配聚合。

共聚物依其聚合結構我們可分為四類³：

1.輪替共聚合物(Alternative copolymer)：單體單元嚴格呈交替分布的共聚物。

2.嵌段共聚合物(Block copolymer)：單體單元各自構成很長的序列(例如：有

幾百個單體單元的序列)由兩個或兩個以上這種長序列所構成的共聚物。

3.隨機共聚合物(Random copolymer)：單體單元呈無規則分布聚合。

4.連枝共聚合物(Graft copolymer)：分子的主鏈由一種或一種以上的單體單元

構成﹐而支鏈卻由另一種或一種以上的單體單元構成的共聚物。

圖一：共聚物的分類

科學家對共聚合的應用已經研究有將近4、50年的歷史，

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吃海藻糖也能治憂鬱症

2013/08/09

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吃海藻糖也能治憂鬱症
國立臺灣師範大學生命科學系副教授李冠群

編譯來源：Trehalose induced antidepressant-like effects and autophagy enhancement in mice

憂鬱症是各種心理失常中罹患率最高的一種，以色列本古里昂大學和美國明尼蘇達大學藥學院的研究團隊的研究結果指出，海藻糖（trehalose）可能具有類抗憂鬱的功效。(圖片來源：pixabay用戶geralt)

以色列本古里昂大學（Ben-Curion University）和美國明尼蘇達大學（University of Minnesota）藥學院的研究團隊的研究結果指出，海藻糖（trehalose）可能具有類抗憂鬱的功效，且此功效與海藻糖可增強細胞的自噬作用有關。

海藻糖是由兩個葡萄糖分子所組成的雙糖，為一種麥芽糖異構物，它廣泛存在於細菌、酵母菌、菇類、海藻、蝦子、昆蟲及植物中，而且是許多生物體，如細菌、真菌和昆蟲等無脊椎動物的能量來源之一。在生物體內，海藻糖除了可作為一種碳源及能量來源外，還具有保護如蛋白質及核酸等生物巨分子，以及維護細胞膜的結構與功能之作用，提供生物抵抗乾旱、高溫、高鹽、冷凍或輻射等惡劣環境的能力。

因為在這些惡劣環境下，脫水、高滲透壓、冰凍或高溫等不利的條件都會使蛋白質及生物膜分子間的水分子急遽下降，而海藻糖在此環境下可以取代水分子的功能，避免蛋白質及生物膜結構遭受破壞進而喪失功能。此外，近來更發現在植物體中，海藻糖具有調節植物生長與發育的角色。

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戊醣 (Pentose)

2013/08/09

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戊醣 (Pentose)
國立臺灣師範大學化學系黃子霖碩士生

戊醣 (Pentose)，又稱為五碳醣，是指含有五個碳原子的單醣，分子式為C₅H₁₀O₅。戊醣可以簡單的分為兩大類，戊醛醣 (五碳醛醣)(Aldopentose)是指1號碳上面有醛官能基的醣類;而2號或3號碳上面有酮官能基的醣類稱為戊酮醣 (五碳酮醣)(Ketopentose)。

2-戊酮醣具有2個手性中心，因此，可能會有4種立體異構物。而3-戊酮醣是非常的稀少的。2-戊酮醣可分為核酮醣(Ribulose)和木酮醣(Xylulose)。[1]

性質:

戊醣中的醛官能基和酮官能基，會與鄰近的羥基官能基反應，分別形成分子內半縮醛(Hemiacetal)和半縮酮(Hemiketal)。[1]得到的環狀結構為五環醣(Furanose)，又稱呋喃醣。這個環狀結構會自發的打開和閉合，使得羥基官能基和相鄰碳原子之間的鍵能夠旋轉，因而得到兩種不同的構型 (α和β)。這個過程被稱為變旋(Mutarotation)。而由戊醣所組成的聚合物，稱為戊聚醣(Pentosan)。[3]

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游離能

2013/08/09

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游離能 ( Ionization energy , IE )
國立臺灣師範大學化學系陳筱鳳碩士生

定義：從氣態原子移出一個束縛最鬆的電子所需的能量，稱為該原子的游離能 ( ionization energy ，常簡稱為 IE 或 I ) 。^[1]

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[活動] 2013宜蘭縣公共圖書館「趣味科學DIY暨科普書展」

2013/08/08

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2013宜蘭縣公共圖書館「趣味科學DIY 暨科普書展」

科學到民間 – 2013宜蘭縣公共圖書館「趣味科學DIY 暨科普書展」活動計畫

今年暑假，國立臺灣大學科學教育發展中心與宜蘭縣政府文化局圖書資訊科合作辦理科學到民間-2013宜蘭縣公共圖書館「趣味科學DIY暨科普書展」，邀請科學DIY老師於暑假前往到宜蘭各鄉、鎮（市）圖書館，帶領孩童親手做科學，希望藉由講師的解說及動手做的過程中，讓孩童了解、親近科學，讓科學不再是冷硬的形象，達到科學教育扎根於基層之目的；同時也舉辦科普書展活動，展出2013台積電盃-青年尬科學競賽「水、生命、環境」科普書單，期望學子思考水、生命與環境間相互影響的關係，並珍惜這項人類賴以維生的資源。