原理

碳陽離子 (carbocations)
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級翁于婷研究生

只要有學過有機化學的人，一定知道取代反應(substitution reaction)，而講到取代反應就不免牽扯到 $$S_N2$$ 和 $$S_N 1$$ 的兩種反應，兩個反應的反應機構不同，所生出的產物也必然不同，而這個關鍵就在於碳陽離子的形成與否。

碳陽離子 (carbocations) 也叫做碳正離子 (英文為 carbonium ion 或 carbenium ion)，這歷史要追朔到 1891 年 G. Merling 團隊的研究，他將溴(bromine)加入到環庚三烯 (cycloheptatriene)並且加熱得到一個晶體 $$\mathrm{C_7H_7Br}$$，卻猜測不出其結構，只知道此化合物具有芳香性 (aromatic)。

價殼層電子對互斥理論 (Valence Shell Electron Pair Repulsion,VSEPR)
臺灣師範大學化學系學士生 陳昱勝

一、簡介

價殼層電子排斥理論 (VSEPR) 是一個用來預測單一共價分子形狀的化學理論。透過計算中心原子的價電子數和配位數來預測出分子的幾何形狀。並利用路易士結構式來表示子中所有鍵和孤對電子的位置。

二、基礎理論：

1. 只有中心原子的價層電子才能夠對分子的形狀產生有意義的影響。
2. 一般而言，在分子或離子內的電子對會以電子對的方式存在分子或離子內。又電子間具斥力，所以，分子或離子內圍繞中心原子之電子對應盡量遠離，使電子對與電子對之間的斥力降至最低，而形成特定形狀。
3. 分子中的電子對分為未鍵結電子對（lone pair，簡稱 \(\mathrm{l.p.}\)）及鍵結電子對(bonding pair，\(\mathrm{b.p.}\))二種：
   (1) 未鍵結電子對：僅受一個原子核影響，電子雲佔較大的空間。
   (2) 鍵結電子對：二個原子核間的鍵結，電子雲呈橢圓形。
   (3) 電子對排斥力大小：\(\mathrm{l.p.}\)—\(\mathrm{l.p.}\) 斥力 \(>\) \(\mathrm{b.p.}\)—\(\mathrm{l.p.}\) 斥力 \(>\) \(\mathrm{b.p.}\)—\(\mathrm{b.p.}\)斥力。
4. 對於VSEPR理論而言，在一個多電子對（如：雙鍵或三鍵）被視為是一個「單一」的配對。

圓偏光二色光譜 (Circular Dichroism Spectrum)
臺北市立第一女子高級中學二年級黃昱嘉

旋光(Optical Rotation)

通常光源的方向是呈各種方向散射，經過濾鏡偏極化後則變為單一方向且波長連續的光波，稱線性偏振光(linear polarization)。當此平面偏極光通過具對掌特性分子後，會分成左旋和右旋兩道圓偏極光，由於對掌分子結構上的影響，而使得左旋與右旋圓偏極光在折射率上有所差異，因此在重合後會產生附加的相差，從而使得射出的合成線偏光在角度上產生偏轉，這種現象稱為旋光(optical rotation)。而偏振面旋轉的角度稱為旋光度。朝光源看，偏振面按順時針方向旋轉的稱為右旋；偏振面按逆時針方向旋轉的稱為左旋。

螯合(Chelation)
國立臺灣師範大學附屬高級中學化學科陳昭錦老師

螯合是一種金屬離子與陰離子或分子特定的結合方式，涉及單一中心原子與多牙配位基之間形成至少兩個以上的多重配位共價鍵。這類的配位基多半為有機化合物，稱為螯合基(chelants)或螯合劑(chelating agents)。在1920年Mogan & Drew最早使用”有螯的”(chelate)這個詞，衍生自龍蝦或甲殼類動物的大鉗，此名稱暗示多牙基像螃蟹一樣用兩隻大鉗緊緊夾住獵物般箝住中心原子，如此在結構上可形成一雜環，如圖一所示。

圖一：螯合物(取自http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/chelate.html)

自然界中的金屬螯合作用（Chelation in nature）
國立臺灣師範大學附屬高級中學化學科陳昭錦老師

就生物化學及微生物領域而言，所有的金屬酶其特徵均為金屬與肽或輔基螯合，像血紅素及葉綠素中的紫質環都屬於這類的螯合劑。細菌與其宿主都需吸收微量元素來維持生長，例如鐵是細菌許多必需酵素的輔酶，細菌須吸收它才能啟動這些酵素催化細菌所需的生化反應，以維持存活生長。細菌為了跟宿主競爭環境中少量的鐵，會合成及釋放一種低分子量、對鐵有高親和力的化合物，稱為螯鐵蛋白(Siderophore)。其中Enterobactin是目前已知最強的水溶性鐵離子螯合基，其結構如圖一所示。

圖一、 鐵螯合蛋白Enterobactin的結構