3D 有趣實驗:點燃方糖
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時，會發現方糖會出現變黑和熔化的現象，但不易燃燒起來。若將方糖沾上鹽巴或紙片灰燼後，用鑷子夾起方糖直接在火源上加熱時，會發現方糖比較容易被點燃起來。方糖放在鐵湯匙上直接在火源上加熱時，當方糖全部熔化成液體時，再持續加熱，最後仍可以觀察的方糖被點燃的情形。顯示方糖本身可燃，加入食鹽或紙張灰燼可以幫助更容易燃燒。
方糖是白糖粉末壓成正方體的形狀，是一種蔗糖 (C12H22O11)，這糖加熱燃燒的反應式如下:
C12H22O11 + 熱 → 12 CO2 + 11 H2O
3D 有趣實驗:燃燒的方糖，上傳 Youtube 網站，
併發聯繼催化(Concurrent Tandem Catalysis)
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級 薛園馨
在講究效率與原子經濟 (Atom Economy) 的現在，一鍋化 (one pot) 的合成策略可以達到減少溶劑、省下繁複的純化時間與管柱層析時所使用的沖堤液、避免因純化步驟中造成產物流失而使產率下降等等的優點，是合成化學家努力的目標，這次要介紹的併發聯繼催化 (Concurrent Tandem Catalysis) 便是其中一種方法。
併發聯繼催化指的是在單一個反應容器內有兩個或多個催化循環結合使反應物順利的進行多步反應來產生預期的產物，這當中必須考慮到每個催化劑與基質、與中間產物的選擇性才能有好的產率，併發聯繼催化可細分為以下幾種主要類型。1
圖一、第一型的反應(作者繪製)
如圖一，反應物經催化劑甲催化後產生中間產物 C，中間產物 C 在與反應物 B 經催化劑甲催化下得到產物 P。1如圖二，首先銥金屬配位在反應物 4-戊炔-1-胺(I) 的參鍵上，配位後參鍵被氮的孤對電子攻擊而進行分子內合環反應，再脫去金屬得到的中間產物 2-甲基吡咯啉(II)，此時溶劑內的三乙基矽烷 (III) 與中間產物 (II) 經過銥金屬催化下進行矽氫加成反應 (Hydrosilylation)，得到最終產物含矽的吡咯烷 (IV)。2
3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生許紘齊 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
原理和概念
3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle）〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生許紘齊 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
前言
童話故事中的神燈精靈伴隨著神燈噴出的陣陣白煙而現身，為故事增添了許多的神秘與神奇的色彩。當雙氧水受到二氧化錳的催化時，便會快速分解並產生大量白色煙霧。本實驗中使用二氧化錳或碘化鉀當催化劑，在鹼性的環境下，進行雙氧水的分解。當酒瓶中產生的大量水蒸氣的白色煙霧時，如同童話中的神燈一般，精靈出現在瓶口上。
實驗影片
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3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
原理和概念
● 本實驗使用的過氧化氫（H2O2），俗稱雙氧水，在自然情況下會隨著時間而慢慢分解成水和氧氣。在本實驗中，透過添加催化劑－碘化鉀（KI），使雙氧水分解速率加快，而快速產生大量的小氣泡，如火山爆發。利用碘化鉀催化過氧化氫的分解反應涉及兩反應，這兩個反應如反應式[1]和[2]所示，過氧化氫分解的總反應如反應式[3]所示：
H2O2(aq) + I−(aq) → H2O(l) + IO−(aq) [1]
H2O2(aq) + IO−(aq) → H2O(l) + O2(g) + I−(aq) [2]
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總反應：2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) [3]
● 本實驗加入碳酸鈉（Na2CO3），是為了去除反應所生成的碘（I2）。由於碘在鹼性環境（碳酸鈉溶液含OH–）中會產生自身氧化還原反應，以避免碘蒸氣的產生。其反應式如反應式[4]所示：
3D有趣實驗：大象牙膏 (Elephant Toothpastes)〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
前言
此實驗使用實驗室高濃度的雙氧水及家用洗碗精，加入催化劑（碘化鉀）大量筒後，立即快速地產生柱狀的許多泡沫，如火山爆發，更像擠出巨大的牙膏，給大象刷牙用。此實驗的戲劇性效果驚人，能提高學生學習的興趣及動手做實驗的意願。
實驗影片
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催化劑 (Catalyst)
國立臺灣大學化學系學士生陳佳翰/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
催化劑(Catalyst)又稱觸媒，是一種以改變反應途徑的方式來影響反應活化能，藉以增快或減慢化學反應，但反應前後卻質量不變的物質。例如：某催化 劑A能降低反應活化能30 kJ/mol，則根據阿瑞尼亞士方程計算，在體溫37℃(310 K)下，反應速率約增快113540倍。
催化劑可分為三大類：
1. 均相觸媒或勻相觸媒(homogeneous catalyst)。此類催化劑與反應系統同一相態如液相或氣相，觸媒和反應物能均勻混合，因此在催化過程中並沒有受到觸媒與反應物接觸表面積大小的限 制。常見的酸催化酯化反應(acid-catalyzed esterification)即為在有機酸溶液中添加些許硫酸作為催化劑，使得羧酸基團(C(=O)(OH))上C=O的氧原子被質子(H+)活化形成活化錯合體(activated complex)，醇的氧原子攻擊此活化錯合體中帶部份正電的碳原子，得到反應中間體(intermediate)，最後脫去一分子水得到酯類(圖一)。
圖一、酸催化酯化反應的反應機構(reaction mechanism)。
【高瞻特輯-化學催化反應】如何增進催化劑活性(Catalyst Activity)
日本早稻田大學室井髙城(Muroi Takashiro)教授撰寫/ 麻省理工學院材料系李祐慈博士責任編輯
【本系列文章譯自日本報導】
對化學家和化學工程師而言，發展出超高效率的催化劑正是他們最大的夢想。這個願望短期內恐怕仍無法實現，但至少現在我們已經掌握了許多資料，知道如何增進催化劑的活性。一步一步來，我們正朝著化學家的夢想邁進。
圖一：催化劑載體的形狀
金屬顆粒尺寸 (Metal Particle Size)
固態金屬催化反應中，化學反應是在奈米尺度的金屬表面進行。金屬顆粒越小，分散度越高，活性越大。市售鈀‧碳或鉑‧碳複合的催化劑顆粒尺寸約是直徑二至四奈米左右，亦即每個顆粒是由兩百到五百個原子聚集而成。我們的目標是合成出只由十三個原子立方最密堆積而成的最小顆粒。要達到這個目標，選擇恰當的金屬鹽類或金屬錯合物，以及找出最好的還原實驗條件是很重要的。一般而言，在液態氧化反應中，催化劑大小在十奈米左右活性最好。
自催化反應(Autocatalysis)
台北縣立三民高級中學化學科莊麗紋老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
在化學反應中，能改變反應速率而本身的組成和質量在反應後保持不變的物質，稱為催化劑。如果一個反應，它的反應產物能提高該反應速率，即反應產物能起催化作用，這個反應就被稱為自催化反應(autocatalysis)。
假設有一個二級自催化反應A + B→ 2B
反應速率方程式為 R=k [A][B]
A和B的濃度隨時間變化為
