第五章第五章 生活中的物質生活中的物質5-1 食品與化學

5-3 材料與化學

5-2 衣料與化學

5-4 藥物與化學

5-1 食品與化學5-1A 醣類

5-1B 蛋白質

5-1C 茶與咖啡

• 六大營養素– 水– 醣類– 脂肪– 維生素– 蛋白質– 礦物質

5-1 食品與化學

5-1A 醣類

醣 類醣 類組成 碳、氫、氧 Cm(H2O)n

組成 碳、氫、氧 Cm(H2O)n

俗稱 碳水化合物

俗稱 碳水化合物

分類 單醣 雙醣 多醣 人工甜味劑

分類 單醣 雙醣 多醣 人工甜味劑

功能 提供能量，每克葡萄糖提供 15.6 kJ

C6H12O6 + 6O2 6CO2+6H2O

功能 提供能量，每克葡萄糖提供 15.6 kJ

C6H12O6 + 6O2 6CO2+6H2O

呼吸光合

單醣 單醣 ((C6H12O6)3 種同分異構物

葡萄糖 (glucose)－水果、蜂蜜－血糖

葡萄糖 (glucose)－水果、蜂蜜－血糖

半乳糖 (galactose)－乳汁、乳製品－腦、組織的營養成分

半乳糖 (galactose)－乳汁、乳製品－腦、組織的營養成分

果糖 (fructose)－蘋果、蜂蜜－甜度：果糖＞葡萄糖

果糖 (fructose)－蘋果、蜂蜜－甜度：果糖＞葡萄糖

蔗糖

麥芽糖

乳糖

＋ 水水解

縮合葡萄糖＋果糖

葡萄糖＋葡萄糖

葡萄糖＋半乳糖

2 單醣－ 1 水 = 雙醣2 單醣－ 1 水 = 雙醣

C12H22O11

3 種同分異構物C12H22O11

3 種同分異構物

葡萄糖的聚合物存在肝、肌肉組織中

葡萄糖的聚合物存在肝、肌肉組織中

n=200~1000 葡萄糖直鏈澱粉：易溶於水支鏈澱粉：難溶於水

n=200~1000 葡萄糖直鏈澱粉：易溶於水支鏈澱粉：難溶於水

寡醣寡醣澱粉澱粉 纖維素纖維素 幾丁質幾丁質 肝醣肝醣

n=900~6000 葡萄糖存在植物體中含量最多的有機物

n=900~6000 葡萄糖存在植物體中含量最多的有機物

n 單醣－ (n-1) 水 = 多醣n 單醣－ (n-1) 水 = 多醣

(C6H10O5)n

非同分異構物(C6H10O5)n

非同分異構物

澱粉水解

澱粉澱粉水

酸 / 酵素 糊精糊精水酸 (H+) 麥芽糖麥芽糖

水酸 (H+) 葡萄糖葡萄糖

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

澱粉 葡萄糖

水解

例題 5-1

• 34.2 克蔗糖（分子量為 342 ）水解，可得多少克葡萄糖？

蔗糖 葡萄糖 果糖

34.2 克蔗糖342 克 / 莫耳

＝ 0.1 莫耳

0.1 莫耳

葡萄糖分子量為 180

產物葡萄糖為 18.0 克

解： C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

糖尿病缺乏胰島素，血糖偏高

糖尿病缺乏胰島素，血糖偏高

糖的替代品

人工甜味劑滿足甜味，不增加血糖濃度

人工甜味劑滿足甜味，不增加血糖濃度

糖精糖精 阿斯巴甜阿斯巴甜

分子式： C7H5NO3S

甜度是等重量蔗糖的 300 倍有致癌危險

分子式： C7H5NO3S

甜度是等重量蔗糖的 300 倍有致癌危險

分子式： C14H18N2O5

甜度是等重量蔗糖的 180 倍無糖可樂、無糖口香糖

分子式： C14H18N2O5

甜度是等重量蔗糖的 180 倍無糖可樂、無糖口香糖

例題 5-2

• 人體中的血糖過高會引起糖尿病，血糖過高是指血液中的哪種醣類的濃度太高？

解：葡萄糖

檢驗醣類

還原醣還原醣

澱粉澱粉 碘液碘液 藍黑色溶液藍黑色溶液 +

醣類醣類 濃硫酸濃硫酸 焦黑的碳焦黑的碳+

紅色 氧化亞銅(Cu2O)

紅色 氧化亞銅(Cu2O)

單醣雙醣 ( 蔗糖除外 )

單醣雙醣 ( 蔗糖除外 )

本氏液斐林試液本氏液斐林試液+

糖尿病的檢驗( 血糖偏高 )

糖尿病的檢驗( 血糖偏高 )

5-1B 蛋白質

蛋白質組成

蛋白質組成

主要元素 主要元素碳 (C) 、氫 (H)氧 (O) 、氮 (N)硫 (S) 、磷 (P)

碳 (C) 、氫 (H)氧 (O) 、氮 (N)硫 (S) 、磷 (P)

R C

H

NH2

C

O

OH

胺基胺基 羧基羧基

－ H2O－ H2O

C N

O

H

肽鍵 = 醯胺鍵

肽鍵 = 醯胺鍵

天然的胺基酸約有 20 種，最簡單的為甘胺酸天然的胺基酸約有 20 種，最簡單的為甘胺酸H C

H

NH2

C

O

OH

胺基酸 （單體）

胺基酸 （單體）

縮合聚合縮合聚合 蛋白質（聚合物）蛋白質

（聚合物）脫水脫水

構成動物細胞 ( 組織 ) 的主要物質 構成動物細胞 ( 組織 ) 的主要物質

蛋白質功能

蛋白質功能

生物體內催化劑 生物體內催化劑 酵素( 酶 )

酵素( 酶 )

誤食氯化汞 (HgCl2) 或其他重金屬，如：銀、鉛而中毒時，可因蛋白質加入而產生凝聚，因此可作為解毒劑

誤食氯化汞 (HgCl2) 或其他重金屬，如：銀、鉛而中毒時，可因蛋白質加入而產生凝聚，因此可作為解毒劑

解毒劑 解毒劑

熱量比較 熱量比較 醣類： 3.7 ( 仟卡 / 克 )

蛋白質： 4 ( 仟卡 / 克 )

脂肪： 9 ( 仟卡 / 克 )

醣類： 3.7 ( 仟卡 / 克 )

蛋白質： 4 ( 仟卡 / 克 )

脂肪： 9 ( 仟卡 / 克 )

例題 5-3

• 人類消化系統中的各種消化酶是屬於六大營養素的哪一種？

解：蛋白質

練習 5-1

• 下列何種物質是聚合物？ (A) 葡萄糖 (B) 蔗糖 (C) 蛋白質 (D) 纖維素 (E) 糖精

解： (C) (D)

科學家小傳 - 鮑林 (1901~199

4)• 從小對科學有興趣， 1925 年畢業於加州理工學院

• 化學領域重要成就– 提出化學鍵的鍵結理論– 確定蛋白質螺旋形立體結構，經由氫鍵將不同肽鍵結合在一起

– 1954 年獲得諾貝爾化學獎• 1962 年獲得諾貝爾和平獎，宣導原子彈對人類生存的威脅

5-1C 茶與咖啡

茶茶

分類 分類 發酵茶 紅茶半發酵茶 烏龍茶不發酵茶 綠茶

發酵茶 紅茶半發酵茶 烏龍茶不發酵茶 綠茶

成分特性 成分特性

纖維素 主要成分葉綠素嘌呤咖啡因 (C8H10N4O2) 使茶具有苦味

茶鹼 (C7H8N4O2) 興奮、利尿及強心作用

單寧 (鞣質 ) 使茶具有澀味 與 Fe2+ 形成藍黑色鞣酸亞鐵

纖維素 主要成分葉綠素嘌呤咖啡因 (C8H10N4O2) 使茶具有苦味

茶鹼 (C7H8N4O2) 興奮、利尿及強心作用

單寧 (鞣質 ) 使茶具有澀味 與 Fe2+ 形成藍黑色鞣酸亞鐵

咖啡咖啡

成分 成分 碳水化合物 主要成分油脂 咖啡香氣來源單寧蛋白質咖啡因 (caffeine)

碳水化合物 主要成分油脂 咖啡香氣來源單寧蛋白質咖啡因 (caffeine)

咖啡因結構式 咖啡因結構式 含氮的環形化合物含氮的環形化合物

5-2 衣料與化學

5-2A 常見衣料的成分及其特性

5-2B 肥皂與清潔劑

5-2A 常見衣料的成分及其特性

天然纖維 天然纖維

纖維種類纖維種類

人造纖維 人造纖維

植物纖維植物纖維

動物纖維動物纖維

棉、麻棉、麻

動物毛髮、蠶絲動物毛髮、蠶絲

合成纖維合成纖維

再生纖維再生纖維

耐綸、達克綸、奧綸耐綸、達克綸、奧綸

嫘縈（人造絲）、醋酸纖維嫘縈（人造絲）、醋酸纖維

主要成分 主要成分

植物纖維植物纖維

檢驗方式 檢驗方式

纖維素 (C6H10O5)n纖維素 (C6H10O5)n

加氯漂白 加氯漂白

材質特性 材質特性

加酸

加鹼

點火

加硫酸脫水呈黑色

耐鹼

不生臭味，生成 CO2及 H2

O

可漂白可漂白

柔軟、舒適透氣柔軟、舒適透氣

主要成分 主要成分

動物纖維動物纖維

檢驗方式 檢驗方式

加氯漂白 加氯漂白

材質特性 材質特性

加酸加酸

加鹼加鹼

點火點火

加硫酸脫水呈褐色到紫色加硝酸呈黃色

加硫酸脫水呈褐色到紫色加硝酸呈黃色

皺縮，不可在肥皂水中清洗皺縮，不可在肥皂水中清洗

捲曲、臭味（氨及硫化物）捲曲、臭味（氨及硫化物）

不可不可

彈性、保暖，但易發霉及蟲蛀彈性、保暖，但易發霉及蟲蛀

角質蛋白角質蛋白蠶絲： C 、 H 、 O 、N

蠶絲： C 、 H 、 O 、N

羊毛： C 、 H 、 O 、 N 、S

羊毛： C 、 H 、 O 、 N 、S

主要成分 主要成分

合成纖維合成纖維

檢驗方式 檢驗方式

加氯漂白 加氯漂白

材質特性 材質特性

加酸加酸

加鹼加鹼

點火點火

耐酸耐酸

耐鹼耐鹼

末端成球狀末端成球狀

耐綸：可 / 達克綸：不可耐綸：可 / 達克綸：不可

易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺透氣性差、易生靜電

易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺透氣性差、易生靜電

石油化學產品，有機分子聚合石油化學產品，有機分子聚合

耐綸 ( 聚醯胺 )耐綸 ( 聚醯胺 )

達克綸 ( 聚酯 )達克綸 ( 聚酯 )

奧綸 ( 聚丙烯晴 )奧綸 ( 聚丙烯晴 )

己二胺 /己二酸 聚合己二胺 /己二酸 聚合

乙二醇 / 對苯二甲酸 聚合乙二醇 / 對苯二甲酸 聚合

丙烯晴 聚合，合成羊毛丙烯晴 聚合，合成羊毛

主要成分 主要成分

再生纖維再生纖維 檢驗方式 檢驗方式

材質特性 材質特性

加酸加酸

加鹼加鹼

點火點火

耐酸耐酸

耐鹼耐鹼

末端成球狀末端成球狀

易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺透氣性差、易生靜電易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺透氣性差、易生靜電

醋酸纖維醋酸纖維

人造絲 (嫘縈 )人造絲 (嫘縈 )

纖維素 /乙酐纖維素 /乙酐

溶解纖維素後抽絲溶解纖維素後抽絲

例題 5-4

• 以化學組成說明植物纖維、動物纖維及合成纖維的差異？

解：植物纖維屬於多醣類中的纖維素 動物纖維屬於蛋白質 合成纖維是簡單有機分子聚合而成的聚合物

5-2B 肥皂與清潔劑

皂化反應皂化反應

油脂油脂

鹼性溶液( 如： NaOH)

鹼性溶液( 如： NaOH)

加熱至沸騰加熱至沸騰 冷卻至室溫冷卻至室溫 加入濃食鹽水加入濃食鹽水

鹽析作用鹽析作用

肥皂浮出液面(粗肥皂 )

肥皂浮出液面(粗肥皂 )

調整酸鹼值調整酸鹼值淨化淨化 添加香料、色素添加香料、色素

壓模、包裝壓模、包裝市售肥皂市售肥皂

肥皂的製備肥皂的製備

肥皂與清潔劑的化學結構

肥皂構造肥皂構造

長碳鏈的脂肪酸 鈉 /鉀

鹽

長碳鏈的脂肪酸 鈉 /鉀

鹽

清潔劑構造清潔劑構造

長碳鏈的烷苯磺酸 鈉 /鉀

鹽

長碳鏈的烷苯磺酸 鈉 /鉀

鹽親水基：肥皂、清潔劑中，帶電荷端易與水結合，稱為親水基親水基：肥皂、清潔劑中，帶電荷端易與水結合，稱為親水基

親油基：肥皂、清潔劑中，碳鏈部分易與油結合，稱為親油基親油基：肥皂、清潔劑中，碳鏈部分易與油結合，稱為親油基

肥皂與清潔劑的去污原理水的表面張力減小

油 / 水的乳化作用

水的表面張力減小

油 / 水的乳化作用

肥皂

硬水中清潔效能

加 酸

水解的酸鹼性

生物分解性

加入磷酸鹽

－ COO －與水作用 ( 水解 )呈弱鹼性 不能清洗動物纖維 (毛、絲織品 )

－ COO －與水作用 ( 水解 )呈弱鹼性 不能清洗動物纖維 (毛、絲織品 )

鈣肥皂 降低洗滌效果鎂肥皂 降低洗滌效果

鈣肥皂 降低洗滌效果鎂肥皂 降低洗滌效果

生成難溶性脂肪酸，降低洗滌效果生成難溶性脂肪酸，降低洗滌效果

微生物可分解，對環境污染小微生物可分解，對環境污染小

軟化硬水，提高清潔效果，但會造成水質優養化軟化硬水，提高清潔效果，但會造成水質優養化

合成清潔劑

硬水中清潔效能硬水中清潔效能

加 酸加 酸

水解的酸鹼性水解的酸鹼性

生物分解性生物

分解性

種 類種 類

－ SO3－不水解，呈中性

可清洗動物纖維 (毛、絲織品 )

－ SO3－不水解，呈中性

可清洗動物纖維 (毛、絲織品 )

清潔效果不變清潔效果不變

清潔效果不變清潔效果不變

軟性清潔劑：長碳鏈為直鏈，微生物可分解，生成酚 魚蝦死亡硬性清潔劑：長碳鏈有分枝，微生物不易分解，造成泡沫污染

軟性清潔劑：長碳鏈為直鏈，微生物可分解，生成酚 魚蝦死亡硬性清潔劑：長碳鏈有分枝，微生物不易分解，造成泡沫污染

陰離子型：含－ COO －或－ SO3－

陽離子型：含四級銨鹽殺菌馬桶清潔劑非離子型：不含陰、陽離子廚房清潔劑

陰離子型：含－ COO －或－ SO3－

陽離子型：含四級銨鹽殺菌馬桶清潔劑非離子型：不含陰、陽離子廚房清潔劑

例題 5-5

• 肥皂與清潔劑最大的差異為何？

解：(1) 肥皂易與水中的 Ca2+ 、 Mg2+離子產生白色沈澱，而清潔劑不會與水中的 Ca2+ 、 Mg2+離子作用。(2) 肥皂能被河、海中的微生物分解成有機小分子，不易造成污染，而含支鏈的清潔劑無法被微生物分解，較易造成污染。(3) 清潔劑經分解後，所產生的酚 (C6H5OH) 易導致河海中的魚、蝦類中毒死亡。

5-3 材料與化學5-3A 塑膠

5-3B 玻璃

5-3C 陶瓷磚瓦

5-3D 奈米材料

5-3A 塑膠

塑膠塑膠

聚合方式聚合方式

形成原理形成原理

加成聚合：單體直接形成聚合物，沒有其他物質生成加成聚合：單體直接形成聚合物，沒有其他物質生成

單體 ( 小分子 ) 聚合物 ( 高分子 )

單體 ( 小分子 ) 聚合物 ( 高分子 )

聚合

縮合聚合：通常由帶二個官能基的單體經化學反應生成聚合物及小分子，縮合聚合物小於原來單體質量的總和縮合聚合：通常由帶二個官能基的單體經化學反應生成聚合物及小分子，縮合聚合物小於原來單體質量的總和

n C=CHH

HH－ C － C

－HH

HH

( )n

乙烯聚乙烯

n (CH2)6H N

H

HN

H

+ n (CH2)4C

O

C

O

HO OH

H H

+OH(CH2)6H N

H

H

N

H

H

(CH2)4C

O

C

O

( )n

(2n-1) H2O

己二胺 己二酸

耐綸 66

常用塑膠的分類及用途 熱塑性塑膠 (1)分類 性質 種

類塑膠名稱

英文縮寫

聚合方式 用途

熱塑性塑膠

1.線狀分子結構

2. 高溫下分子較能自由運動

3.遇熱軟化，冷卻後凝固，可塑造成型

4. 可逆變化 ( 液態固態 ) ，是種物理變化

聚烯類

聚乙烯 PE 加成 塑膠袋、保鮮膜、塑膠玩具

聚丙烯 PP 加成 奶瓶、地毯、衣料

聚氯乙烯 PVC 加成

雨衣、硬塑膠水管、塑膠地板、電線外皮、保鮮膜(＜ 60 )℃

聚苯乙烯 PS 加成 塑膠餐盒 (保麗龍 ) ，使用

溫度＜ 100℃聚四氟乙烯

PTFE

加成 亦稱特夫綸 (鐵氟隆 ) ，不沾鍋的塗膜、絕緣體

塑膠玻璃 PMA 加成 亦稱壓克力，高透明物質，

如隱形眼鏡、飛機玻璃

常用塑膠的分類及用途 熱塑性塑膠 (2)分類 性質 種

類塑膠名稱

英文縮寫

聚合方式 用途

熱塑性塑膠

1.線狀分子結2. 高溫下分子較 能自由運動3.遇熱軟化，冷 卻後凝固，

可 塑造成型4. 可逆變化 ( 液

態 固態 ) ，

是種 物理變化

聚酯類

聚乙烯對苯二甲酸酯

PET 加成 寶特瓶

聚乙二醇對苯二甲酸酯

縮合 俗稱達克綸，由乙二醇與對苯二甲酸縮合脫水而成，可作為衣料、窗簾、錄音帶及人工血管及皮膚

聚醯胺類

耐綸 -66 縮合 由 1,6-己二胺及 1,6-己二酸縮合脫去水而成，所用的胺及酸各有 6個碳原子，因此稱為耐綸 -66 ，用於絲襪、漁網、釣魚線、網球拍線

常用塑膠的分類及用途 熱固性塑膠 分類 性質 塑膠

名稱英文縮寫

聚合方式 用途

熱固性塑膠

1網狀分子結構2 高溫下分子不能自 由運動3.遇熱不會軟化變形4.非可逆變化，是分 子構造發生變化 ( 化學變化 )

聚異戊二烯

( 天然橡膠 )

加成

汽車輪胎 ( 天然橡膠與硫粉共熱所得，具有彈性、不透水性以及遇熱不易軟化 )

尿素甲醛樹脂

UF 縮合 電器插頭、炊具把手

酚甲醛樹脂

(電木 )

PF 縮合 電器插頭、絕緣材料

環保塑膠 －塑膠添加藥劑，使其易被分解

添加劑 效用 應用

澱粉 掩埋後可加速細菌分解速度1.農業覆蓋布2.包裝袋

光催化劑 照光後可被分解

減少塑膠用量的方法 － 4R

減量使用(reduction)

減量使用(reduction)

重複使用(reuse)

重複使用(reuse)

回收(recyle)

回收(recyle)

再生(regeneration)

再生(regeneration)

以 布袋 /紙袋 取代塑膠袋以 布袋 /紙袋 取代塑膠袋

將可塑性塑膠製品分類回收，加熱分解後，重新聚合成新的塑膠品

將可塑性塑膠製品分類回收，加熱分解後，重新聚合成新的塑膠品

寶特瓶 玻璃纖維廢輪胎 操場跑道材料

寶特瓶 玻璃纖維廢輪胎 操場跑道材料

塑膠用品重複多次使用塑膠用品重複多次使用

科學家小傳 - 科立克 (1923~ )

• 1946 年獲得卡內基美農大學學士學位• 同年進入杜邦化學公司當臨時雇員

– 任職四十年中，獲得 17項美國國內與 86項國際性專利，都在聚合纖維的研究

– 最大成就 合成克維拉纖維 (Kevlar fiber) ，比鋼鐵強度大 5 倍，可用於防彈背心、海底電纜外殼、海上快艇材料

• 1981 年獲得榮譽博士學位• 榮獲美國化學學會科學創作獎

例題 5-6

• 本節所提到的聚合方式有幾種？試舉例說明。

解：兩種(1) 加成聚合，如 PE 、 PP 、 PS 、 PVC… 等。(2) 縮合聚合，如聚酯塑膠、耐綸…等。

例題 5-7

• 簡述減少塑膠及橡膠污染的四大重要方法？

解：(1) 減量使用(2) 重複使用(3) 回收(4) 再生

練習 5-2

• 常見的保麗龍免洗餐具是由何種單體聚合而成？

解：苯乙烯

5-3B 玻璃(1)

玻璃玻璃

成分成分 矽酸鈉 (Na2OxSiO

2)

矽酸鈣 (CaOxSiO2)

矽酸鈉 (Na2OxSiO

2)

矽酸鈣 (CaOxSiO2)

添加氧化鈷 (CoO) 藍色添加二氧化錳 (MnO2) 紫色

添加氧化亞鐵 (FeO) 綠色添加三氧化二鐵 (Fe2O3) 黃色

添加二氧化錫 (SnO2) 非透明狀

添加氧化鈷 (CoO) 藍色添加二氧化錳 (MnO2) 紫色

添加氧化亞鐵 (FeO) 綠色添加三氧化二鐵 (Fe2O3) 黃色

添加二氧化錫 (SnO2) 非透明狀

製備製備

顏色顏色

碳酸鈉 / 碳酸鈣 + 矽砂 玻璃Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2

碳酸鈉 / 碳酸鈣 + 矽砂 玻璃Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2

Δ

Δ

Δ

5-3B 玻璃(2)

玻璃玻璃

性質性質

用途用途

過冷溶液 非晶形物質原子排列不規則無固定熔點過冷溶液 非晶形物質原子排列不規則無固定熔點

種類 添加物 性質 用途鉀玻璃

(硬玻璃 )K2O

無色、熔點高，對化學藥品抵抗力強

化學器皿

鉛玻璃( 水晶玻璃

)PbO

容易塑形，對光線折射率大

稜鏡、透鏡及光學儀器

硼玻璃(Pyrx玻璃

)B2O3

質硬、熔點高、膨脹率小、耐腐蝕及溫度激變

燈泡、化學器皿、烹飪用具

耐酸不耐鹼，易被強鹼腐蝕SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O

耐酸不耐鹼，易被強鹼腐蝕SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O

高溫的磷酸與氫氟酸亦會腐蝕玻璃SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

高溫的磷酸與氫氟酸亦會腐蝕玻璃SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O

5-3C 陶、瓷、磚、瓦

陶瓷磚瓦陶瓷磚瓦

原料原料

製備製備

高嶺土 (46.5% SiO2 、 39.5% Al2O3 、 14% H

2O)

瓷：高嶺土 + 長石 + 矽砂 (1280～ 1435 )℃

陶：高嶺土 + 氧化鐵 (III) + 二氧化鈦 (1150 ～ 1300 )℃

磚：高嶺土 + 氧化鐵 (III) ( ～ 1350 )℃

瓦：高嶺土 + 氧化鐵 (III) (800 ～ 950 )℃

瓷：高嶺土 + 長石 + 矽砂 (1280～ 1435 )℃

陶：高嶺土 + 氧化鐵 (III) + 二氧化鈦 (1150 ～ 1300 )℃

磚：高嶺土 + 氧化鐵 (III) ( ～ 1350 )℃

瓦：高嶺土 + 氧化鐵 (III) (800 ～ 950 )℃

原理：高溫燒結原理：高溫燒結

色澤色澤 顏色愈紅， Fe3+ 的含量愈高 磚瓦＞陶＞瓷顏色愈紅， Fe3+ 的含量愈高 磚瓦＞陶＞瓷

精密陶瓷精密陶瓷

釔鋇銅氧化物 (YBa2Cu3O7) 高溫超導體氮化硼、氮化矽 耐高溫陶瓷引擎碳化矽 切割、研磨材料

釔鋇銅氧化物 (YBa2Cu3O7) 高溫超導體氮化硼、氮化矽 耐高溫陶瓷引擎碳化矽 切割、研磨材料

例題 5-8

• 玻璃、陶瓷及磚瓦等都以矽砂為共同原料，由此可推斷此三種建築材料都含有哪些元素？

解：矽 (Si) 、氧 (O)

5-3D 奈米材料

奈米材料奈米材料

定義定義

奈米為長度單位， 1奈米 (nm) = 10-9 公尺(m)

奈米為長度單位， 1奈米 (nm) = 10-9 公尺(m)

特性特性

當組成原子集團的原子或分子，其長、寬或高的長度至少有一個介於 1~100 nm ，則此原子集團形成的材料稱為奈米材料

當組成原子集團的原子或分子，其長、寬或高的長度至少有一個介於 1~100 nm ，則此原子集團形成的材料稱為奈米材料

傳統材料稱為塊材 (bulk materials)傳統材料稱為塊材 (bulk materials)

表面效應：表面積、活性，奈米金粒子可作為催化劑，可將 CO轉化為 CO2

表面效應：表面積、活性，奈米金粒子可作為催化劑，可將 CO轉化為 CO2

小尺寸效應：奈米表面的原子密度，導致物理及化學性質發生變化 小尺寸效應：奈米表面的原子密度，導致物理及化學性質發生變化

量子效應：原子受到鄰近原子的影響減少，電子能階呈非連續化及能隙變寬的現象 量子效應：原子受到鄰近原子的影響減少，電子能階呈非連續化及能隙變寬的現象

奈米碳管

奈米碳管奈米碳管

發現發現

性質性質

日本 飯島澄男 碳電弧放電法合成 C60 時發現針狀物，即為奈米碳管 ( 簡稱 CNT)

日本 飯島澄男 碳電弧放電法合成 C60 時發現針狀物，即為奈米碳管 ( 簡稱 CNT)

以 sp2 的方式鍵結成單層或多層的石墨層，捲曲成直徑 1~50 nm 的中空管狀結構以 sp2 的方式鍵結成單層或多層的石墨層，捲曲成直徑 1~50 nm 的中空管狀結構

具有金屬與半導體性質具有金屬與半導體性質

彈性佳、重量輕，張力強度＞鋼絲百倍彈性佳、重量輕，張力強度＞鋼絲百倍

用途用途

電路導線、開關電路導線、開關

平面顯示器平面顯示器

電子顯微鏡探針電子顯微鏡探針

光纖材料光纖材料

奈米光觸媒－二氧化鈦

光觸媒光觸媒

原理原理

二氧化鈦

二氧化鈦

紫外光 (波長 387.5 nm)照射下，將吸附在二氧化鈦表面的 H2O及 O2 形成活性物質，進一步分解有機污染物，產生 CO2 、 H2O… 等無毒性小分子

紫外光 (波長 387.5 nm)照射下，將吸附在二氧化鈦表面的 H2O及 O2 形成活性物質，進一步分解有機污染物，產生 CO2 、 H2O… 等無毒性小分子

反應過程

反應過程

許多半導體材料都具有光觸媒特性 二氧化鈦 (TiO

2)

性質穩定、無毒性、價格便宜

許多半導體材料都具有光觸媒特性 二氧化鈦 (TiO

2)

性質穩定、無毒性、價格便宜晶體結構：金紅石相 /銳鈦礦相 銳鈦礦相具有光觸媒活性 晶體結構：金紅石相 /銳鈦礦相 銳鈦礦相具有光觸媒活性

5-4 藥物與化學

5-4A 胃藥

5-4B 消炎劑

5-3C 止痛劑

5-3D 香菸與毒品

5-4 藥物與化學• 藥物劑量

–即是用藥的份量，一般均載明在包裝上– 同一藥物對不同疾病，使用劑量亦不同–通常指 18～ 60歲的成人的有效治療份量– 60歲以上老年人的劑量應為一般成人的 3/4

–兒童劑量• 標示於包裝• 換算公式

兒童重量 (Kg)

成人平均體重 (~55 Kg)

成人劑量

5-4A 胃藥

胃藥胃藥種類種類

胃痛胃痛

胃中鹽酸或乳酸分泌過多，導致胃潰瘍或胃痙攣胃中鹽酸或乳酸分泌過多，導致胃潰瘍或胃痙攣

制酸劑，功用有中和胃酸、吸收胃液、抑制胃酸分泌及防止 胃 /十二指腸 潰瘍制酸劑，功用有中和胃酸、吸收胃液、抑制胃酸分泌及防止 胃 /十二指腸 潰瘍胃藥胃藥

種類 碳酸氫鈉 碳酸鈣碳酸鎂 氫氧化鋁 氫氧化鎂

化學式 NaHCO3

CaCO3

MgCO3 Al(OH)3 Mg(OH)2

溶解度及藥效

易溶於水速效型

難溶於水長效型

難溶於水長效型

難溶於水長效型

副作用 中和產生 CO2 易脹氣

中和產生 CO2 易脹氣

便秘、噁心及嘔吐

不會脹氣但有輕瀉

5-4B 消炎劑

消炎劑

消炎劑

定義定義 抑制 / 消滅 病原微生物的化學治療藥劑抑制 / 消滅 病原微生物的化學治療藥劑

種類種類

肺炎、霍亂、尿道炎…梅毒、葡萄球菌感染…適用症狀

抑制 / 消滅 微生物成長抑制細菌繁殖功用

微生物培養化學合成來源

青黴素 (盤尼西林 )

四環素利福黴素 治療肺結核對胺苯磺醯胺類 ( 不同取代

基 R ，形成一系列磺胺劑 )

常見型式

抗生素磺胺劑種類

H2N S

OO

NHR

止痛劑

止痛劑

定義定義

種類種類阻斷神經傳導，使其失去知覺的藥劑阻斷神經傳導，使其失去知覺的藥劑

5-4C 止痛劑

種類 非麻醉型 麻醉型

名稱 阿司匹靈(乙醯柳酸 )

普拿疼(乙醯胺基酚 )

鴉片嗎啡古柯鹼結

構式

功用退燒止痛，因本身呈酸性，可與胃藥Al(OH)3 ，減少胃出血機率

退燒止痛，服用過量易傷肝

麻醉劑，易造成幻覺及上癮

NH C

O

HO CH3COOH

O C

O

CH3

5-4D 香菸與毒品(1)

香菸有害成分 特性及症狀

尼古丁 分子式 C10H14N2 ，能使中樞及末稍神經興奮、血壓升高，是香菸成癮主要物質

焦油 咖啡色黏性物質，易引起呼吸器官病變，引發癌症一氧化碳 阻礙血紅素與氧氣結合，造成缺氧

N

N

CH3

尼古丁

5-4D 香菸與毒品(2)

毒品分類 植物性 合成名稱 大麻 嗎啡 海洛因 安非他命 搖頭丸

分子式 C21H30O2 C17H19NO3 C21H23NO5 C9H13N C9H13N

特性 產生幻覺焦慮偏執及妄想，長期服用破壞腦、肺及免疫系統

外科手術止痛劑，由罌粟果實提煉，麻痺疼痛、催眠及精神恍惚

嗎啡加工製成，化學結構類似嗎啡，但更易上癮

促使心跳加快、精神恍惚、妄想、急躁及體重減輕

引起高燒不退、胸痛、突發惡性高血壓及肝衰竭

例題 5-9

• 吸菸時所產生的物質，何者具有致癌性？何者令人成癮？

解：致癌－焦油 成癮－尼古丁

例題 5-10

• 試列舉一些目前市面上常售的藥物？

解：消炎藥、止痛藥、胃藥、感冒藥、抗生素、心臟病、降血壓的藥物

• 服食之後會不由自己搖起頭來，故此得名。內含 MDMA (3,4-methylene-dioxymethamphetamine) ，結構與安非他命類似，屬於中樞神經興奮劑

• 亦稱快樂丸、亞當、狂喜、忘我及綠蝴蝶等名稱

• 具成癮性，吸食後會產生幻覺、興奮感，但易造成體溫過高、痙攣甚至引發呼吸衰竭而死亡

• 長期服用會造成憂鬱、記憶力衰退及妄想等症狀，是濫用程度最高的第一級藥物

科學報導 - 搖頭丸