第五章
生活中的物質
一.人類的食、衣、住、行、育、樂離不開化學。生命中的物質如，醣、脂肪、蛋白質是化學 物質；呼吸、消化、運動等生命現象也與化學有關。 二.人類生活的必需品都是經過化學方法製造，化學技術造福了人類。 1.利用煤炭或木材為燃料，以鐵、銅、銀等金屬為器具，進而將米、水果、高梁發酵為酒 2.利用棉、麻或羊毛為衣料。 3.利用石油製造塑膠、耐綸等日常用品。 4.利用化學方法合成藥品。 三.化學品的使用不當或過度濫用，也危害人類健康。 1.導致環境汙染的化學物質任意丟棄。 2.成癮性藥物的亂用。 5 - 1 食物與化學 人體為了維持生命，必須攝取食物，食物中所含的營養成分，可構成身體的器官組 織；調整身體各種機能及產生活動所需的能量。而人體所需的營養素有醣類、蛋白質、脂 肪、無機鹽及維生素等五種，當然水與空氣也是人體必需的物質。 一.醣類：是碳氫氧的化合物，因其中氫氧原子數剛好為 2：1，具有Cm(H2O)n的化學式，故又稱為碳水化合物。但亦有例外，如 1.去氧核糖為碳水化合物，但其分子式為C5H10O4。 2.醋酸的分子式雖為C2(H2O)2，但不屬於碳水化合物。 二.醣的來源：來自於植物的光合作用。綠色植物在葉綠素的作用下，將空氣中的二氧 化碳及由根部吸收的水分，藉太陽光合成葡萄糖。反應方程式如下： 6CO2 6H2O C6H12O6 6O2 h 三.醣的分類：通常分為單醣類、雙醣類、多醣類，而寡糖則是雙醣到十醣的統稱。 1.單醣：最簡單的醣類，不能再被水解。如葡萄糖、果糖、半乳糖等都是單醣，均易溶 於水，有甜味，它們有共同的分子式C6H12O6，但具有不同的結構式，屬於同分 異構物，如下所示： 葡萄糖 半乳糖 果糖 (1)葡萄糖是提供細胞代謝所需能量的主要來源。 (2)血液中的葡萄糖稱為血糖，人體正常血液中約含 0.1%的血糖，血糖濃度太高或 太低，對身體都會產生不良影響。 (3)果糖存於蜂蜜和果實中，是近代製糖工業的重要產物，也是近年來流行的一大調 味品。 (4)工業製法是利用酵素將玉米糖漿轉換成果糖糖漿，以增進果醣產量。 (5)半乳糖是哺乳類乳汁中的主要醣類，是腦組織中的一種成分，對嬰兒時期腦部發 育有極重要的影響。 2.寡糖： (1)由
n
個單醣分子失去n1個水，所得的醣類，而n2~10。 (2)常見的寡糖有蔗糖、麥芽糖、棉子糖(葡萄糖、果糖、半乳糖各一個分子脫水)、水蘇糖 水(一分子葡萄糖，一分子果糖及二分子半乳糖脫水)。 3.雙醣類：雙醣類是兩分子的單醣結合後失去一分子的水而產生。雙醣大都可溶於水， 屬於具有甜味的結晶性物質，在少量無機酸的催化下，可水解生成單醣；主要有蔗 糖、麥芽糖、乳糖，其分子式均為C12H22O11，故屬於同分異構物。 反應式如下：O H O H C O H C6 12 6 12 22 11 2 2 。 (1)蔗糖是由葡萄糖和果糖結合失去一分子水而成，曾是臺灣的一重要農產品，為 日常生活中甜味的主要來源；蔗糖水解可生成葡萄糖和果糖。水解反應方程式如 下： ) ( ) ( 6 12 6 6 12 6 2 11 2 2 12H O H O C H O 葡萄糖 C H O 果糖 C H 。 (2)麥芽糖俗稱飴糖，可由澱粉水解或由兩分子葡萄糖結合失去一分子水而得。純的麥 芽糖為白色針狀晶體，易溶於水，可作為食品添加物，甜味不及蔗糖。一分子麥 芽糖水解可得二分子葡萄糖。水解反應方程式如下： ) ( 2 6 12 6 2 11 2 2 12H O H O C H O 葡萄糖 C H 。 (3)乳糖是由葡萄糖和半乳糖結合後失去一分子水而得，為無色晶體，甜味遠不及 蔗糖，是動物乳汁中的主要醣類。乳糖水解生成葡萄糖及半乳糖。水解反應方程 式如下： ) ( ) ( 6 12 6 6 12 6 2 11 2 2 12H O H O C H O 葡萄糖 C H O 半乳糖 C H 。 4. 多 醣 類 ： 多 醣 類 是 由 許 多 單 醣 脫 水 結 合 而 成 的 聚 合 物 ， 分 子 式 可 用 OH O H C H( 6 10 5)n 或(C6H10O5)n來表示。重要的多醣類有澱粉、纖維素、肝糖， 其中澱粉及肝糖是由
葡萄糖聚合而成，纖維素則是由 葡萄糖聚合而成。 (1)澱粉是植物經光合作用合成並儲存於細胞中，存在於米麥、玉米等種子及馬鈴薯 甘薯等植物的塊莖或球根中，是人類的重要食物。澱粉為白色粒狀粉末，顆粒形 狀及大小隨植物種類及產地而異。澱粉受稀酸或糖化酵素作用，則可水解反應， 依序生成糊精、麥芽糖、葡萄糖，葡萄糖經酵母菌的作用發酵生成酒精，故澱粉 為製造酒精的原料。 (2)澱粉遇到碘溶液就會顯出藍色，可用碘溶液檢驗澱粉的存在。 (3)其結構如圖5 1 。 圖5 1 澱粉的結構 (4)纖維素是構成植物細胞壁及枝幹的主要成分，棉花中的纖維幾乎是純的纖維素。 (5)纖維素不溶於水及酒精等普通溶劑，在濃氫氧化鈉溶液中加熱就會膨脹起來， 在濃硫酸中會溶解，若隨即加熱煮沸，就生成葡萄糖溶液。 (6)纖維素不能被人體消化液中的胃所消化，但可促進胃腸蠕動，幫助排泄。 (7)其結構如圖5 2 。圖5 2 纖維素的結構 (8)肝糖多存於動物的肝臟與肌肉中，肝糖受酸的作用可分解為葡萄糖。人體中的葡萄 糖往往在肝臟，肌肉中聚合成肝糖，以便儲藏。它能在最短時間提供動物所需的 能量。 5.人工甜味：我們平常食用的糖，經消化後由血管傳至各組織的細胞中，而胰臟分泌 胰島素，將血液中的葡萄糖轉藏於各組織細胞中，若缺乏足夠的胰島素，則血液中 過多的葡萄糖會經由腎臟與尿液同時排出，而罹患糖尿病。人工甜味既可滿足人們 對甜味的追求，又不增加葡萄糖在血液中的濃度，因此在食品中的使用量漸多，常 見人工甜味有糖精(saccharin)、阿斯巴甜(aspaartame)。 (1)糖精：分子式為C7H5NO3S，甜度為等重蔗糖的300 倍，唯甜中帶苦。由於動物 實驗的結果證實餵食高劑量的糖精，會使老鼠致癌，因此糖精使用量日益減少。 (2)阿斯巴甜：分子式為C14H18N2O5，甜味為等重蔗糖的180 倍，因其結構與蛋白 質相似，人體使用後不會產生太多的能量，目前有取代糖精而成為最廣泛使用 的人工甜味。多用於無糖可樂與無糖口香糖中。 <同分異構物> 分子式相同，但結構式不同的的化合物，稱為同分異構物。 <例如>：葡萄糖、果糖、半乳糖的分子式均為C6H12O6。 甲醚與乙醇分子式均為C H O2 6 。 1.下列有關醣類的敘述中，正確的是 (A)分子式為Cm(H2O)n者皆為醣類 (B)含C 、 H O的化合物皆為醣類 (C)醣類都有甜味 (D)醣類是具有羥基(OH)的醛類或酮類。 2.人體能量的主要來源是 (A)醣類 (B)脂肪 (C)蛋白質 (D)維生素。 3.下列關於葡萄糖的敘述中，正確的是 (A)生物體中葡萄糖的氧化是屬於放熱反應(B)果 糖與葡萄糖的分子式不同，但是碳、氫、氧的原子數均相同 (C)葡萄糖是碳原子與水 分子結合而成的化合物，所以稱之為碳水化合物 (D)葡萄糖是單糖，蔗糖是雙糖， 所以葡萄糖的分子量是蔗糖的一半。(91 學測)
4.下列各項敘述中，正確的是 (A)醣類的分子式皆可用Cm(H2O)n來表示 (B)醣類分子 中，氫氧原子數比不一定是2：1 (C)乙酸的分子式為C2H4O2，故為醣類 (D)去氧 核糖分子式為C5H10O4，所以不是醣類。 5.下列各組化合物中，不屬於同分異構物的是 (A)葡萄糖與果糖 (B)麥芽糖與蔗糖 (C)澱 粉與纖維素 (D)蔗糖與乳糖。 6.下列各種化合物中，不能被水解的是 (A)果糖 (B)乳糖 (C)澱粉 (D)肝糖。 7.下列各種物質中，水解後可得葡萄糖的有 (A)蔗糖 (B)麥芽糖 (C)乳糖 (D)澱粉 (E)果糖。 四.蛋白質：存在於動植物體的含氮有機化合物。構成生物體的最小單位是細胞，構成 細胞的物質為原生質，而原生質的基本成分則大部分是蛋白質，因此蛋白質有『生 命的基石』之稱。 五.蛋白質的生成：植物利用二氧化碳、水、氨、無機鹽合成蛋白質，大多存於種子中， 如花生，黃豆等。 六.動物的蛋白質： 1.動物無法自行合成蛋白質，但又不可缺少胺基酸，必須仰賴外界供應，稱為“必需 胺基酸”。
2.動物從食物中攝取蛋白質，經消化吸收後合成自身的蛋白質，並產生熱能，以表現 生命現象。 3.動物體內的蛋白質一部分成為溶液存於血液中，其餘大多構成身體的組織，如肌膚、 羽毛、角等。 七.蛋白質的組成： 1.蛋白質含碳、氫、氧、氮、硫及磷等元素。 2.蛋白質是高分子的聚合物，構成蛋白質的基本單位是胺基酸(其結構式如圖5 3 )。各 種胺基酸因種類不同，所表現的性質也不同，最簡單的胺基酸是甘胺酸，化學式為 COOH NCH H2 2 ，其結構式如圖5 4 。 3.人類消化系統中的酵素，其成分是蛋白質。 圖5 3 胺基酸結構 圖5 4 甘胺酸結構 八.蛋白質的性質： 1.可溶於水的蛋白質，其溶液受熱會凝固。 2.蛋白質溶液加入氯化汞會凝聚，故誤食氯化汞或其他重金屬，常以蛋白質為解毒劑。 例如，銀、鉛等而中毒時。 3.蛋白質在空氣中久放會因細菌作用而腐敗，產生硫化氫、氨、硫醇等臭氣及有毒的屍 鹼。食用腐敗食物而中毒，大多由屍鹼引起，屍鹼的學名是戊二胺，其化學式為 2 5 2 2N(CH ) NH H 。 4.酵素是生物體中的催化劑，其基本成分是蛋白質。 5.蛋白質的檢驗：蛋白質與硝酸共熱即成呈黃色，若再加入氨水致溶液呈鹼性時，則 呈橙色。 九.蛋白質的水解與聚合：可利用下列方程式來表示。 7.下列那各種纖維中，是由蛋白質所組成的是 (A)棉 (B)麻 (C)蠶絲 (D)耐綸。 (C)
8.下列有關蛋白質的敘述中，錯誤的是 (A)蛋白質是由
-
胺基酸聚合而成 (B)蛋白質 遇熱會凝固 (C)蛋白質是一純物質 (D)其主要作用在構成組織、肌肉。 9.誤食鉛汞鹽中毒後，應採用的應急措施為 (A)服用大量葡萄糖水 (B)服用大量牛奶 (C) 服用大量雞蛋清 (D)服用大量醋 (E)服用大量沙拉油。 10.下列何種溶液可鑑別一件織物是真絲或人造絲？ (A)濃硫酸 (B)濃硝酸 (C)濃鹽酸 (D) 氫氧化鈉。 11.下列各種物質中，其主要成分是蛋白質的有 (A)毛髮 (B)指甲 (C)肌肉 (D)植物細胞壁 (E)皮膚。 12.下列關於蛋白質的敘述中，正確的有 (A)最簡單的蛋白質是由戊二胺所形成的 (B)汞 中毒可用蛋白質解毒 (C)蛋白質與濃硝酸共熱呈綠色 (D)蛋白質皆可溶於水。 十.飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸：天然的脂肪酸含偶數個碳原子，且約在12~ 20間，其 中以16 及 18 個碳原子最多。 1.飽和脂肪酸：脂肪酸中，兩個碳原子間以單鍵結合者，稱之為飽和脂肪酸。 2.不飽和脂肪酸：脂肪酸中，兩個碳原子間以雙鍵結合者，稱之為不飽和脂肪酸。 十一.油脂：1.組成：油脂是甘油與脂肪酸形成的脂肪酸甘油酯，其反應方程式如下。 2.分類： (1)脂肪：在常溫下，呈固態的油脂稱脂肪，大多由飽和脂肪酸形成，熔點較高， 較安定。多含於皮下、肌肉、骨髓表面，形成脂肪組織。如，牛脂、豬油。 (2)油：在常溫下，呈液態的油脂稱為油，含較高比例的不飽和脂肪酸，熔點較低， 大多數存於種子中。如，魚肝油、花生油。 3.性質： (1)是一種混合物，無一定的熔點。 (2)精製的油脂無臭無味。 (3)難溶於水，可溶於苯、酒精、乙醚、氯仿等有機溶劑。 (4)油脂的氫化：不飽和脂肪酸的油脂可在催化劑作用下加氫，使成飽和脂肪酸的 油脂，所得到的油脂稱為人造脂肪或硬化油。 (5)皂化作用：油脂在氫氧化鈉等鹼性溶液中水解的反應，產生脂肪酸的鈉鹽及甘 油，稱為皂化。 (6)油脂的酸敗：油脂在空氣中可被氧化成黃色，產生特殊氣味，並呈酸性，稱為 油脂的酸敗。 (7)碘價：不飽和脂肪酸的甘油酯能與碘反應，油脂的碘價即指每百克油脂所能吸 收碘的克數，由碘價能知油脂所含不飽和脂肪酸的程度。 13.下列油脂中，具有最大碘價的是 (A)奶油 (B)癸花油 (C)豬油 (D)橄欖油。 14.下列有關脂肪的敘述中，錯誤的是 (A)是一種高級脂肪酸的甘油酯的混合物 (B)有固 定的熔點 (C)含飽和脂肪酸較多者為脂肪 (D)植物油含較多的不飽和脂肪酸。 15.下列各項敘述中，正確的是 (A)碳數相同的油和脂肪是同分異構物 (B)碳數相同的油 和脂肪是同一種物質 (C)油與脂肪都是酯類 (D)油是純物質，脂肪是混合物。
16.碘價是指含下列何種物質存在的程度？ (A)碘 (B)不飽和脂肪酸 (C)飽和脂肪酸 (D)甘 油。
17. 下 列 各 種 羧 酸 中 ， 無 法 形 成 油 脂 的 是 (A)C15H31COOH (B)C16H31COOH (C) COOH H C17 33 (D)C17H35COOH 。 十二.茶： 1.是我國傳統文化的重要產物，茶道近來亦為中外時尚，它是由茶樹的嫩葉和嫩芽經 加工製成。 2.茶的品種與製法：依製法不同，可分為不發酵茶、半發酵茶及發酵茶。 (1)綠茶屬不發酵茶，採直接烘製；氣味清香且顏色較淡。 (2)紅茶屬發酵茶，顏色較深。 (3)烏龍茶則在兩者之間，屬半發酵茶。 3.茶葉中主要成分有咖啡因、鞣酸(單寧酸)、揮發油、灰分(含錳、鉀、磷酸)及少量維生 素 B 、C 等。 十三.咖啡： 1.為咖啡樹的種子咖啡豆經加工製造而成的飲料。 2.咖啡的主要成分有咖啡因、鞣酸、揮發油、糖分、蛋白質、脂肪等。 3.茶水中的鞣酸，可利用亞鐵離子(Fe2)來檢驗，因鞣酸與亞鐵離子作用生成藍黑 色的鞣酸亞鐵。 十四.咖啡因： 1.咖啡因是一種結構類似嘌呤的一種植物鹼， 分子式為C H O N8 10 2 4，其結構是如圖5 5 。 2.咖啡因的藥理作用可使警覺性提高、思想 圖5 5 咖啡因結構式 敏銳；有提神的作用，在醫藥上可供做興奮劑及利尿劑之用。 3.咖啡、茶、可可豆中均含有咖啡因，含一個結晶水的咖啡因為針狀結晶，在空氣中會 風化，易溶於熱水。 4.咖啡因用量大，大部分供做清涼飲料的添加物。
5.飲用過量的咖啡因可導致增加心跳速率，造成心律不整，致死量為 10 克，平常人每 天飲用6 杯以上，若突然停止飲用，會產生嗜眠、暴躁、頭疼等現象。 18.下列各種物質中，為茶與咖啡的共同成分是 (A)咖啡因 (B)鞣酸 (C)揮發油 (D)蛋白質 (E)脂肪。 19.下列有關咖啡因的敘述中，正確的是 (A)結構與膘呤相似 (B)有提神的功效 (C)可作 利尿劑 (D)長期飲用有上癮之虞 (E)茶、可樂的飲料中，都含咖啡因。 20.咖啡與茶中的何種成分有利尿作用？ (A)咖啡因 (B)鞣酸 (C)揮發油(B)灰分。 21.下列各種醣類中，分子量的大小順序式如何？ (甲)葡萄糖(C6H12O6) (乙)麥芽糖(C12H22O11) (丙)澱粉((C6H10O5)n) (丁)纖維素((C6H10O5)n) 22.米酒釀製的過程中，米中的澱粉轉變成酒精的過程中，不會出現下列何種物質？ (A)糊精 (B)葡萄糖 (C)麥芽糖 (D)果糖。 23.下列各種物質中，加熱時會固化且燃燒時會產生有臭味的含氮化合物是 (A)澱粉(B)
牛脂 (C)蛋白質 (D)乳糖。(96 學測) 24.由實驗得知，50 公克的玉米油需要 44 公克的碘才能使之飽和，則該玉米油的碘價 是多少？ <Homework 5-1> 1.雙糖或澱粉水解後有機會得到葡萄糖，試問下列物質水解後，欲得到9.0g的葡萄糖， 則需要多少克？ (1)多少克的蔗糖？(17.1g) (2)多少克的麥芽糖？(8.55g) (3)多少克的澱粉？(8.1 )g 2.醣類中，甜味最佳的是 (A)果糖 (B)蔗糖 (C)葡萄糖 (D)麥芽糖。(A) 3.人工甜味中的阿斯巴甜，其化學結構與下列何種物質相似？ (A)葡萄糖 (B)果糖 (C)蛋 白質 (D)脂肪。(C) 4.下列那一種糖可在最短時間內提供能量？ (A)果糖 (B)乳糖 (C)葡萄糖 (D)肝糖。(D) 5.下列各種物質中，水解後可得到葡萄糖的有 (A)蔗糖 (B)肝糖 (C)麥芽糖 (D)乳糖 (E)蛋 白質。(ABCD) 6.下列各組化合物中，屬於同分異構物的是 (A)果糖、麥芽糖 (B)澱粉、纖維素 (C)半乳糖、 乳糖 (D)乳糖、蔗糖。(D) 7.植物性食物中含量最多的營養素是 (A)醣類 (B)蛋白質 (C)脂肪 (D)維生素。(A) 8.有生命基石之稱的物質是 (A)醣類 (B)蛋白質 (C)維生素 (D)脂肪。(B) 9.構成蛋白質的基本單位是 (A)葡萄糖 (B)胺基酸 (C)脂肪酸 (D)礦物質。(B) 10.構成蛋白質的胺基酸中，最簡單的是 (A)甘胺酸 (B)麩胺酸 (C)醋酸 (D)葡萄糖酸。(A) 11.組成蛋白質的主要元素 (A)C (B) H (C)O (D)N (E)S 。(ABCDE)
12.蛋白質腐敗後，可能產生下列哪些物質？ (A)硫化氫 (B)氨 (C)硫醇 (D)氧氣 (E)屍鹼。 (ABCE) 13.下列物質中，屬於純物質的是 (A)石油 (B)甘油 (C)豆油 (D)橄欖油。(B) 14.有些人飲用咖啡後，精神亢奮，是因為咖啡中含有下列何項物質？ (A)單寧酸 (B)咖 啡因 (C)揮發油 (D)糖分。(B) 15.欲檢驗茶水中含有鞣酸，可用下列何種試劑？ (A)碘液 (B)Fe2 (C)Ag (D)Pb2。 (B)
16.若以地下水沖泡茶葉，發現茶水的色澤較深，則知此地下水含有 (A)K (B) Fe2 (C)Ca2 (D)Mg2。(B) 17.下列何種飲料是以植物的種子，混合配料烘焙研磨而成？ (A)綠茶 (B)仙草 (C)咖啡 (D)烏龍茶。(C) 18.下列飲料中，何者含最多量的咖啡因？ (A)茶 (B)調和咖啡 (C)可樂 (D)即溶咖啡。(B) 19.將 3.42 克的蔗糖(C H O12 22 11)與3.24 克的澱粉((C H O6 10 5) )n 之混合物，以酸作催化劑， 使其完全水解後，可得x公克的葡萄糖與y公克的果糖，則x？y？(5.4、1.8) 20.下列各種醣類中，碳元素所佔的重量百分率最小的是 (A)葡萄糖 (B)麥芽糖 (C)纖維 素 (D)澱粉 (E)乳糖。(A) 21.西元 2004 年的諾貝爾化學獎的得獎者發現了一種由 76 個胺基酸所組成的分子，稱 之為泛素，泛素可以標記體內需被分解的蛋白質分子，以進行進一步的分解。試問該 物質中含有多少個肽鍵？ (A)77 (B)76 (C)75 (D)74。(C) 22.下列關於脂肪的敘述中，正確的是 (A)動物性脂肪多含不飽和脂肪酸 (B)含有較多不 飽和脂肪酸的油脂熔點較低 (C)飽和脂肪酸能與碘反應 (D)碘價愈高表示油脂欲飽和。 (B) 5 - 2 衣料與化學
衣料通常由纖維織成的，一般常見衣料纖維可分為天然纖維與人造纖維兩大類 ，其 中天然纖維依來源可分為動物性纖維與植物性纖維，人造纖維則可分為再生纖維與合 成纖維。 一.纖維的分類： 1.天然纖維： (1)植物纖維：棉、麻。 (2)動物纖維：蠶絲、羊毛。 2.人造纖維： (1)再生纖維：嫘縈(人造絲)、醋酸纖維。 (2)合成纖維：耐綸、達克綸、奧綸。 二.天然纖維： 1.植物纖維： (1)有棉、大麻、亞麻等，其主要成分是纖維素，是由碳、氫、氧所構成。 (2)遇熱不變形，且燃燒後無臭味。 (3)遇濃硫酸會脫水變成焦黑的碳。 (4)至於酸性水溶液中，可使其水解成葡萄糖分子。 (5)棉纖維柔軟、吸汗，但長期日光曝晒會變質。 (3)麻纖維不溶於有機溶劑，且透風涼爽，是適合夏天穿著的衣料。 2.動物纖維： (1)有羊毛(結構如圖5 6 )和蠶絲(結構如圖5 7 )；其主要成分是蛋白質。 圖5 6 羊毛纖維的結構 圖5 7 蠶絲纖維的結構 (2)遇熱時，纖維會捲曲而變形。 (3)燃燒時，會發出氨臭味或硫化物的刺鼻味。蠶絲為含碳、氫、氧、氮的蛋白質，燃燒 時，產生難聞臭味。而羊毛則含有碳、氫、氧、氮及硫的蛋白質，燃燒只產生氨氣 及硫的刺激性臭味。 (4)蠶絲織品如，絲絹及綢緞，是我國傳統布料，若長期受日光的紫外線照射，容 易變黃，且纖維強度減弱。 (5)遇濃硝酸會變成黃色。 (6)遇濃硫酸則呈現褐色或紫色且分解。 (7)遇強鹼會皺縮。 (8)蠶絲與羊毛都不能用氯或漂白粉漂白，只能用稀的過氧化氫水溶液。 (9)羊毛與蠶絲易受高溫、氧化劑、酸、鹼的作用。 (10)動物纖維彈性佳、保暖。其中羊毛因為含有硫原子，可利用硫作為結合的橋樑，
因此羊毛纖維的韌性比棉或蠶絲都來的強。 三.人造纖維： 1.再生纖維： (1)主要成分是纖維素。 (2)常見的有嫘縈(即人造絲)和醋酸纖維。 (3)嫘縈是將纖維經過化學藥品處理成液體後，再抽成絲。 (3)醋酸纖維是將纖維素以乙酐處理生成。 (4)在稀酸、稀鹼溶液中安定。 (5)燃燒時纖維末端成小球狀。 (6)易於染色、不易傳熱、耐張力較低，所以常與棉或合成纖維混合紡織以彌補其缺 點。 (7)再生纖維具一般蠶絲的光澤與良好的吸水性。 (8)其特性是不變形、不透氣、保暖、易產生靜電。 2.合成纖維：是從石化原料提煉出的小單元物質，經聚合反應所形成，反應物的種類 及聚合條件的不同，合成纖維的性質也不同。常見的合成纖維有 (1)聚酯纖維(達克綸)：成分元素有碳、氫、氧。 a.達克綸是由對苯二甲酸與乙二醇聚合而成，其反應方程式如下： b.抗張力強、吸水率低、耐藥性低、不變形，性質類似羊毛可混紡。 c.常用於衣服、雨衣的製作。 (2)聚醯胺纖維(耐綸 66)：成分元素有碳、氫、氧、氮。 a.是由同時具有羧酸基(COOH)與胺基(NH2)兩種原子團的單元小分子，經由 類似胺基酸分子聚合成蛋白質的反應所聚合成的聚合物。如，耐綸66，最早被 合 成 的 合 成 纖 維 ， 是 由 己 二 胺 (NH CH2( 2 6) NH2)與 己 二 酸 2 4 (COOH CH( ) COOH)聚合而成，其反應方程式如下：
b.抗張力強、具有柔軟性與良好的彈性、耐摩擦、染色性佳、抗氧化性好、不易附著黴 菌，但照光後易脆。 c.常用於襪子、衣服、地毯的製作。 (3)聚丙烯腈(奧綸)：成分元素有碳、氫、氮。 a.奧綸是由丙烯腈(CH CHCN2 )為單元分子所聚合而成，其反應方程式如下： b.保暖性佳、具蓬鬆感、且易於染色、具有羊毛的觸感。 c.常用於毛衣、毛毯、窗簾的製作。 四.天然纖維與合成纖維的比較： (1)合成纖維的粗細長短可由任意控制，故適用性及耐用性比天然纖維廣泛。 (2)合成纖維不易起皺、快乾、不受化學藥品作用及不怕蟲咬等優點，但吸水性及透水 性差。 (3)合成纖維不易導電，容易產生靜電感應現象。 (4)合成纖維不易腐化，造成垃圾處理的困難，許多國家都會回收這類合成纖維。 1.下列有關天然纖維與合成纖維的比較中，正確的是 (A)合成纖維的吸水性較天然纖維 差 (B)合成纖維的長短粗細可控制，適用性較天然纖維好 (C)長期的日光照射下，合 成纖維較易硬化 (D)天然纖維比合成纖維更具有彈性和柔軟性 (E)合成纖維的抗化學 藥劑和腐蝕性強度較天然纖維為強。 2.下列關於纖維的敘述中，正確的是 (A)動物纖維的成分是蛋白質 (B)植物纖維燃燒時， 會產生惡臭 (C)合成纖維易發生靜電感應現象 (D)合成纖維易洗快乾，不易發霉 (E)植 物纖維是一種醣類。 3.達克綸由下列那兩種單體聚合而成？ (A)胺基酸 (B)乙二醇 (C)己二酸 (D)對苯二甲酸 (E)己二胺。
4.下列那一種纖維，燃燒後末端會形成小球？ (A)麻 (B)奧綸 (C)棉 (D)蠶絲。 5.下列有關天然纖維的敘述中，錯誤的是 (A)羊毛的成分為蛋白質 (B)蠶絲的韌性較羊 毛大 (C)羊毛遇熱時，纖維會捲曲變形 (D)絲絹遇硝酸會變黃色。 6.下列關於耐綸 66 的敘述中，正確的是 (A)透氣性較天然纖維佳 (B)耐綸 66 的原料是對 苯二甲酸與乙二醇 (C)其名稱乃是來自於其分子量是 66 的倍數 (D)是一種聚酯纖維 (E)其成分是蛋白質。 五.清潔劑：肥皂與合成清潔劑是我們每日使用的化學用品，合稱為清潔劑。 六.肥皂： 1.製造： step1皂化：將油脂與氫氧化鈉混合均勻加熱，即產生脂肪酸鈉(肥皂)和甘油。其反 應方程式如下： step2鹽析：加飽和食鹽水於脂肪酸鈉及甘油混合物中，肥皂不溶於食鹽水而浮於 液面，如此即可與甘油分離。 step3加工：集取浮在液面的肥皂，經淨化、添加香料及色素即成市售的肥皂。 2.去污原理：表面作用與乳化作用的綜合效應，。
(1)肥皂的分子結構上，可分為親水性的羧酸根離子(COO)、鈉離子(Na)與親油 性的長鏈烷基(CH3CH2CH2 )。 (2)表面作用：肥皂溶液的表面張力較水小，故濕潤力較水大，所以容易滲入衣料的 纖維或油垢中。 (3)乳化：洗濯衣物時，肥皂親油性的一端會浸入衣物的油污中，親水性的一端伸入 水中，而將油污包圍起來，經手之揉搓或洗衣機的旋轉力，大油垢分解成小油 滴，再因親水性陰離子間相互排斥，而形成懸浮於水中的穩定乳液 ，之後再經 水沖洗，親水一端則牽動乳化的小粒子一同被水帶走，衣物上的油污就因此去 除。 3.去污過程：如圖5 8 所示。 圖5 8 肥皂去污過程之流程 七.合成清潔劑：以石油為原料所製成。常見的合成清潔劑有十二烷基硫酸鈉和十二烷 基苯磺酸鈉。 1.十二烷基硫酸鈉(C12H25OSO3Na)：較早被合成使用，去污能力強，但成本高。 2.十二烷苯磺酸鈉(C12H25C6H4SO3Na)：生產成本低，分為支鏈烷苯磺酸鈉及直 鏈烷苯磺酸鈉。 (1)支鏈十二烷苯磺酸鈉( ABS)：所形成的泡沫不易被微生物分解，稱為硬性清潔劑。 (2)直鏈十二烷苯磺酸鈉(LAS)：所形成的泡沫可被微生物分解，稱為軟性清潔劑。 八.清潔劑的添加物： 1.輔助劑：清潔劑常加入增加清潔效果的化合物。例如，三聚磷酸鈉。 2.光學增亮劑：例如，藍色粒子，使洗後的衣服更亮麗。 九.乾式清潔劑：是一種具有揮發性，能溶解油脂而去污的有機溶劑，使用乾式清潔劑 洗衣的過程，稱為乾洗。常用的乾式清潔劑為揮發油及四氯化碳。 1.揮發油：石油分餾時，沸點在120~150oC的揮發油，最適合於乾洗之用。可溶解油 脂，且易揮發而除去，沸點較低的石油醚則易著火而不宜使用。 2.四氯化碳：不引火，亦不易燃燒.且易溶解油脂、樹脂、煤溚等，效果良好，惟具有毒 性，現在較少使用。
十.肥皂與合成清潔劑的比較： 1.相同點： (1)均含有陰離子(肥皂─羧酸根，合成清潔劑─磺酸根)，為陰離子清潔劑。 (2)去污的原理相同。 2.相異點： (1)合成清潔劑在硬水中仍具有去污作用，但肥皂在硬水中，會與硬水中鈣離子或鎂 離子作用，生成不溶性的鈣皂或鎂皂，因此降低去污作用。 Ca C H COO Ca Na COONa H C ( ) 2 2 2 17 35 2 35 17 Mg C H COO Mg Na COONa H C ( ) 2 2 2 17 35 2 35 17 (2)合成清潔劑水溶液呈中性，而肥皂水溶液呈弱鹼性，能溶解動物纖維，故不適合 洗濯絲織品及毛織品。 十一.清潔劑對環境的影響； 1.清潔劑經下水道注入河流，大海，產生大量泡沫，導致水中動植物中毒死亡，嚴重 的影響到大自然環境。 2.硬性清潔劑難被微生物分解，會造成對環境的汙染。 3.軟性清潔劑經分解後，產生酚(C6H5OH)會導致魚類的死亡。 4.清潔劑的添加物如洗面皂中的香料，藥用肥皂中的滅菌藥，對人體多少都具有傷害 性。 5.磷酸鹽可除去金屬離子的污物，但水中生物的皮膚或魚鱗會因此而剝落，也造成水 質優氧化，使水面遍生藻類植物，減少水中溶氧量，使水質發臭。 6.螢光增白劑的螢光物質有致癌可能。 7.下列各項敘述中，正確的是 (A)清潔劑包括肥皂及合成清潔劑 (B)肥皂是高級脂肪酸 的鹼金屬鹽 (C)合成清潔劑又稱非肥皂 (D)肥皂與合成清潔劑的去污原理相同 (E)肥 皂與合成清潔劑在硬水或海水均可使用。 8.下列有關肥皂的敘述中，正確的是 (A)肥皂的通式可寫成RSONa 3 (B)肥皂分子中的 碳氫長鏈為非極性的親油性端 (C)肥皂分子中的親水性端是陰離子 (D)肥皂水溶液呈 酸性 (E)肥皂分子不易被細菌分解。 9.下列有關合成清潔劑的敘述中，正確的是 (A)為石油原料與酸或鹼反應而成 (B)合成 清潔劑主要為長鏈的烷基硫酸鈉 (C)由於烷基部分的結構不同而有硬性與軟性之分
(D)分子由烷基部分的親油性及帶電原子團的親水性所組成 (E)直鏈清潔劑可被細菌 分解。 10.在硬水中，合成清潔劑比肥皂更具有洗滌能力，其主要原因是 (A)合成清潔劑的鈉 鹽可溶於水，而肥皂的鈉鹽則無法溶於水 (B)合成清潔劑會與酸作用，而肥皂不與 酸作用 (C)合成清潔劑在硬水中不會分解，而肥皂在硬水中會分解 (D)合成清潔劑的 鈣鹽可溶於水，而肥皂的鈣鹽則無法溶於水。
11.下列物質中，可以作清潔劑的是 (A)C H COOH2 5 (B)C H COONa3 7 (C)C H COOH17 35
(D)C H COONa17 35 。 12.下列有關各種纖維的敘述中，正確的是 (A)動物纖維是由蛋白質所構成 (B)植物纖維 的本質是碳水化合物 (C)合成纖維吸水性低、易洗、快乾 (D)植物纖維受日光照射容 易硬化脆裂 (E)羊毛遇濃硝酸變成黃色。 <Homework 5-2> 1.組成植物纖維的單元是 (A)C6H12O6 (B)C6H10O5 (C)C5H10O5 (D) C12H22O11。 (B) 2.羊毛的組成單元是 (A)葡萄糖 (B)脂肪酸 (C)胺基酸 (D)甘油。(C) 3.最早合成的合成纖維是 (A)螺縈 (B)耐綸 (C)達克綸 (D)奧綸。(B) 4.下列那一種纖維的吸水性最差？ (A)棉 (B)耐綸 (C)縲縈 (D)羊毛。(B)
5.下列各種纖維中，屬於合成纖維的是 (A)醋酸纖維 (B)達克綸 (C)嫘縈 (D)耐綸 (E)奧綸。 (BDE) 6.羊毛纖維的漂白，最好用下列哪種水溶液？ (A)氯水 (B)漂白粉 (C)雙氧水 (D)過氯酸 水溶液。(C) 7.纖維一般分為天然纖維與人造纖維，則下列關於纖維的敘述中，正確的是 (A)動物性 纖維的主要成分是蛋白質 (B)植物性纖維的主要成分是碳水化合物 (C)動物性纖維遇 熱比較不會捲曲且不易變形 (D)植物性纖維點火燃燒 會產生刺激臭味 (E)合成纖維吸 水性較差、不易導電，故不容易產生靜電。(AB) 8.肥皂是動植物的油脂與下列何者反應而成？ (A)乙醇 (B)氫氧化鈉 (C)乙二醇 (D)己二 酸。(B) 9.在動物脂肪中加入氫氧化鈉共煮經反應形成肥皂的作用稱為 (A)酯化 (B)皂化 (C)鹽析 (D)中和。(B) 10.合成清潔劑的主要成分是 (A)脂肪酸的鈉鹽 (B)烷苯磺酸鈉 (C)水玻璃 (D)三聚磷酸鈉。 (B) 11.在肥皂的製造過程中包括下列那些步驟？ (A)酸鹼中和 (B)皂化 (C)凝聚 (D)鹽析 (E) 加工成型。(BDE) 12.肥皂的去污作用，包括下列那些作用？ (A)表面作用 (B)皂化作用 (C)乳化作用 (D)沉 澱作用 (E)中和作用。(AC) 13.合成清潔劑有那些優點？ (A)可用於硬水中洗滌 (B)水溶液呈中性，可用於洗毛織品 (C)ABS排入水中可被細菌分解，不會造成汙染 (D)含磷清潔劑排入水中可作為植物 肥料，可謂一舉數得 (E)排入湖水中可作為魚類的飼料。(AB) 14.從前人們常以草木灰來洗濯衣物，是因為草木灰中含有 (A)氫氧化鈉 (B)碳酸鉀 (C) 肥皂 (D)碳酸鈣。(B) 15.在以肥皂清洗衣物後的水中插入兩電極，並通直流電。則被肥皂包圍的油滴會向那 一極靠近 (A)正極 (B)負極 (C)向兩極 (D)不移動。(A) 5 - 3 材料與化學 建築及日常生活用具的材料，如陶瓷、磚瓦、金屬、水泥、鋼鐵、木材、石材、玻璃、塑膠 等，都是經由化學處理或化學方法製造。 一.塑膠： 1.定義：是一種在製造過程中可以形成膠狀物質，再被塑成各種形狀的聚合物，是加 熱或加壓等易塑型的高分子聚合物的通稱。 (1)現代人離不開塑膠製品，它可替代傳統的紙、布、木材、玻璃、金屬及皮革等。例如 碗、筷子、桌布電器製品的外殼、衛浴設備、房屋的建築材料等都可以是塑膠製品 (2)在製造時可以塑造成任意所需要的形狀，且研發出來的新產品功能越來越多，用 途也越來越廣。
2.塑膠的性質：塑膠不溶於水、不腐蝕、不受酸或鹼的侵蝕，具絕緣、質輕，易加工和 低熱膨脹性。 二.塑膠的分類：按性質可分成塑膠分子的形狀有線狀與網狀。 1.熱塑型塑膠：線狀的分子在高溫時比較能夠自由運動，因此加熱時易軟化及熔化， 冷卻後變硬，而有可塑性，稱為熱塑性塑膠。例如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚 苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等，都是加成反應所得的塑膠。 2.熱固型塑膠：網狀分子的塑膠，在高溫分子不能自由運動，因此加熱不軟化，塑成 物件後不再因熱而軟化或變形，這種塑膠稱為熱固型塑膠。例如，酚甲醛樹脂、尿甲 醛樹脂，都是縮合聚合反應製得的塑膠。 三.常見的塑膠： 1 聚乙烯： (1)簡稱 PE ，由單體乙烯經加成聚合而成。聚合方程式如下所示： (2)低密度的聚乙烯因分子中具有許多支鏈，分子間無法靠近，故密度、熔點低。例如 塑膠袋是低密度的聚乙烯製造；柔軟、有伸縮性、可透光，但強度不足。 (3)高密度聚乙烯無支鏈，分子間規則排列，故密度，熔點，硬度較高，可用於製造 汽油桶、收音機或電視機的外殼，微波爐使用的碗杯或薄膜等均屬高密度聚乙烯 的製品。 2.聚氯乙烯： (1)簡稱PVC ，由氯乙烯加成聚合而成。聚合方程式如下所示： (2)雨衣、硬塑膠水管、電線塑膠外層等均以氯乙烯為原料。 3.聚苯乙烯： (1)簡稱PS ，由苯乙烯加成聚合而成。聚合方程式如下所示： (2)可製造塑膠餐盒、冷凍食品的保利龍盒子。 (3)受熱熔化，可溶於丙酮，但不溶於酒精。
4.聚四氟乙烯： (1)俗稱鐵氟龍，由四氟乙烯加成聚合而成。聚合方程式如下所示： (2)耐藥性、耐熱性佳，俗稱塑膠中的貴金屬。常用於製造墊圈、栓塞接頭、鍋塗膜、軸 承、絕緣膠帶。 5.尿素甲醛樹脂： (1)尿素與甲醛的水溶液在硫酸的催化下，縮合製得尿素甲醛樹脂。 (2)受熱不軟化、質輕、有絕緣性，是製造電線插頭與插座的塑膠部分及炊具把手的最 佳原料。 四.塑膠的應用： 1.塑膠鋼具有美觀、強韌、耐油及不導電的特性，常用做電器製品、汽車及飛機材料。 2.有些塑膠具透明及韌性，可替代安全玻璃，由於堅固，可做齒輪、滑輪、軸心等機械 材料。 3.建材方面，塑膠可用於地板、隔間板、牆板及代替木材。 4.大型塑膠布可用於人工池塘、游泳池、人工湖岸等。 5.常見塑膠的用途：如下表所示。 塑 膠 名 稱 種 類 用 途 聚乙烯(PE) 熱塑型 塑膠袋、玩具. 聚丙烯(PP) 熱塑型 塑膠瓶 聚氯乙烯(PVC) 熱塑型 雨衣、地板、水管 聚苯乙烯(PS) 熱塑型 寶麗龍 聚甲基丙烯酸甲酯 熱固型 高品質透明塑膠製品 聚四氟乙烯(特夫綸) 熱固型 不沾黏鍋的塗膜、絕緣材料 聚乙烯對苯二甲酸酯(PET) 熱固型 保特瓶 酚甲醛樹脂(電木) 熱固型 電器的插頭、絕緣材料 三聚氰胺甲醛樹脂(泡綿) 熱固型 沙發的填充料
五.塑膠對環境的影響：塑膠的各式各樣產品被使用時，因為塑膠在自然界的環境中不 會被腐化，所以造成環境汙染，為了將這些負面影響降至最低，化學家一方面強調 使用可回收再利用的塑膠，另一方面積極研發新而又可分解的塑膠，以澱粉及光催 化劑加入聚乙烯或聚苯乙烯的塑膠已在最近研發出來。 1.加入光催化劑的塑膠在丟棄後經光照一段時間後可被分解為小分子。 2.加入澱粉的塑膠經一段時間掩埋場後，可經細菌分解而變成小分子。 六.聚合物：由許多小分子單元重複連接而成的巨大分子。 1.聚合物依來源可分為 (1)天然聚合物：如澱粉、纖維素、蛋白質等。 (2)合成聚合物：如塑膠、合成纖維、合成樹脂等。 2.合成聚合物依聚合方式分： (1)加成聚合：由單體直接連接在一起而形成聚合物，在反應過程中除聚合物外，不 產生其它物質。例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。 (2)縮合聚合：通常由二個帶不同官能基的單體經化學反應，產生聚合物並產生許多 小分子。例如，耐綸、酚甲醛樹脂等。 1.下列有關塑膠的敘述，何項正確？ (A)塑膠是一種加熱或加壓等易塑形的高分子聚合 物 (B)塑膠難溶於水，不受酸、鹼作用 (C)在製造過程中可塑成任意形狀 (D)塑膠是 屬於無機化合物 (E)塑膠的原料來自石油。 2.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)塑膠是一種聚合物 (B)聚合物就是塑膠 (C)熱固型塑膠 分子結構為立體網狀 (D)熱塑型塑膠是由加成聚合反應形成的 (E)塑膠是一種純物質。 3.下列對聚乙烯的敘述中，正確的是 (A)是一種熱塑型塑膠 (B)分子結構為立體網狀 (C) 高密度聚乙烯的分子含有支鏈 (D)高密度聚乙烯的硬度及熔點均較密度聚乙烯為低 (E)收音機的外殼是屬於高密度聚乙烯。
4.金屬管間防漏的塑膠墊圈，以下列何種物質作材料最適合？ (A)PE (B)PS (C)PET (D)特夫綸。 5.下列有關聚合物的敘述中，錯誤的是 (A)構成聚合物的小分子稱之為單體 (B)依其來 源可分成天然聚合物與合成聚合物 (C)容易結晶成晶體 (D)其分子量通常以平均分子 量來表示。 6.保麗龍是聚合物定型發泡加工而成，可作填充物、保溫，但不宜盛裝熱食。試問它是 由何種聚合物？ (A)聚乙烯 (B)聚丙烯 (C)聚苯乙烯 (D)聚氯乙烯。 7.下列物質中，屬於天然聚合物的是 (A)蛋白質 (B)保麗龍 (C)耐綸 (D)蔗糖。 七.玻璃：玻璃是指在室溫時對光透明，又沒有結晶形狀的固態材料，可視為一種過冷 溶液，加熱後可熔化為液體，為重要的人造矽材料。 1.成分：主要成分為矽酸鈉及矽酸鈣。 2..性質：玻璃不耐鹼而耐酸，但氫氟酸及高溫的磷酸及氫氧化鈉溶液則會腐蝕玻璃； 氫氟酸和玻璃的反應與氫氧化鈉和玻璃的反應，分別如下： O H SiF HF SiO2 4 4 2 2 2 2 2 3 2
SiO NaOH Na SiO H O
添加物 玻璃性質 鉀離子(K) 質硬、熔點較高 鉻離子(III) 深綠色 氧化鈷( )II 藍色 氧化鐵( )II 綠色 氧化鐵(III) 黃色 二氧化錫(SnO2) 不透明 三氧化二硼(B O2 3)或硼砂(Na B O2 4 710H O2 ) 膨脹率小、實驗用硼玻璃 氧化鉛 光學儀器用的鉛玻璃 4.常見的玻璃： 種 類 原 料 性 質 用 途 鈉玻璃 碳酸鈉(Na2CO3) 白砂(SiO2) 灰石(CaCO3) 質軟、易熔化 抵抗化學藥品的能力弱 窗玻璃 普通器具 鉀玻璃 碳酸鉀(K2CO3) 白砂(SiO2) 灰石(CaCO3) 質硬、熔點高 抵抗化學藥品的能力強 裝飾品 化學器具 鉛玻璃 碳酸鉀(K2CO3) 石英(SiO2) 氧化鉛(PbO) 對光折射率大。 製造稜鏡 透鏡及光學儀器。 硼玻璃 三 氧 化 二 硼 ) (B2O3 氧化鋁(Al2O3) 碳酸鈉(Na2CO3) 白砂(SiO2) 灰石(CaCO3) 質硬熔點高 膨脹率小 耐溫度遽變 可直接加熱 高級烹飪用具 化學儀器 放電管及燃燒管 八.水玻璃：白砂與碳酸鈉混合加熱，使其熔化可得偏矽酸鈉(Na2SiO3)，其濃溶液稱 為水玻璃，水玻璃為無色黏稠性液體，將其塗在木材，用具及布上不改變原來物體 顏色，有耐火性，可以防火、防水。 九.陶瓷磚瓦與水泥： 1.陶瓷是由黏土或礦物製成的硬質材料，主要利用天然岩石、黏土等矽酸鹽為原料， 經調配、研磨、成型等處理，再置於窯中高溫燒成。 2.黏土的成分為 Al2O3‧SiO2‧2H2O，純粹的黏土為白色柔滑的固體，特稱為瓷 土(高嶺土)，天然出產的黏土因含氧化鐵而呈紅褐色。
十.含矽的化合物： 1.瓷器： (1)將瓷土、長石及石英分別研細後，均勻混合，於適當溫度加水調和，用手工或機械 塑製成器皿的形狀，稱為素坯。 (2)素坯風乾後在窯中於800oC強熱一天，經和緩冷卻後取出，成為多孔性的素瓷。 (3)將釉塗於素瓷上，在於窯中強熱到1500oC，釉即熔化包於素瓷表面，冷卻後即 得表面光滑而不透水的瓷器。 2.陶器： (1)陶器製法與瓷器相同，原料為不純的瓷土，並在較低的溫度約1000oC下燒成。 (2)陶器質粗而不透明，呈赤褐色，通常不上釉，但常在燒至紅熱時，在陶坯灑上一 層食鹽，冷卻後表面即成光滑緻密而不透水的薄層。 3.磚瓦： (1)以紅黏土或黃黏土與細砂為原料，磨碎並加水調勻後製成坯，在空氣中乾燥後， 最後在瓦窯或磚窯加熱至850~1000oC即成。 (2)磚瓦所用的黏土較不純，主要成分為矽酸鋁，常含氧化鐵、氧化鈦等雜質。 (3)磚有紅色及棕色是由於三氧化二鐵的含量不同及冷卻的過程不同所致。 4.水泥： (1)將灰石及黏土以約 4：1 的比例混合，磨碎後在旋窯中強熱至1600oC結成熔塊。 冷卻後，加入2～3%的石膏，再研磨成細粉，就得水泥。 (2)水泥的主要成分為矽酸鈣與鋁酸鈣，兩者所含比例不同，所得水泥性質不同。 (3)水泥凝固與硬化，是成分中的鋁酸鈣水解為氫氧化鋁及氫氧化鈣，再與矽酸鈣作 生成鋁矽酸鈣晶體，同時也吸收空氣中的二氧化碳，變成堅硬的碳酸鹽。 5.半導體： (1)半導體的主要材料是矽晶體。 (2)矽的冶煉：二氧化矽與石墨混合在電爐中反應，可得元素矽。反應式如下： SiO2 2CSi2CO 若欲得純度高的矽，則需通入氯氣與矽反應生成氯化矽，再以金屬鋅或鎂還原 生成矽，反應式如下： Si2Cl2 SiCl4 SiCl4 2MgSi2MgCl2 (3)將各種電子電路組合在一小片矽晶體上，即為積體電路(IC)。 (4)光纖電纜是用石英等製成細如毛髮的絲，其傳遞的信號比傳統的金屬絲多，且不 失真。 6.特殊陶瓷(精密陶瓷)：以人工合成的高純度微細粉末為原料，經粉體處理、加工設計 成型燒結而成。如超導材料的釔鋇銅氧化物就是一種精細陶瓷。常見的特殊陶瓷如下 表所示：
類型 範例 特性與用途 金屬氧化物 鋁瓷器(Al O2 3) 熱、電絕緣子、電子零件 金屬氮化物 氮化硼、氮化矽 耐高溫的陶瓷引擎 金屬碳化物 碳化鎢、碳化矽、碳化鈦 高硬的切削、磨輪材料 超導體 釔鋇銅氧化物(YBa Cu O2 3 7) 高溫超導體 8.太空梭在重返地球時，會與大氣層中的空氣劇烈摩擦，並產生超過攝氏千度的高溫， 因此太空梭的外殼必須使用最佳的耐熱材料。試問下列各種物質中，最適合此用途 的是 (A)金屬材料 (B)玻璃材料 (C)塑膠材料 (D)陶瓷材料 (E)有機高分子材料。(92 學 測) 9.下列各項敘述中，正確的是 (A)黏土的成分是鋁矽酸鹽 (B)水泥硬化後的主要成分是 鋁矽酸鈣 (C)陶瓷的原料是天然黏土 (D)超導體是一些金屬氧化物製成的 (E)玻璃可 視為一種無定形的過冷溶液。 10.下列各種物質中，含有矽的化合物有哪些？ (A)玻璃 (B)磚瓦 (C)陶瓷 (D)水泥 (E)水 玻璃。 11.下列有關玻璃的敘述中，錯誤的是 (A)玻璃的主要成分是偏矽酸鈣及偏矽酸鈉 (B)玻 璃是一種混合物 (C)玻璃可耐酸、耐鹼 (D)玻璃是一種非晶體。 12.玻璃可溶於下列何種物質？ (A)氫氧化鈉溶液 (B)氫氟酸 (C)濃硝酸 (D)熱的磷酸 (E) 熱濃硫酸。
13.下列有關材料的敘述中，正確的是 (A)蠶絲的主要成分是碳水化合物 (B)天然橡膠是 由氯丁二烯結合而成的聚合物 (C)碳化鈣的硬度很高，工業上用來代替天然鑽石 (D) 硼玻璃的主要成分是矽酸鹽。(83 日大) 14.(甲)線狀塑膠(乙)網狀塑膠(丙)熱固性塑膠(丁)熱塑性塑膠(戊)具有許多支鏈，使其熔 點、密度較低(己)沒有支鏈，使其有較高之熔點、密度。上述六項性質中，與日常生 活中所使用的塑膠袋有關的有 (A)甲、丙、丁 (B)甲、丁、戊 (C)乙、丁、己 (D)乙、丙、己。 <Homework 5-3> 1.俗稱”電木”的材料是 (A)聚乙烯 (B)聚苯乙烯 (C)酚甲醛樹脂 (D)尿甲醛樹脂。(C) 2.下列物質中，不屬於塑膠的是 (A)耐綸 (B)聚乙烯 (C)酚甲醛樹脂 (D)澱粉。(D) 3.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)塑膠袋是低密度乙烯的產品 (B)微波爐容器中的聚乙 烯是不含支鏈 (C)電木是熱固型塑膠 (D)PVC 常用為餐盒。(D) 4.下列各項性質，屬於塑膠特性的有 (A)不受酸鹼的侵蝕 (B)不溶於水 (C)受熱易分解 (D)易加工 (E)低的熱膨脹性。(ABDE) 5.俗稱水玻璃的物質是 (A)偏矽酸鈣 (B)偏矽酸鈉 (C)二氧化矽 (D)石英。(B) 6.天然的黏土常呈紅褐色，是因為含有下列那一種物質？ (A)氧化鐵 (B)氧化鋁 (C)氧化 鈦 (D)氧化鉻。(A) 7.磚常呈現紅色，是因為含下列何種物質？ (A)氧化鐵 (B)氧化鋁 (C)氯化鈉 (D)石英。 (A) 8.高嶺土的主要化學成分是 (A)鋁矽酸鹽 (B)矽酸鈣 (C)矽酸鈉 (D)碳酸鈉。(A) 9.下列何者是玻璃的主要成分？ (A)偏矽酸鈉 (B)偏矽酸鈣 (C)碳酸鈉 (D)灰石 (E)碳酸鉀。 (AB) 10.下列那些是製造鉛玻璃的原料？ (A)碳酸鈉 (B)碳酸鉀 (C)石英 (D)灰石 (E)氧化鉛。 (BCE)
11.玻璃有很多種，其共同成分是 (A)Na2CO3 (B)K2CO3 (C)CaCO3 (D)SiO2。(D) 12.下列各種材料中，含有矽元素的有哪些？ (A)玻璃 (B)磚瓦 (C)陶瓷 (D)水玻璃 (E)水
泥。(ABCDE)
13.當太空梭重返地球時，會與大氣層的空氣發生激烈摩擦，產生超過千度的高溫，因 此太空梭外殼必須使用最佳的耐熱材料。則下列各種物質中，最適合的是 (A)金屬材
料 (B)玻璃材料 (C)陶瓷材料 (D)有機高分子材料。(C) 14.下列有關材料的敘述中，正確的是 (A)水玻璃－耐火材料 (B)釔鋇銅氧化物－超導材 料 (C)水泥－無機黏著劑 (D)尿素甲醛樹酯－鍋鏟把手 (E)高密度聚乙烯－電視機外殼。 (ABCDE) 15.下列各物質的化學成分配對中，正確的是 (A)水泥－矽酸鈣與鋁酸鈣 (B)黏土－ 3 2O Al ‧SiO2‧2H2O (C) PET －聚乙烯對苯二甲酸 (D)壓克力－2-甲基丙烯酸甲 酯 (E)清潔劑－十四烷基硫酸鉀。(ABCDE) 5 - 4 藥物與化學 一.藥物：在正常情況下，人體的細胞、組織及器官均有一定的功能與效用，當某種細胞 組織、器官無法遂行其正常功能時，其所產生的反常生理現象就是症狀，凡能預防 疾病的發生或可用於治療此等症狀，使之減輕或恢復正常的物質，就是藥物。 二.藥物的來源： 1.天然物提煉：早期的藥物都是由礦物或動物、植物等天然物中提煉出來。例如，硫磺 魚肝油、青黴素等。 2.人工合成：由於大量製造及成本降低，合成藥物已成大宗，這些藥物多半具有與天 然藥物相同的藥效單位，但由於其他結構的些微差異，合成藥物可具有不同程度的 被吸收率，有效期及副作用等不同藥性，合成藥物如阿斯匹靈、對乙醯胺基苯酚、抗 生素等。 三.藥物的作用：藥物用於診斷、治療、預防、保健，若使用不當，則變成有害物質。 四.藥物作用的原理：藥物的作用原理非常複雜，其基本觀念有： 1.藥物在生物體的作用與在試管中的反應不同。 2.不同人體，因所含酵素有些差異，造成的不同的藥效及副作用。 五.藥物的使用方式： 1.口服：不被消化系統破壞的藥物，可用口服。 2.注射：藥效快，但副作用較強。 3.外用：塗敷於患部消毒殺菌劑，不可口服。 六.常用藥物： 1.胃藥： (1)胃藥具有吸收胃液和抑制胃酸的分泌，能中和胃酸的特性，提高胃內的pH 值至5 左右，進而促進潰瘍的癒合。
(2)胃酸過多常引起胃痛及胃潰瘍等胃的疾病，胃酸的主要成分為鹽酸及消化酵素 ， 因此大部分胃藥屬於制酸劑，用來中和胃酸。 (3)胃藥的主要成分是具有鹼性的金屬鹽。例如：氫氧化鋁( (Al OH) )3 、氫氧化鎂 2 (Mg OH( ) )及碳酸氫鈉(NaHCO3)。 (4)使用胃藥會有下列副作用： a.鎂鹽容易造成腹瀉，而鋁鹽則容易造成便秘。 b.會影響其他藥物的吸收或增強其副作用。 c.長期服用會使胃內的酸鹼值上升，容易造成為腸胃中的細菌過度孳生。 (5)常見胃藥的比較： 制酸劑 碳酸氫鈉 氫氧化鋁 氫氧化鎂 化學式 NaHCO3 Al OH( )3 Mg OH( )2或MgO 溶解度 可溶於水 難溶於水 難溶於水 藥效 速效型 長效型 長效型 副作用 1.脹氣。 2.鈉滯留，會吸收Na。 3.可作酸中毒肢解毒劑。 1.便秘、噁心、嘔吐。 2.長期服用妨礙磷的吸 收，不適於血液透析 的病人 1.有腹瀉的作用 2.消炎劑：可以直接殺死病原微生物或抑制細菌的代謝作用的藥物，對人體毒性低的 化學治療劑，如磺胺藥物與抗生素。 (1)磺胺藥物：德國人利用老鼠做實驗，研究抗鏈球菌的感染，發現磺胺類消炎劑。 a.磺胺劑使細菌失去繁殖的能力，但不能殺死細菌，只能配合人體內的白血球噬血 作用，消滅細菌；磺胺劑只對細菌有作用，對病無害。 b.對葡萄球菌、鏈球菌、淋病球菌、肺炎雙球菌等，磺胺劑有好的抗菌效果。 (2)抗生素：用於細菌性感染所造成的發炎現象。最早的抗生素是青黴素，即俗稱的盤 尼西林，其他尚有氯黴素、四環黴素、紅黴素等，抗生素治癒無數病人。 a.抗生素本身具有毒性，可能對病人造成危險，且抗藥性的菌種不斷出現，所以 科學家仍然不斷地尋找更有效而毒性更小的新型抗生素。 b.四環黴素常用於治療青春痘。 c.不當或過度使用會造成細菌突變，進而繁衍出抗藥性的細菌。 消炎藥 磺胺藥物 抗生素 常見型式 R烷基。 青黴素、土黴素、四環黴素、鏈黴素 來源 化學方法合成 微生物培養液提取 作用機制 抑制細菌的繁殖 由微生物產生的化合物殺死或抑制另 一微生物。 適用病症 梅毒、葡萄球菌等發炎症狀 肺炎、霍亂、尿道炎、心內膜炎 3.抗發炎藥物：用於非細菌感染所造成的發炎現象。
(1)類固醇，又名腎上腺皮質素；會有腸胃出血、圓臉、體重增加、骨質疏鬆等副作用。 (2)非類固醇抗發炎藥，如阿斯匹靈。 4.止痛劑：其功能是阻止身體神經傳導，使失去知覺。 (1)常見的止痛藥有阿斯匹靈、乙醯胺酚、依珀芬，其結構分別如圖5 9 、5 10 、5 11 所示。 (2)阿斯匹靈的學名是乙醯柳酸，具有解熱鎮痛的功效。 a.阿斯匹靈具酸性，為減少胃受刺激，常配合氫氧化鋁使用。 b.阿斯匹靈有抑制血小板凝集的作用，近來有做為預防血管阻塞的用藥。 c.血友病及有其他流血問題的患者，不能使用阿斯匹靈，通常改用對乙醯胺基苯 酚為解熱鎮痛劑。 (3)麻醉性止痛劑：如，鴉片、嗎啡、海洛英、古柯鹼等。 圖5 9 阿司匹靈 圖5 10 乙醯胺酚 圖5 11 依珀芬 1.最早被弗萊明發現，可抑制葡萄球菌生長的黴菌是 (A)青黴素 (B)氯黴素 (C)阿斯匹靈 (D)四環黴素。 2.下列有關藥物作用的敘述中，正確的是 (A)藥物在生物體中的作用與在試管中的作用 完全一樣 (B)藥物在不同人體的反應相同 (C)複雜的蛋白質能與藥物作用產生藥物治 療疾病的效果或副作用 (D)沒有一種藥是絕對安全的，不當使用會造成對人體的傷 害 (E)任何藥物，按說明就可自行使用。 3.下列有關制酸劑的敘述中，正確的是 (A)碳酸氫鈉是速效性的制酸劑 (B)胃乳含氫氧 化鋁 (C)氫氧化鋁是長效性制酸劑，可使胃液的 pH 值維持在4.2 附近 (D)碳酸氫鈉 在胃內會產生二氧化碳，常造成脹氣 (E)氧化鎂不會產生脹氣，不被消化系統吸收。
4.下列各項敘述中，正確的是 (A)制酸劑是用來中和胃酸的藥劑 (B)消炎劑是用來直接 殺死病菌或抑制細菌的代謝作用 (C)止痛劑可阻斷身體神經傳導 (D)鴉片、嗎啡是屬 於止痛劑 (E)安非他命是一種興奮劑。 5.下列各種藥物中，屬於抗生素的是 (A)磺胺劑 (B)盤尼西林 (C)嗎啡 (D)氯黴素 (E)氫氧 化鋁。 6.服用碳酸氫鈉作為胃藥，使用之後會脹氣，其原因是藥物與胃酸作用產生何種氣體？ (A)SO2 (B)H2 (C)CO2 (D)O2。 7.下列各種化合物中，可以當作制酸劑的有 (A)氫氧化鎂 (B)氫氧化鈉 (C)氯化鈣 (D)碳 酸氫鈉 (E)氫氧化鋁。 8.有一胃病患者，檢查顯示其胃液中，鹽酸濃度為0.06M ，可利用含有氫氧化鋁 3 ) (OH Al 的胃藥中和，其反應方程式如下：Al(OH)3 3HCl AlCl3 3H2O，則 (1)若此病人共分泌0.30L的胃液，則需要服用多少公克的氫氧化鋁，恰可中和胃酸？ (2)除了氫氧化鋁以外，下列各物質中，亦可當作胃藥的是 (A)Mg(OH)2 (B)KOH
(C)NH4Cl (D)CH3COONa。(91 學測)
9.除了傳統的感冒藥以外，現今藥房也有販售沖泡式感冒藥。這類藥劑若經經溫水調和 後，杯中會有氣泡，很有創意，飲用也便利。試從下列( ) ~ ( )A J 的物質中挑選出最 適合的答案。(A)多醣(B)嗎啡(C)苯甲酸(D)咖啡因(E)纖維素(F)檸檬酸(G)氧化鋁(H)
阿司匹靈(I)碳酸氫鈉(J)氫氧化鎂。 (1)上述哪一種物質可能是傳統的感冒藥？ (2)沖泡式感冒藥之所以會有氣泡，是因為含有檸檬酸以及哪一種成分？ (3)感冒藥通常會令人昏昏欲睡，為了減少此一副作用，有些感冒藥會添加少許的合 法興奮劑是？(93 學測) 10.鴉片是一種容易上癮的毒品，其毒性主要是來自於下列何種化合物？ (A)海洛因 (B) 安非他命 (C)嗎啡 (D)尼古丁。 七.毒品的認識： 根據聯合國公約規定，有二百多種管制使用的麻醉品和精神藥品，嚴加禁止的有安 非他命、印度大麻、古柯鹼、鴉片、海洛因、嗎啡等，除外尚有速賜康、強力膠、紅中、白板 青發等毒品。當毒品進入人體後，會使生理發生變化，而產生興奮，快感，長期使用， 會成癮而不可自拔。 1.毒品成癮的生理作用： (1)吸毒者隨著毒品在體內代謝速度的加快，而降低血液中毒品的有效成分，使有效 時間縮短，以致必須增加吸毒次數及劑量，以求快感。 (2)神經細胞的生理，生化反應都已適應吸毒後的狀態，當毒品在體內的濃度不高時 ， 就會產生精神上及身體上的不舒服，所以就越吸越多，劑量越用越重，造成對 毒品的依賴性。 2.吸毒者的輓歌： (1)對成癮性毒品，吸毒者如果中止毒源，就會引起一些生理及心理的變化，而出現 流淚、流鼻涕、打哈欠、食慾減退、惡寒、磕睡、神經過敏等症狀。 (2)嚴重的引起痙攣性腹痛、心跳加速、血壓升高、瞳孔放大、體液流失、電解質紊亂而 危及生命。 (3)吸毒者常無法自拔而有暴力行為及發狂自殺的傾向。 3.毒品對個人健康和社會安寧的危害日趨嚴重： (1)吸毒者常迷戀毒品提供的短暫虛幻與快感，進而成癮，傷害身心。 (2)吸毒者為滿足毒癮，傾家蕩產，造成家庭經濟的困難。 (3)成癮者為滿足毒癮，為獲得毒品而為非作歹，嚴重危害社會國家治安。
八.常見的毒品： 1.鴉片、嗎啡、海洛英： (1)鴉片：由罌粟果實的汁液，經乾燥凝固所得，其成分有 20 多種植物鹼。 (2)嗎啡：將鴉片中主要的生物鹼，進ㄧ步精製而成的白色針狀晶體，具有鎮痛的醫 療效果；若濫用，則是一種難以戒除的毒品。 (3)海洛英：嗎啡在經化學處理後的白色結晶粉末。 (4)危害：昏睡、抑制呼吸、血壓降低、瞳孔變小；吸食過量可能造成猝死。 2.安非他命(C H N9 13 )：屬於一種合成的化學藥品，為中樞神經興奮劑；吸食者初期會 多話、舉止唐突、食慾衰退等現象，繼而引起精神錯亂、高血壓與中風等。 3.搖頭丸：其分子結構與安非他命類似。中毒症狀為體溫升高與心律不整。 4.大麻： (1)來源：印度大麻的葉片所製成。 (2)有毒成分：大麻酚，具有麻醉的作用。 (3)危害：思考能力、記憶力與判斷能力下降；且對呼吸系統造成傷害。 5.香菸： (1)來源：由處理過的菸草捲製而成。 (2)有毒成分：點燃香菸所產生的化合物有四千多種，其中主要有尼古丁、焦油、一氧 化碳。 (3)危害： a.尼古丁：導致菸癮的主因；會造成心跳加速、血壓上升等中樞神經興奮的效果。 b.焦油：引發慢性支氣管炎與肺氣腫。 11.下列各種成癮性毒品吸食後的症狀，正確的是 (A)安非他命引起急燥不安，記憶力 減退、妄想 (B)快樂丸造成神經系統損傷、幻覺 (C)印度大麻引起肺癌，損傷生殖系統 性能力下降 (D)嗎啡引起興奮、攻擊慾、便秘 (E)海洛因引起性無能，軟弱無力。 12.下列藥物中，屬於興奮劑的是 (A)大麻 (B)鴉片 (C)安非他命 (D)阿斯匹靈 (E)海洛英。 13.從罌粟花果實中可製取下列三種毒品，(甲)鴉片(乙)嗎啡(丙)海洛因。試問： (1)毒性大小順序？ (2)純度高低？
14.香菸燃燒時會產生下列何種物質，使得抽煙者的牙齒帶有黃漬？ (A)尼古丁 (B)一氧 化碳 (C)二氧化碳 (D)焦油。 <Homework 5-4> 1.藥物的用途有 (A)診斷 (B)治療 (C)預防 (D)保健 (E)減輕症狀。(ABCDE) 2.下列各種藥物中，屬於消炎藥劑的是 (A)對胺基苯磺酸 (B)盤尼西林 (C)碳酸氫鈉 (D) 青黴素 (E)紅黴素。(ABDE) 3.盤尼西林是屬於下列何種類別？ (A)止痛劑 (B)消炎劑 (C)興奮劑 (D)制酸劑。(B) 4.下列有關阿斯匹靈的敘述中，正確的是 (A)學名為乙醯柳酸 (B)水溶液呈酸性 (C)有解 熱鎮痛的功用 (D)可作為預防血管阻塞的用藥 (E)血友病的患者不能使用阿斯匹靈。 (ABCDE) 5.下列各種組合中，正確的是 (A)消炎劑－磺胺劑 (B)止痛劑－阿斯匹靈 (C)制酸劑－小 蘇打 (D)消炎劑－盤尼西林 (E)止痛劑－鴉片。(ABCDE) 6.下列各藥物中，可抑制細菌成長、防止傷口潰爛的是 (A)磺胺劑 (B)阿斯匹靈 (C)氫氧 化鋁 (D)海洛英。(A) 7.下列各種藥物中，屬於禁藥的是 (A)尼古丁 (B)碳酸氫鈉 (C)嗎啡 (D)大麻 (E)單寧酸。 (CD) 8.下列各項敘述中，正確的是 (A)鴉片是來自罌粟花的果實 (B)大麻的葉，乾燥切碎後， 製成大麻煙 (C)嗎啡是由鴉片中提煉的白色針狀結晶 (D)古柯鹼是古柯植物中提煉的 一種白色粉末 (E)尼古丁大量含於香煙中，是一種植物鹼，有毒性。(ABCDE) 9.下列各種藥物中，被列為毒品的是 (A)氯黴素 (B)阿斯匹靈 (C)海洛英 (D)尼古丁 (E)安 非他命。(CE) 10.會產生幻覺妄想等精神障礙的毒品是 (A)海洛英 (B)安非他命 (C)FM (D) MDMA2 (E)嗎啡。 11.下列毒品中，不是直接或間接來自於罌粟果實的是 (A)鴉片 (B)海洛英 (C)嗎啡 (D)安 非他命。(D)
5 - 5 奈米材料 一.奈米材料： 1.定義：是指材料的結構粒子在長、寬、高三個向度上，至少有一個向度在1 ~ 100nm 的尺度範圍內。 2.分類： (1)二維奈米材料(2 )D ：只有一個方向的長度是在奈米尺度內，其餘兩個方向的長度 遠大於奈米，其形狀是平面，如層狀或薄膜狀之奈米材料。 (2)一維奈米材料(1 )D ：有兩個方向的長度是在奈米尺度內，另一個方向的長度遠大 於奈米，其形狀是長條狀，如奈米線、奈米碳管。 (3)零維奈米材料(0 )D ：三個方向的長度都在奈米尺度內，其形狀是點狀，如原子簇、 量子點或奈米微粒。 (4)塊材與奈米材料的示意圖。如圖5 12 。 塊材 二維奈米 一維奈米 零維奈米 圖5 12 3.性質： (1)奈米材料的熔點與傳統塊材差異極大。如， a.銅塊材的熔點是1085oC，而20nm銅微粒的熔點 只有39oC。 b.金塊材的熔點是1063oC1336K，而直徑2nm的 金微粒，其熔點為327oC600K。同時，其熔點會 圖5 13 隨著直徑的改變而有所不同，如圖5 13 所示。與一般觀念，純物質具有固定 熔點是相違背的。 (2)其餘性質，如磁性、透光性、導電、導熱、活性、電性、化學性質均與塊材有很大的差 異。
二.常見的奈米材料： 1.奈米碳管： (1)發現：是日本飯島澄男教授於研究碳簇時，偶然發現的。 (2)結構：是由一層或多層石墨中的碳原子捲曲而成的空心籠狀纖維，直徑約 1 ~ 100nm之間。其結構如圖5 14 。 單層式奈米碳管 多層式奈米碳管 圖5 14 (3)性質與應用： a.其分子結構是由二維石墨片捲成三維分子圓管，因此具有微小、高強度、高導 熱度、低消耗功率等特性。 b.在機械性質方面：其強度是不銹鋼的 100 倍，不但質輕且彈性高，即使彎曲 90o也不會折斷，因此可作防彈背心的材料、太空船的結構材料、掃描式顯微鏡 的探針。 c.在電學性質方面：奈米碳管具有半導體的性質，且電子只能沿著單層的長軸方 向傳導，因此只要低電壓就可發射相當大密度的電子，而此性質可用來製造高 亮度、低耗電的平面顯示器。 d.在化學性質方面：因為奈米碳管的表面積大，具有吸附大量氣體及離子的能力， 可作為燃料電池的儲氫材料，亦可作為二次鋰離子電池的電極材料。 2.奈米光觸媒(二氧化鈦光觸媒)： (1)光觸媒的定義：泛指可利用光線吸收，產生催化反應的物質，例如TiO2、ZnO、 2 5 Nb O 、SnO2。因為於催化反應過程中，催化劑不會損耗，所以是一種很環保的 產品。 (2)原理：二氧化鈦光觸媒吸收紫外光外，其內部電子會從較低能量狀態轉變成較高 能量狀態，使其具有更大活性；而原來電子的位置就形成一個帶正電的電洞， 此正電洞會將附近水分子所游離出來的氫氧基(OH)氧化，使其變成更具活性 的氫氧自由基(OH)，當此自由基遇到有機物質，將從有機物質奪回電子，藉 此破壞有機分子的鍵結(多是碳水化合物)，使其分解成二氧化碳與水，而達到除 汙、殺菌的效果。可利用圖5 15 來說明。 (3)應用：可應用於淨化空氣、除臭殺菌、污水處理等相關產品。亦可利用其不沾附油 污的特性，來開發自潔瓷磚、奈米塗料、防霧處理等產品。其功能示意圖如圖 5 16 。 (4)條件限制：欲使二氧化鈦光觸媒能確實發揮效用，其照射的紫外光要夠強，就是 其波長必須小於380nm，才能使其具有催化的能力。
圖5 15 二氧化鈦光觸媒的作用機制 圖5 16 二氧化鈦光觸媒功能示意圖 1.一般的奈米光觸媒，主要是含有下列何種物質？ (A)Pb O3 4 (B)TiO2 (C)CuO (D)C60
(E)ZnS。 2.如果黃金奈米粒子的直徑大小是3nm，在這個粒子中有多少個金原子？(金原子的半 徑為0.144nm) (A) 2 10 (B) 3 10 (C) 4 10 (D) 5 10 。 3.下列有關奈米碳管的敘述中，正確的有 (A)易沿軸的方向斷裂 (B)長軸方向的電阻很 大 (C)管內充滿具有活性的碳原子 (D)管壁由六碳環所組成 (E)具有吸附大量氣體與 離子的能力。 4.由於銀元素本身就擁有殺菌除臭的功能，而將銀奈米化之後，因其活性更高，所以僅 需要更低的濃度，即可達到相同的抗菌除臭效果。假設一個銀奈米粒子的重量是 13 1.05 10 g ，此粒子為一球體，估算一個銀粒子含有多少個銀原子？(已知，銀原 子半徑為0.1nm、密度為10.5 gcm3 ) (A)107 (B)1010 (C)1011 (D)1012。 5.下列有關奈米材料的敘述中，正確的是 (A)人類頭髮直徑約100nm (B)奈米材料的尺 度範圍在1 ~ 100nm (C)科學家發現富勒烯的結構中，碳是以四碳環與七碳環為基礎，
相互結合 (D)奈米碳管具有半導體的特性 (E)二氧化鈦在紅外光的照射下具有殺菌、 分解有機物的功能。 6.下列各項敘述中，正確的是 (A)在紫外光照射下，二氧化鈦晶體表面極易與氧分子、 水分子反應，產生 2 O 離子與OH離子 (B)奈米碳管可作為二次鋰電池的電極材料 (C)奈米碳管可作為掃描式顯微鏡的探針 (D)氫原子直徑約為100nm (E)奈米材料是 指有一個向度在1 ~ 100nm的尺度範圍。 7.二氧化鈦光觸媒可用於下列哪一種水的處理過程？ (A)曝氣 (B)消毒 (C)沉澱 (D)過濾。 <Exercise Chapter 5> 一.單一選擇題： 1.下列何者是屬於寡糖？ (A)果糖 (B)麥芽糖 (C)澱粉 (D)葡萄糖。(B) 2.澱粉在人體消化系統中水解成 (A)麥芽糖 (B)葡萄糖 (C)蔗糖 (D)果糖。(B) 3.下列各醣類中，甜味最佳的是 (A)葡萄糖 (B)果糖 (C)麥芽糖 (D)乳糖。(B) 4.俗稱飴糖的是 (A)蔗糖 (B)麥芽糖 (C)葡萄糖 (D)乳糖。(B) 5.下列何種物質不能被人體內的酵素所消化 (A)葡萄糖 (B)澱粉 (C)纖維素 (D)肝糖。(B) 6.以澱粉為原料用來製造酒精時，下列何者不是中間產物？ (A)糊精 (B)麥芽糖 (C)蔗糖 (D)葡萄糖。(C) 7.下列何種物質可用來檢驗澱粉的存在？ (A)石蕊試紙 (B)碘液 (C)蛋清 (D)硝酸。(B) 8.下列何者不是甘油脂？ (A)花生油 (B)牛脂 (C)橄欖油 (D)甘油。(D) 9.兩個人的血緣關係，可用下列何種物質的排列順序測知？ (A)蛋白質 (B)油脂 (C)澱粉 (D)骨骼。(A) 10.有關咖啡因的敘述，何項錯誤？ (A)咖啡因會刺激神經，引起情緒興奮 (B)可作為利 尿劑 (C)是清涼飲料的添加物 (D)可與亞鐵離子作用產生藍黑色物質。(D) 11.碘價是用以測知下列何種物質的含量？ (A)蛋白質 (B)不飽和的脂肪酸甘油脂 (C)澱
