高中基礎化學(二)全第四章

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基礎化學(二)全

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化學與能源 從前人們生活所需的物質,泰半是取自於天然物,物質 匱乏,談不上物質生活。反觀今日,大部分的物質都是人工 合成或是經由加工處理的天然物,產品趨於多樣化。人類科 技的發達促使新的物質不斷的被開發應用,讓世人享受著多 采多姿的生活,而化學家與化學工程師正是促進人類物質文 明進步滿足人類需求的主要推手之一。化學家在實驗室研究 物質的特性、開發新的物質以及新的合成方法,然後其成果 再經由化學工程師的設計規劃後量化生產,使更多人能分享 這些物質產品所帶來更高品質的生活。因此,若說化學 (chemistry) 是 使 一 個 人 的 夢 想 成 真 , 那 麼 化 學 工 程 (chemical engineering,簡稱化工)就是將可實現的夢想 大量複製,廣而傳之。 傳統上,化學這一學門除了在第二章所提到的有機化學 領域外,另外尚可分為無機化學、物理化學及分析化學等四 大領域。而以其他名稱分類的化學例如電化學、材料化學、環 境化學等等不勝枚舉,均可匯入這四大領域中。但這也不是 一成不變的,由於 20 世紀末葉生物技術(biotechnology)蓬勃 發展,美國 哈佛大學率先將化學系改為化學暨化學生物學系 (The Department of Chemistry and Chemical Biology),這意味 著化學生物學已成為化學學門的相關領域。化學生物學及奈 米技術(nanotechnology)的發展,彰顯了物質在分子或原子層 次上的訊息日益重要,這將是未來化學研究的主軸之一。 化學工程學門與化學關係非常密切。在 1888 年美國 麻州 理工學院提供第一個化學工程課程,隨後並將工業製程中具 有共同物理變化特點的基本操作,例如:流體流動、熱的傳 導、物質的傳遞、溫壓變化及固體輸送等過程,匯集成為單元 操作(或稱為化工原理)成為化工的重要領域之一,也 是化學與化工最大的分野。今日的化工研究著重在包括 奈米技術和生物技術的尖端工業,以及為了因應社會需 求而發展的新產品和製程。無論是化學或化工莫不致力 於發展乾淨且可持續使用的能源體系,以及新材料及醫 藥製品的開發與生產。 141 塑膠剛被發明時,人們視 之為珍稀之物,今日塑膠 製品價廉物美,試以化學、 化工的角度思考時空不同 價值迥異的原因。

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基礎化學(二)全 生活中無論食、衣、住、行、育、樂等都離不開化 學,所以為了因應社會需求改善現實生活,化學家莫不 致力新物質或材料的開發與研究,尋找更好的合成方法 與製程,並推廣其應用等。至於如何將化學實驗室研究 的成果轉化成為化工廠量產製程的課題,則常由化學工 程師來主導。 現在,讓我們從一天的生活動態來檢視化學、化工 與我們生活的密切關係(圖 4-1)。 早上起床盥洗,可能接觸到的牙膏、洗面乳、洗髮 精和沐浴乳等清潔用品,都是內含界面活性劑的化學製 品。而從早餐開始的三餐及點心,所食用的穀物、飲料 或鮮美的蔬果等農產品,其來源背景也多與化學相關, 例如:利用肥料促進生產,或利用農藥避免農作物的病 蟲害等。早餐後,整理服裝儀容、背著書包,上學去。 書包以及身上穿著的衣服有些是由化學纖維再經過染整 的製品,而腳底下的運動鞋是合成橡膠的製品。因身體 不適,出門前依醫囑,服用含阿司匹靈的錠劑及胃藥, 然後匆忙的搭乘以化石燃料為動力的交通工具。到了學 校,上課時打開課本和筆記本,所用的紙張是由木材纖 維經一系列化學處理過程而製得,而化為字跡的油墨則 142 Gore-tex 具Gore-tex材質的布料,為 近來頗受歡迎的產品,廣 泛的運用到許多戶外用品 上。其為具有疏水性的材質, 薄膜中的小孔比水滴或冰 雪小,但比水蒸氣分子來 得大,因此具輕薄、防水、 防風、透氣等功能。 常見廣告詞強調:「本產 品為天然,且不含任何化 學物質。」這句話是否合理 正確?

4-1 生活中的化學

化學纖維 天然纖維包含棉麻和毛分 別為纖維素和蛋白質所構 成。化學纖維則是取自於石 化原料的單體所聚合而成 的纖維,例如耐綸、達克綸 等合成纖維,或是以天然 纖維如纖維素加以改質而 得的人造纖維,例如人造 絲。

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化學與能源 是脫離溶劑的色素分子所組成的。下課時,買了一瓶飲 料,盛裝飲料的寶特瓶是一種合成聚合物的製品。放學 後,拿起配有液晶面板的手機與同學聯絡。晚上睡覺 時,躺在溫暖的被窩中,所蓋的毛毯或涼被竟然也是化 學纖維製品,所以一天從早到晚都不曾片刻離開化學與 化工製品。 再以上述提及的一些物質,舉例說明如下: 以農作物的生產為例,早期使用草木灰(圖 4-2) 或是水肥,以增加農作物的產量,但是隨著人口快速的 膨脹,衍生對糧食龐大的需求,草木灰或是水肥早已不 敷使用,因此肥料工廠應運而生,人工合成的化學肥 料,例如硫酸銨、尿素及氯化鉀等,取代天然肥料,而 被大量使用。若沒有這些化肥,糧食作物的產量將無法 滿足人類的需求。 另外,阿司匹靈(aspirin)的前身其實是柳樹汁液。 人們在古希臘時代,就已經知道柳樹皮所熬的湯汁具有 解熱鎮痛的療效,後來化學家分離出其中的有效成分並 鑑定是為柳酸。但柳酸引起胃部不適卻是令多數人難以 忍受的副作用。1893 年,德國化學家何夫曼發現柳酸 的衍生物—乙醯柳酸,具有更好的止痛效果卻較柳酸 不傷胃,並由藥廠大量生廠,即為阿司匹靈。其中化學 家於柳樹皮中分離出有效成分柳酸,並研究合成乙醯柳 酸的方法,而至於如何將阿司匹靈量產,則有賴於化學 工程師的設計與規畫了。 由石油煉製可得到許多聚合物的單體,這些單體可 分別聚合形成塑膠、橡膠或纖維等材料,此類聚合物大 部分具有絕緣、不生鏽、輕便以及價格低廉的特點,大 大的改變人類的生活方式。此外,自從化學家成功的合 成染料分子後,使染料的價格更低廉,染料不再屬於貴 族專用品,不僅建立了染料工業(圖 4-3),附帶的也 143 柳酸又名水楊酸(salicylic aci d),其分子結構為 而乙醯柳酸的結構為 天然的尚好? 天然的柳樹汁液是否較人工 合成的阿司匹靈為好呢? 何夫曼 Felix Hoffmann ( 1868 - 194 6)德國人

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基礎化學(二)全 促進了成衣工業與時尚產業的蓬勃發展,更造就了色彩 繽紛的世界。 由於化學家與化學工程師的研究開發,塑膠、紡織、 電子器材、醫藥、食品、肥料、農藥、環保、生化、能源…… 等產業才有今日蓬勃的發展,我們的物質生活才能如此 多采多姿,今日即使是一般人的生活,其方便的程度連 權傾天下的古帝王也難以想像。 化學與化工的發展除了促進人類生活進步之外,伴 隨能源消耗以及製程所產生的廢棄物,往往對環境造成 相當大的影響,導致人們常將化工廠與汙染畫上等號。 科學家警覺到在追求更多的物質享受同時,也對自然環 境造成嚴重的破壞。因此為了維護環境免於破壞,世界 各國從 1970 年代起開始推動工業的減廢,到 1980 年代 則進一步倡導汙染防治,時至今日提倡的是更全方位的 概念—永續發展(sustainable development)。 「永續發展」一詞最早是由一些國際保育組織於 1980 年提出。其後聯合國於 1987 年將永續發展定義為: 「能滿足當代需求,同時不損及後代子孫滿足其本身需 求的發展」,自此推動永續發展便成為世界各國重要的 政策方向之一。「永續發展」包含公平性(fairness)、永續性 (sustainability)及共同性(commonality)三個原則:主張資 源公平分配,以滿足當代及後代所有人民的基本需求; 144

4-2 化學與永續發展

在你每天的生活中,接觸 最多的是哪一類的物質呢? 如果沒有這類物質,對你 的生活將產生如何的不便?

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基礎化學(二)全 追求持續的經濟成長,但必須是建立在保護地球自然系 統基礎上,以及強調人類與自然和諧相處。所以永續發 展所涵蓋的範疇不僅是環境保護與愛惜資源,更包括人 的價值與對環境及未來的責任。 為追求永續發展,在化學與化工方面發展出綠色化 學(green chemistry) 的 概 念 , 這 概 念 源 自 於 Paul

Anastas 在 1991 年所倡議的 12 項原則。綠色化學是利用 化學原理從源頭上消除汙染,以此為基礎而發展的技術 則稱為綠色化工技術。一方面消極的從降低汙染開始, 由各國政府針對各種汙染物訂定嚴格的排放標準,使環 境汙染降至最低。而另一方面則以源頭減量的積極方式 達到汙染預防的效果。由化學家或化學工程師研究新的 配方,或是使用乾淨的能源或原料,開發更環保、乾淨 且低耗能的製程,並利用如觸媒(catalyst)或是生物技術 等改善製程,以降低能耗或避免使用或產生有毒物質, 以達清潔生產及工業減廢的目標。 以製造過氧化氫(H2O2)為例,過氧化氫做為氧化劑 時,其產物為水,相較於其他常見的氧化劑而言,是乾 淨且對環境友善的。然而傳統合成過氧化氫的方法能耗 較多,且易生成具有毒性的廢棄物,新合成方法則是以 鉑鈀奈米觸媒直接將氫氣與氧氣反應成過氧化氫,除改 善傳統方法的缺點外,並能將反應物完全轉化成生成物, 完全符合零廢棄原子的經濟原則。 綠色化學的概念同時強調化學製程中原子的使用效 率,若製程中使用很多原子,最後這些原子卻成為廢棄 物,就不符合綠色化學的原則。化學家定義原子使用效 率為: 原子使用效率=想獲得的產物質量和100% 所有生成物的質量和   [4-1] 工業上製備過氧化氫的方法如下圖: 觸媒 又稱催化劑,為參與化學 反應,使反應速率加快, 卻不被消耗的物質。 4-1 以鉑鈀奈米觸媒直接催化 氫氣與氧氣反應成過氧化 氫,此製程的原子使用效 率為何? 146

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化學與能源 可以用下列反應式表示: C16H14O2+O2→C16H12O2+H2O2 C16H12O2+H2→C16H14O2 總反應為:H2+O2→H2O2 其中,第一步驟生成的過氧化氫以溶劑萃取出,而 C16H12O2再以氫氣於催化劑存在下還原為 C16H14O2,可重 複使用。整個製程的經濟效益決定於 C16H12O2與溶劑的 回收效率,試問第一步驟的原子使用效率為何? C16H12O2=236,H2O2=34.0 原子使用效率= 34 236+34×100%=12.6% 4-1 為達到環境保護及永續經營的目的,化學反應中,反應 物的原子,應儘可能全部轉化為產物中的原子。若要使 下列反應(尚未平衡): 試問,此反應的原子使用效率為何? 147

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基礎化學(二)全 利用生物轉換技術也是另一種綠色化學的實踐, 例如合成聚乳酸塑膠(PLA,polylactic acid,圖 4-4) 的單體,其來源並非是由石化工業原料製得,而是利 用酵素將澱粉或纖維素轉化而成,產品加工時耗能較 低,且聚乳酸塑膠可於自然界中被生物分解。 其他如:研發使用揮發性較低的有機環保塗料, 可避免危害使用者的健康(圖 4-5),並且可以有效降 低溶劑的使用量等優點。在半導體製程方面,可利用 超臨界二氧化碳流體的親有機性、零表面張力以及低 黏度的特性來清洗半導體表面,不需使用去離子水及 其他腐蝕性的化學物質如酸或鹼等,可大幅減少用水 量以及縮短清洗時間,且二氧化碳可回收重複使用。 超臨界二氧化碳流體 二氧化碳在大於74 atm及 高於31℃的條件下顯現不 同於氣態及液態的特性, 具有高溶解力與高滲透性 的特質,市售低咖啡因或 是有些科學中藥即為超臨 界二氧化碳的應用之一。 廢棄的聚乳酸塑膠應如何 處理? 148

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化學與能源 在追求人與環境平衡的過程中,我們也可向生物界 學習,將食物鏈的概念應用於綠色化學的對策中。例如 將某工廠的廢棄物做為另一工廠的原料,如此將不同的 工廠加以鏈結形成類似食物鏈的關係,提高資源的使用 率。汙染物或廢棄物可視為未經利用的原料,若於其中 加上創新的技術就成為有用的資源,回收廢棄物再於其 中提煉出有用的資源即是。例如從回收的廢電腦、廢手 機中,提煉出貴金屬如黃金,而這些黃金可以做為光碟 片的靶材,此即為城市採礦的概念。如此一來廢棄物將 大幅減少,以期達零廢棄為最終的目標。 綠色化學對於人類的永續發展占有舉足輕重的影 響,而這也是企業、化學家與工程師應努力發展的文化 與責任,綠色化學的概念將是目前化學與化工發展的重 要趨勢之一。而我們在生活中,可常記4R為原則: Reduce ( 減 量 使 用 ) 、 Reuse ( 重 複 使 用)、Recycle(循環再製使用)、Recovery(回收再利 用)。時時提醒自己,為人類的永續發展盡一己之力。 人類利用豐富的想像力對未來的生活勾勒出許多天 馬行空的藍圖,在科幻小說、電影中,藉由文字與影像 呈現出來。然而,隨著科技的發展,許多想像不僅成 真,更深深的融入我們的生活中,例如行動語音或影像 通訊、觸控科技、薄型化的顯示器、節能科技、基因科 …… 技 等。這些先進科技的成果是由許多基礎與應用科 … 學,如化學、化工、物理、電子、電機、數學、生物

4-3 化學與先進科技

在你生活中,為環境保護 做了哪些努力?這些努力 分別符合4R中的哪一項? 149

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基礎化學(二)全 …等跨領域結合而成。由於化學領域具有掌握了解物質 特性的敏銳思維,再加上化工領域對製程技術的不斷創 新,化學與化工已成為這些先進科技發展的基礎。

4-3.1 

化學與奈米科技

奈米科技(nano-technology) 的發展為科技帶來重大 革新,並有多元的應用與前景。奈米材料呈現迥異於常 規尺度下的物理、化學和生物性質。例如二氧化鈦為白 色固體,是修正液和防曬用品的主成分,而奈米級的二 氧化鈦可作為光觸媒,具有毒性,並有殺菌除汙的功能 (圖 4-6)。再以化性非常安定的黃金為例,當黃金被 製成奈米金粒子時,所呈現的顏色異於金黃色(圖 4-7),且在室溫下可與氧燃燒,並可作為觸媒,與一般 常規尺度下的黃金性質大不相同。 用來製作鉛筆筆芯的石墨,其質地柔軟易碎,為層 狀結構;而類似石墨的單層結構捲曲而成的奈米碳管 (圖 4-8),卻具有高機械強度及高彈性的特性。 150

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化學與能源 由以上的例子可明確看出,奈米材料與常規尺度 下的材料性質非常不同,須賴化學家發展新的方法或 應用新的研究工具以了解其結構及特性,進而開發較 佳的製程與應用。奈米科技已掀起一波科技的新革命成 為世界各國發展的重心之一,與其他科技整合後,可 廣泛的應用於材料、製程、半導體、生物、醫學、電子、光 電、通訊、能源等產業,是基礎科學為體,科技為用的 最佳範例。

4-3.2 化學與電子科技

環顧周遭的電子器材,乍看之下似乎與化學和化 工並無關聯,但實則相反。以顯示器為例,以往體積大 且又笨重的陰極射線管(CRT)顯示器已漸漸由薄型的液 晶顯示器(liquid crystal displayer, LCD)取代,而發光二 極體(light emitting diode, LED)顯示器又是繼液晶顯

示 奈米碳管的潛在應用 奈米碳管具高機械強度及高彈 性,若以之代替一般鋼製的纜 線,將可增加強度並大幅降低 纜線重量。另外,利用其導熱、 導電性,可製成奈米溫度計、 奈米電子元件,較傳統元件更 微型、能耗更低。奈米碳管在氫 能源科技方面也可能占有一席 之地,例如作為貯存氫氣的材 質。 奈米的尺度 一奈米(nano meter,nm)為 10-9公尺,而奈米結構的 大小範圍約為1~100奈米, 這也是分子大小的尺度, 因此奈米科技也是研究分 子或原子行為的科技。 151

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基礎化學(二)全 器之後的新風潮(圖 4-9)。這些不同顯示器的演變都趨 向於輕薄、明亮、解析度更高、色彩對比強而飽和以及能耗 更低的特點,在這演變的過程中化學家對分子特性的掌控 與相關技術的建立,是促成相關產業進步的主因。 液晶(liquid crystal)分子為有機分子,大多為長條形, 分子在特定的條件下規則排列而呈液晶態(圖 4-10)。 液晶顯示器中,液晶分子本身不能發光,其光源為 面板背後的燈管,稱為背光源。藉著電壓操控液晶分子 奈米材料的製作與研究 奈米材料的製造不同於以 往常規尺寸材料由大縮小(t op down)的方 式,而是 採 用 以 小 做 大(bottom up) 的 方式,以一連串的化學反 應,從原子或分子的尺度, 將材料增大至奈米尺寸。 另外,掃描穿隧式電子顯 微 鏡(STM) 或 是 原 子 力 顯 微鏡(AFM)等,由於其觀 看的解析度為原子等級, 所以也成了奈米科技研究 的重要利器。 液晶 液態液晶分子在特定條件 (光、熱、電場或磁場)下 會出現晶體才有的分子規則 排列的現象,故稱為液晶。 有些化學家認為液晶是有別 於固、液、氣態之外的第四態 152

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化學與能源 的排列方向,可以控制光線穿透的強度,在螢幕上造成 亮暗不同的效果,此為液晶顯示器的核心。化學家更進 一步藉著改變液晶分子的結構或官能基,加快液晶分子 受電壓變化的排列速度(又稱為應答速度),並增長液 晶分子的使用壽命,使之更符合所需的工作性。 發光二極體主要是由 N 型和 P 型半導體所組成,在 電壓的作用之下而發光,化學家尋找不同的半導體材質, 於其中摻雜不同種類的元素,使二極體在通電後發出不 同顏色的光線。若是在半導體之間加上特定的有機分子 薄膜作為發光層,也可影響發光的顏色,稱為有機發光 二極體(organic light emitting diode, OLED)。化學家

依有機分子結構的特性,分別合成可以發出紅、綠或藍 等三種光原色的適合分子,應用於彩色顯示器。與液晶 顯示器相比,發光二極體可載於更薄的基板上,製成更 輕 薄 、 可 撓 曲 ( 圖 4-11 ) 或 尺 寸 更 大 的 全 彩 化 顯 示 N型和P型半導體 在半導體材料中摻雜價電子 更多的元素,即為N型半導 體,如矽摻雜砷;摻雜價電 子數較少的元素,即為P型 半導體,如矽摻雜鎵。將N 型和P型半導體相接,施以 順向電壓,電子可從N型往 P型移動,因而發光;電壓 方向相反則沒有電流產生。 發光二極體(LED)與有機 發光二極體(OLED) LED顯示屏是由發 光二極 管排列組成的一顯示器件, 利用n型及p型半導體材料 的電子及電洞結合過程之 能階轉換產生光子(photo n)發光,不同材料會釋放 不同的能階而產生不同顏 色的光。而OLED發光的原 理與LED近似,採用非常 薄的有機材料塗層和玻璃 基板,當有電流通過時, 這些有機材料就會發光, 其頻率大部分落在可見光 頻譜,OLED顯示器在動作 時可以產生高效率的光, 具有全彩化、高對比、低耗 電及製程簡單等多項優點, 因此吸引全球超過百家公 司競相投入其顯示技術及 材料的開發工作,成為另 一顯示技術的主流。但有機 發光顯示技術目前還存在 使用壽命短、屏幕大型化困 難等缺陷。 153

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基礎化學(二)全 器,如一般螢幕或戶外大型面板等(圖 4-12),具有亮 度更高、視角更廣、能耗更低等優點。是未來的明星產業 之一。若使二極體發出白色光,則可應用於一般照明 (圖 4-13),其特點為光線均勻且省電。

4-3.3 

化學與能源科技

節能科技是追求永續發展不可或缺的一環。試想, 在炎炎夏日裡,如何於節能與涼爽的室溫之間取得平衡 呢?如果能在建築物的外牆或玻璃塗上具有太陽能發電 功能的薄膜,除了可以使用太陽能外並兼具變色調控室 內亮度與溫度的功能,是不是一舉數得呢!另外,以電 動車取代汽、柴油車可降低碳排放與空氣汙染程度,將 是未來的趨勢。與這些能源科技相關的材料,如太陽能 發電或因熱、電而變色的薄膜材料,或是潔淨且電力與 續航力俱佳的電池技術,也都有賴化學家研發而得。預 期在不久的將來,這些先進科技都將成為我們生活的一 部分。 LED-LCD 傳統LCD螢幕的背光源 來自於螢幕後方的冷陰 極管,所以厚度較厚、較 暗且亮度不一。若以LED 為背光源,可使螢幕更薄 視角更廣、亮度較高且均 勻,稱為LED-LCD (圖4-14)。 154

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化學與能源 一種產業通常就是許多不同領域的先進科技所結合 而成的文明結晶,先進科技發展的面向雖然是多元的, 但其不變的本質是以物質為其核心,因此化學與化工於 其中的重要性不言可喻。化學家發展出新的理論與研究 方法,開發出新物質得以應用發展成為嶄新的產業科技, 化工配合新製程的研發與改良,使新的物質得以量產, 促使這些先進科技蓬勃發展得以造福人群。只要敢於夢 想與創造,今日的夢想將會成為明日的先進科技,並漸 次成為主流,終將普及於生活之中,然後再被更新更好 的科技所取代。這就是化學與化工推動文明發展進步的 模式。 其他先進科技的舉例 科技發展的面向是多元 的,例如分子級電子元件 導電塑膠、電致變色、熱 致變色、各種燃料電池、 光化學電池以及生醫晶 片……等。人們被快速發 展的科技浪潮推著前進 享受其好處卻不一定知 其所以然。關於先進科技 更深入的介紹,將於選 修化學中提及。 155

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化學與能源

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基礎化學(二)全 4-1  生活中的化學 1.化學家在實驗室研究開發新的物質,其所得之成果經化學工程師的設計 規劃後大規模量產。 2.若要將實驗裝置放大而成工廠量產的規模,需要加入一些相關的工程知 識,例如製造程序的設計、反應槽與工廠各組成單元的原理與製作、技術 開發等,此一相關的科學稱為化學工程,而相關的工業則稱為化學工業。 4-2  化學與永續發展 1. 永 續 發 展 包 含 公 平 性 (fairness) 、 永 續 性 (sustainability) 及 共 同 性 (commonality)三個原則:主張資源公平分配,以滿足當代及後代所有人 民的基本需求;追求持續的經濟成長,但必須是建立在保護地球自然系 統基礎上,以及強調人類與自然和諧相處。 2.為符合永續發展的目標,化學與化工發展出綠色化學的概念。綠色化學是 利用化學原理改進合成方法與製程,從源頭達到汙染預防的概念,以此 為基礎而發展起來的技術則稱為綠色化工技術。 3.綠色化學的概念也強調化學製程中原子的使用效率,使製程中使用的原 子完全轉化成生成物,符合零廢棄原子的經濟原則。 4.原子的使用效率定義為:想要獲得的產物的質量總和 所有反應物質量總和 5.4R 原則:Reduce(減量使用)、Reuse(重複使用)、Recycle(循環再製 使用)、Recovery(回收再利用)。 4-3  化學與先進科技 1.物質科學的發展是推進科技潮流的演變,例如奈米科技、顯示器……等先 進科技的發展,而化學與化工於其中扮演主要的角色。 158

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化學與能源 基本題       題號前“*”代表複選題 * 1.下列敘述中,何者符合永續發展的原則? (A)為因應人口增加所衍生的 龐大糧食需求,解決方法之一為開墾森林為農地 (B)工廠排放之廢氣會 隨大氣流動而被稀釋,可使其危害降至最低 (C)研發觸媒製程,使反應 物經由觸媒催化直接轉變為所需的產物 (D)使用風力發電提供電力 (E) 開發廢棄物的新用途。   2.環保是一種生活態度,以下常見的環保措施分別符合 4R 中的何者?  (1)將寶特瓶回收再製成衣服纖維  (2)酒瓶回收再使用  (3)化學實驗時,在不影響實驗結果的前題下,減量使用藥品,避免造成 環境負擔  (4)將紙類回收製成再生紙使用    3.甲基丙烯酸甲酯是一個製造壓克力高分子的單體,以往是由丙酮製造,完 整的製程可以用下列平衡的化學反應式表示:

CH3COCH3+HCN+CH3OH+H2SO4 → CH2= C(CH3)CO2CH3+ NH4HSO4 新的製程則用觸媒催化丙炔、甲醇與一氧化碳反應直接生成產物: CH3C≡CH+CH3OH+CO→CH2=C(CH3)CO2CH3 使用丙炔的新製程,沒有製造任何廢棄物,原子使用效率為 100%。試問 使用丙酮製程的原子使用效率,最接近下列哪一項?  (A)18 (B)29 (C)47 (D)55 (E)69 %。 進階題 1. 下列關於先進科技的敘述,何者正確? (A)藉由光學顯微鏡可觀察奈米 粒子的表面結構 (B)物質被奈米化後,其性質亦發生改變 (C)常溫下, 液晶分子具有規則排列的固態晶體結構 (D)液晶分子經通電而發光,為 液晶螢幕的光源 (E)LED 可應用於顯示器及照明設備。 2. 試以生活中常見的物質舉例說明化學與化工於其製程中所扮演的角色。 159

數據

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參考文獻

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