基礎化學
第五章 生活中的物質
5-1 食品與化學:
1. 醣:分為單醣、雙醣及多醣
單醣 雙醣 多醣
結晶性 白色結晶 白色結晶或無定形 無定形
溶解性 易溶於水 可溶於水 多不溶於水
甜味 有 有 無
分子式
C
n( H
2O )
mC
n( H
2O )
m( C
6H
10O
5)
n組成 單醣 二個單醣縮合反應去
一分子
H
2O
2多個單醣縮合反應去 多分子
H O
實例 葡萄糖、果糖、半乳 糖
蔗糖、麥芽糖、乳糖 澱粉、幾丁質、纖維 素、肝醣
(1) 兩個以上的單醣可以縮合聚合成雙醣或多醣,反之,雙醣或多醣也可以 水解成為小分子的醣。
(2) 澱粉的水解過程
O nH O
H
C
6 10 5)
n 2( + nC
6H
12O
6寡糖完全水解→葡萄糖 糊精
澱粉水解 → 水解 →
寡糖:單醣數在 2~10 的醣類縮合物稱為寡糖。
(3) 雙醣的水解
蔗糖 葡萄糖 + 果糖 乳糖 葡萄糖 + 半乳糖 麥芽糖
+ 水→H+
葡萄糖 + 葡萄糖
(4) 人體內的葡萄糖由氧化作用,把貯存在分子內的化學能釋放出來,供應 日常活動所需之能量。每克葡萄糖完全氧化成二氧化碳和水,大約放出
15.6kJ的能量。
(5) 醣類的檢驗
(a) 澱粉遇到碘液呈藍色。
(b) 醣類遇濃硫酸會產生焦黑的碳。
(c) 葡萄糖遇到熱的本氏液或斐林試液(藍色,含
Cu
)都生成紅色氧化亞銅,而蔗糖及多醣不具還原性,沒有反應。
+ 2
) ( Cu
2O
基酸聚合而成,人體的必需
2. 蛋白質:
(1) 蛋白質是由胺 胺基酸有二十餘種。胺基酸的通
式如下:
(2) 胺基酸的結構:由式中 R 示不同的取代基,
如甘胺酸 麩胺酸
(3) 蛋白質的水解與聚合
(4) 蛋白質的功用:
構成身體的組織,如肌、膚、羽、角等。
(b) 組成各種酵素以利用動物內各項作用進行。
(c) 當解毒劑,因蛋白質加氯化汞會凝聚,誤用氯化汞或其他重金屬如銀、
鉛而中毒,常用牛奶或蛋白質為解毒劑。
(5) 蛋白質的檢驗
(a) 可溶於水的蛋白質,遇熱凝固,如雞蛋蛋白質受熱,由透明狀凝固成白 色塊狀。
(b) 蛋白質遇濃硝酸呈黃色,再加入過量氨水轉呈橙色。
(6) 蛋白質腐敗:蛋白質在空氣中放置過久會因細菌分解而腐敗 產生
3
2 及硫醇等臭氣及有毒的屍鹼( 2 2 5 2 ,誤食 容易發生食物中毒。
(7) 必需胺基酸為人體生長發育所必需,但身體無法自行合成的,一般動物性 蛋白質所含必需胺基酸的種類較完全,營養價值較高。
3. 脂肪:
(1) 結構:脂肪是由有機酸與醇類所形成的酯類 (a)
, NH S
H 戊二胺, NH ( CH ) NH
)(2)
(3) (4)
(5)
4.
分類:
甘油學名為丙三醇,是三元醇
脂肪酸中的碳鏈若含有雙鍵,稱為不飽和脂肪酸,不 體分解吸收。如麻油就含有較多的不飽和脂肪酸。
人類代謝食物的順序,首先是醣類,其次是脂肪,最後才是蛋白質 攝取太多,則過多的熱量會以脂肪的形式貯存於人體而導致肥胖。
飽和脂肪酸較易為人
,若是 茶:
(1) 分類:
依製法 分為:
(2) 成分:
(3)
茶鹼結構式
C
(4)
. 咖啡:
(1) 製造:
(2)
(3)
5
5-2 衣料與化學 . 纖維:
(1)
(2) 合成纖維:耐綸以 脫水產生醯胺鍵聚合而成,比較像蛋
白質;奧綸以 ;達克綸以 及
類。
2. 肥皂和清潔劑:
3
脂肪酸甘油脂 脂肪酸鈉(肥皂) 丙三醇比較 1
NH
2COOH −
− 及
CN
C− 聚合而成的聚烯類
C = −COOH −OH
(1) 皂化反應:
C
3H
5H → 3 RCOONa + C
3H
5( OH )
3 形成的聚酯3 )
( OCOR + NaO
比較 (2)
(3) 結構
(4) 清潔劑上烷基具有支鏈者,生物難分解,稱為硬性清潔劑;若烷基為直 鏈者,較易被生物分解,故稱為軟性。
(5) 去污原理:
5-3 材料與化學 1. 塑膠:
(1) 常見的塑膠種類; 性質及用途:
分類 塑膠名稱 用途
聚乙烯( PE ) 塑膠袋、玩具、塗料 聚丙烯( PP ) 塑膠瓶
聚氯乙烯( PVC ) 雨衣、地板、人造皮 聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力) 高品質透明塑膠製品 聚四氟乙烯(Teflon) 不沾鍋
熱 塑 性
聚乙烯對苯二甲酸酯( PET ) 保特瓶
酚甲醛樹脂( PF ) 電器的插頭、絕緣材料 三聚氰胺甲醛樹脂(泡綿) 沙發的填充料
熱 固
性 尿素甲醛樹脂(UF ) 電線插頭、炊具把手
(2) 熱塑性:加熱後會軟化而具有可塑性的塑膠稱為熱塑性塑膠,通常分子 呈鏈狀。
工成形後,加熱不再軟化的塑膠,稱為熱固性塑膠,通常分子 連呈網狀。
許多稱為單體的小單元聚合而成的聚合物。
2. 玻璃
(1) 由二氧化矽、灰石、碳酸鈉等原料以適當比例混合,分析成分是矽 (3) 熱固性:加
交互接 (4) 塑膠是由
: 成分:
2)和矽酸鈣( 2)。
的成分、特性及用途
分或處理 用途
酸鈉(
Na
2O ⋅ xSiO CaO ⋅ xSiO
硫化
(2) 常見商業玻璃 :
玻璃 成 特性
水玻璃 2
、
黏性透明液體鈉鈣玻璃
SiO 、 Na O 、 Ca
微帶青色、易鉀鈣玻璃
SiO
、PbO CaO、
硼玻璃
SiO
2、
、 耐溫度變化、硼砂)、 膨脹率小
理化器具、燈 泡
3 2
O Al
鋼化玻璃 離子 換交 法改變其
學成分 碰撞
防彈玻璃 表面化 耐強大壓力、
%) 8 . 99
2
( SiO
O Na SiO
22
O
2
O K O Na
2 22
、 、
O K O Na
2、
2O H O
B
Na
2 4 7⋅ 10
2 (O K O Na
SiO
2、
2、
2 PbO石英玻璃 耐酸、膨脹率
小、可透過紫 外光
日光燈管、理 化器具
洗滌劑、黏接 劑
吸收紫外光
窗玻璃、玻璃 瓶
耐高溫、耐藥 品、機械強度 大
理化器具、光 學儀器
鉛玻璃 、 富光澤 裝飾品
層合玻璃 兩玻璃片間夾一膠膜 破裂不亂飛濺 汽車安全玻璃 強化玻璃 表面急速冷卻 碎裂呈粒狀不
傷人
櫥窗、汽車門 窗
光纖 內層玻璃纖維、外層折射率 可使光在光纖 通訊材料
各種玻璃顏色及添加
低的玻璃 中行進
(3) 色物
顏色
添加物 顏色 添加物
氧化亞銅(
Cu
2O )
紅 二氧化錳(MnO
2) 紫CdS
CaF
O Co
) CoCl
鎘( ) 黃 氟化鈣( 2) 乳白 三氧化二鈷( 2 3) 綠 氧化亞鍚( SnO ) 不透明
氯化亞鈷( 2 藍 氯化物 變色
3. 瓷與
(1) 均以黏土為主原料的矽酸鹽類,陶瓷中鐵的 少 中含鐵 量較 燒製後自然冷 者會呈現赤鐵
如果淋水冷卻,磚中的 被還原為 而
(2) 黏土的主要成分 2 3 2 純度較高者稱為瓷土或高嶺土。
(3) 現代陶瓷:
型 例子 用
陶 磚瓦:
氧化物含量較 ,磚瓦
多。磚瓦 卻 礦(
Fe
2O
3)的紅色,稱為紅磚。成青色,稱為青磚。
2
類 特性與應
金屬氮化物 氮化硼、氮化矽 耐高溫的 瓷引擎 陶
碳化鎢 高硬度的切削
超導體 鈮釩合金、鑭鋇銅氧化物 高溫超導 體
+
Fe
3Fe
2+O H SiO O
Al ⋅ 2 ⋅ 2
金屬氧化物 鋁瓷器(
Al
2O
3) 熱、電絕緣體、電子零件金屬碳化物 、碳化矽、碳化鈦 、磨輪材料
4. 水泥:
石+黏土(4:1)混合鍛燒後,磨成粉而得。主要 鈣和鋁酸鈣的 。
5-4 藥物與化學 1. 胃藥:
(1) 原理:目前最廣泛的胃藥是制酸劑,它具有吸收胃液和抑制胃酸分泌的功 能,並能夠中和胃酸( ),提高胃內的 值至 5 左右,進而促進潰瘍 的癒合。
(1) 常用的為波特蘭水泥,以灰
為矽酸 混合物
HCl pH
(2)
鎂 常見的胃藥:
碳酸氫鈉 氫氧化鋁 氧化鎂或氫氧化
CO
2Na
+化學式
NaHCO
3Al (OH )
3MgO或 Mg (OH )
2溶解度 易溶於水 難溶於水 難溶於水
藥效 速效型制酸劑 長效型制酸劑 長效型制酸劑
特點 產 便 噁
可 毒劑 收,不適於
不會脹氣,有輕瀉作 析
消炎劑:
(1) 可直接 或產生抑制作用,對人體毒性低的化學 生 →脹氣
吸收 →鈉滯留 作酸中毒之解
秘、 心、嘔吐 長期服用妨礙磷吸 血液透 病人
用,可用於便秘者
2.
殺死病原微生物 治療劑,主
磺胺藥物與抗生素兩類。
(2)
抗生素 要有
磺胺藥物
發現 杜買克發現磺胺劑 弗萊明發現青黴素
青黴素(盤尼西林)、土黴素、鏈 黴素、四環素等。
常見型式
來源 化學方法合成 用 抑制細菌的繁殖
死或抑制另一種微生物的生 由微生物培養液提取
作 由微生物所產生的化合物,可
殺 長
適用病症 梅毒、葡萄球菌等發炎症狀 病毒、心內膜炎、肺炎、霍亂、
尿道
(3) 例如: → 3. :
(1) 藥物如果 稱為止痛劑。非麻醉
性止痛劑如阿斯匹靈;麻醉性止痛劑如鴉片、鹽酸古柯鹼。
(2) 阿斯匹靈學名乙醯柳酸,有解熱鎮痛作用,另外也有抑制血小板凝集作 用,近來也作為預防血管阻塞用藥。血友病患宜改用乙醯胺基苯酚為解熱
(3) 止痛劑
能阻斷身體神經的傳導,使其失去知覺者,
→
鎮痛劑。
4.
(1) 常見的毒品:
毒品:
(2)
課後練習:
5-1 食品與化學:
一. 單一選擇題
1、( C ) 醣類又稱為什麼化合物? (A)氮氫化合物。 (B)碳氫化合物。 (C) 碳水化合物。 (D)氮水化合物。
2、( A ) 人體內的葡萄糖可經由下列何種作用,把儲存在分子內的化學能釋放 出來。 (A)氧化。 (B)還原。 (C)酸鹼中和。 (D)沈澱。
3、( A ) 植物可經由下列何種作用生成葡萄糖。 (A)光合。 (B)呼吸。 (C) 蒸發。 (D)醱酵。
4、( C ) 糖尿病患者的症狀是在尿液中含有下列何種物質? (A)蔗糖。 (B) 果糖。 (C)葡萄糖。 (D)麥芽糖。
5、( B ) 米飯在口中嚼了一段時間後,即有甜味。在杯內放約 50 毫升稀飯湯,
加入少許唾液,靜置一段時間後應加入下列何種試劑共熱以驗證是否 有「甜味的物質」產生? (A)碘溶液。 (B)本氏液。 (C)酚酉太溶液。
(D)氯化亞鈷溶液。
6、( C ) 端午節製作鹼粽時,可以三偏磷酸鈉代替對人體有害的硼砂,此三偏 磷酸鈉的分子式為下列何者? (A)Na2HPO3 (B)Na3PO4
(C)Na3P3O9 (D)Na5P3O10 . 多重選擇題
7、( BCD ) 下列敘述何者為真? (A)喝茶有助於解酒是一種正確的觀念。
(B)咖啡在醫學上可以作為興奮劑、利尿劑使用。 (C)茶中的多 元酚帶澀味,可以阻斷氧的自由基,防止心臟病、肝病、中風。
(D)人體中食物代謝的順序,以脂肪最為優先。 (E)人體所需要 的胺基酸皆可以自行合成。
8、( ACDE ) 下列關於葡萄糖的敘述,何者正確? (A)血液中的葡萄糖稱做血 糖,糖尿病患的血糖濃度過高。 (B)蔗糖水解可得到的單糖只有 葡萄糖。 (C)葡萄糖在酵母菌催化下生成乙醇和二氧化碳。 (D) 葡萄糖是多羥醛,加氫氣還原後,可產生六元醇。 (E)葡萄糖與 硝酸銀的氨溶液共熱產生羧酸離子。
(B)蔗糖。 (C)果糖。 (D)葡萄糖。
2、( D ) 蠶絲的主要成分是哪一種物質? (A)纖維素。 (B)脂肪。 (C)澱粉。
二
5-2 衣料與化學 一. 單一選擇題
1、( D ) 將植物纖維素置於酸性水溶液中可生成下列何種物質? (A)澱粉。
(D)蛋白質。
3、( D ) 合成清潔劑中加入下列何種物質,可以軟化硬水。 (A)草酸鹽。 (B) 硫酸鹽。 (C)碳酸鹽。 (D)磷酸鹽。
4、( C ) 子間作用力聚集成束之外,還
5、( C )
6、( C ) 三種天然纖
可以和水產生氫鍵,從元素組成與化 觀點來看,下列哪一種纖維與其他三種有明顯的差異? (A)
7、( B ) 甲、乙
羊毛纖維的蛋白質分子之間,除了靠分
利用下列何種原子作為結合的橋樑,所以羊毛的韌性比棉和蠶絲都要 大。 (A)磷。 (B)氮。 (C)硫。 (D)矽。
燃燒時會發出微氨臭和硫化物的刺激臭味的是哪一種纖維? (A)嫘 縈。 (B)耐綸。 (C)羊毛。 (D)棉花。
耐綸是一種人造含氮的合成纖維,但是比棉、絲、羊毛等 維更為強韌。它們的化學結構都
學
絲。 (B)耐綸。 (C)棉。 (D)羊毛。
、丙三種衣料做纖維檢驗,得結果如下表:
甲衣料 乙衣料 丙衣料 鍵結的
靠近火焰 稍為縮小 無變化 尖端熔成小珠 狀 燃燒的氣味 有異味 無異味 無異味 浸於 3%NaOH 變脆弱 稍為膨脹 幾乎無變化 浸於 10%H2SO4 幾乎無變
化
變脆弱 無變化
下列哪一項是檢驗甲、乙、丙衣料纖維最適合的結論? (A)甲為棉;
綸;丙為絲。
也可以清洗乾淨,請問是灰燼中的那一成分與油反應,
9、( BCD
乙為絲;丙為耐綸。 (B)甲為絲;乙為棉;丙為耐綸。 (C)甲為耐綸;
乙為絲;丙為棉。 (D)甲為棉;乙為耐
8、( B ) 從前在沒有清潔劑的時代,媽媽會拿煮飯後燒過的灰燼來洗油膩鍋 子,鍋子的油污
使油分子變成可溶於水的物質? (A)酸性物質。 (B)鹼性金屬。 (C) 氧。 (D)肥皂分子。
二. 多重選擇題
) 以下哪些物質為合成纖維? (A)嫘縈。 (B)耐綸。 (C)達克綸。
(D)奧綸。 (E)蠶絲。
10、( BDE
肥皂。 (C)在肥皂分子中,
11、( CDE ) 下列纖維中,哪些種類會產生靜電感應? (A)棉花。 (B)蠶絲。
12、( BD ) 下列纖維中,哪 不可
) 下列敘述何者為真? (A)肥皂是由動物的油脂和強酸性物質反 應生成的。 (B)合成清潔劑又叫做非
非極性的碳氫長鏈部分是親水性的。 (D)合成清潔劑的成分是 烷基苯磺酸鹽(簡稱 ABS)。(E)合成纖維較天然纖維不吸水。
(C)達克綸。 (D)耐綸。 (E)奧綸。
些種類 以在肥皂或 液中洗滌? (A)
B)蠶 )達 )奧綸。
5-3 材料與化學 一. 單一選擇
1、( D )P 單 甲 (C)乙烷。 (D)
2、( C ) PVC 雨衣組成的單體是什麼分子?(A)丙酮。(B)丙醛。(C)氯乙烯。
3、( A )
。
5、( C )
聚合物? (A)聚乙烯。 (B)聚丙烯。 (C)
。 (D)聚氯乙烯。
因為: )熱塑性可熔融再次加工。 (C)可焚化
生能源。 (D)可掩埋分解。
二. 多重選擇題 7、( ADE )
8、( 下列有關光纖的敘述何者為真? (A)光在光纖中通行,強度幾 乎不變,可傳至遙遠地方。 (B)利用光纖傳輸通訊,比電波傳
鹼性洗滌 棉花。 ( 絲。 (C 克綸。 (D)羊毛。 (E
題
E 塑膠袋組成的 體是什麼分子?(A) 烷。(B)丙酮。
乙烯。
(D)乙烯。
PP 塑膠瓶組成的單體是什麼分子? (A)丙烯。 (B)丙酮。 (C)氯乙 烯。 (D)乙烯。
4、( A ) 下列的哪一種玻璃可以讓紫外光透過。 (A)石英玻璃。 (B)鈉鈣玻璃 (C)鉀鈣玻璃。 (D)硼玻璃。
保利龍餐盒是聚合物定型發泡加工而成,它使用方便,但是事後只能 焚化處理,它是下列何種
聚苯乙烯
6、( B ) 塑膠回收再利用是減廢及資源再利用的方式之一,保特瓶可被回收是 (A)可裂解成單體。 (B
產
可以用來製造玻璃的原料有哪些物質? (A)二氧化矽。 (B)硫 酸銅。 (C)氯化鈉。 (D)輝石。 (E)碳酸鈉。
全 )
輸優良。 (C)同一粗細的光纖纜線所包含的光纖絲遠多於傳統
AB 有關陶瓷的敘述何者為真? (A)陶瓷是一種既不是金屬,也 不是有機物的固體物質。 (B)近代陶瓷開發超導材料具有零電阻 點,稱為超導體。 (C)陶瓷具有不溶水性。 (D)陶瓷不具化 金剛石,適於作切削工具及磨輪材料。
一. 單一
劑。
的銅絲。 (D)同一粗細的光纖纜線所能傳輸的信號量為銅絲的 數萬倍。 (E)光纖是目前最優異的通訊技術。
9、( CE ) 下列 的優
學安定性。 (E)金屬碳化物(如碳化鎢、碳化矽)硬度很大,可以 比美
5-4 藥物與化學 選擇題
1、( A ) 目前最廣泛的胃藥是下列何種物質? (A)制酸劑。 (B)制鹼劑。 (C) 還原劑。 (D)氧化
2、( B ) 胃藥能夠中和胃酸,使潰瘍早日癒合。因為它可提高胃內的 pH 值到 (A)3。 (B)5。 (C)7。 (D)9。
3、( D ) 服用碳酸氫鈉作為胃藥使用會產生脹氣,是因為和胃酸反應而產生了 大量的何種氣體? (A)SO2。 (B)O2。 (C)H2
4、( C ) 劑? (A)麻醉劑。 (B)止痛劑。 (C)
5、( D )
的原理,立即灌入大量稀釋的小 氫鈉)水急救,那麼阿司匹靈應該是下列哪一種酸鹼? (A)
二. 多重選擇題
7、( ACDE )
8、( 全 ) 有嗎啡,對人
。 (D)CO2。 磺胺藥物是下列常用的何種藥
消炎劑。 (D)胃藥。
阿司匹靈是脂溶性的,人體非常容易經由胃壁吸收。當服用過量的阿 司匹靈而中毒時,可以利用酸鹼中和
蘇打(碳酸
強鹼。 (B)弱鹼。 (C)強酸。 (D)弱酸。
6、( CE ) 下列藥劑中,哪些是屬於四環藥劑? (A)青黴素。 (B)阿司匹 靈。 (C)土黴素。 (D)盤尼西林。 (E)鏈黴素。
下列藥劑中,哪些是內服止痛劑? (A)鴉片。 (B)盤尼西林。
(C)嗎啡。 (D)古柯鹼。 (E)阿司匹靈。
下列有關止痛劑的敘述何者為真? (A)鴉片中含
體產生很強的止痛效果,但同時有成癮作用。 (B)鴉片中至少 包括 20 種植物鹼。 (C)鹽酸古柯鹼塗敷在黏膜組織數分鐘後會
發生局部麻痺。 (D)古柯鹼的毒性極大,對中樞神經具有極強 的興奮作用。 (E)鹽酸古柯鹼和鹽酸普卡因每天的使用最大劑
僅 10mg,使用過量會危害生命。
量
9、( ABE 有關阿司匹靈的敘述何者為真? (A)阿司匹靈是一種常見
司匹靈可以治療熱症,但不具有預防心臟
(E) ) 下列
且藥性比較溫和的止痛劑。 (B)胃潰瘍患者服用阿司匹靈時會 導致胃出血。 (C)阿
病的功能。 (D)阿司匹靈具有鹼性。 (E)阿司匹靈遇水分解,
產生醋酸。
10、( AD ) 下列哪些化合物可以當作胃酸過多時之制酸劑的主要成分?
(A)氫氧化鎂。 (B)氫氧化鈉。 (C)氯化鈣。 (D)碳酸氫鈉。
碳酸鈣。
答案
5-1 食品與化學:
1、( C ) 2、( A ( C ) 5、
B ) 6、( C ) . 多重選擇題
7、( BCD ) 8、( ACDE )
-2 衣料與化學
. 單一選擇題
( D ) 2、( D ) 3、( D ) 4、( C ) 5、( C ) 6、
C ) 7、( B ) 8、( B ) . 多重選擇題
、( BCD ) 10、( BDE ) 11、( CDE ) 12、( BD )
-3 材料與化學
. 單一選擇題
1、( D ) 2、( C ) 3、( A ) 4、( A ) 5、
C ) 6、( B ) 二. 多重選擇題
7、( ADE ) 8、( ABCDE ) 9、( ABCE )
5-4 藥物與化學
一. 單一選擇題
二. 多重選擇題
6、( CE ) 7、( ACDE ) 8、( ABCDE ) 9、( ABE ) 10、( AD )
一. 單一選擇題
) 3、( A ) 4、
1、( A ) 2、( B ) 3、( D ) 4、( C ) 5、( D )
( 二
5
一 1、( 二 9
5
一(