第十章 常見有機化合物

10-1有機與無機化合物

一、有機化合物：大都含有碳元素，其主要成分為碳和氫，也可能含有氧、氮、硫、磷、氯等元素；碳是構成有機化合物的必要元素，本身可以互相連結，也可以與其他原子結合，所以有機化合物的種類非常多。

二、無機化合物：大都不含碳，有些例外：一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽類雖然是含碳化合物，但仍被歸類為無機化合物

三、乾餾：將物質隔絕空氣，加熱分解的過程，稱之為乾餾。例如：將竹筷乾餾可以分離出可燃的氣體（氫、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等），留在鋁箔上的黏性黑色液體稱為焦油，而留下的固態物質大部分是碳。

10-2常見的有機化合物

一、石油與天然氣：

1、主要成分：由碳和氫形成多種碳氫化合物所組成的混合物，尚有少量的硫、氮、氧等元素。

2、成因：遠古時代的動植物與泥沙沉積於地底，由於細菌作用，漸漸分解，而氧、氮等元素消失，剩下的碳和氫結合成碳氫化合物；再經過幾百萬年其他新沉積物的覆蓋，溫度和壓力的變化，促成有機物進行複雜而緩慢的化學反應，逐漸形成粘稠的液態石油與氣態的天然氣。

3、應用：

家用天然氣：主要成分為甲烷(CH4)，一般以管線直接輸送。

液化石油氣：主要成分為丙烷(C3H8)，通常壓縮成液體，以鋼筒運送。

汽油：石油分離後的產物之一，是液態碳氫化合物的混合物。

柴油：也是石油分離後的產物之一，沸點比汽油高之碳氫化物的混合物，燃燒時產生的熱量較大，故用為大巴士和卡車等重型車輛的燃料，但相對的空氣污染也較為嚴重。

4、Q&A：

(1)、什麼是有鉛汽油？

汽油在引擎中燃燒時，會造成引擎爆震，因此在汽油中添加含鉛化合物(四乙基鉛(CH3-CH2)4Pb 簡稱TEL)，濃度大約在0.1%以上，就可以大幅降低爆震程度，但四乙基鉛中的鉛，卻會造成延重的空氣污染，危害人體的健康。

(2)、什麼是無鉛汽油？

不含有鉛的汽油，也就是以其他具有抗爆震效果的化學藥品，取代四乙基鉛，常用的有甲醇、三級丁醇、以及甲基三級丁基醚。

(3)、92或95無鉛汽油中的92或95代表什麼意思？

92與95指的是汽油的辛烷值；而辛烷值是評估汽油爆震的程度的數值；研究發現，汽油的成分不同，會有不同的爆震程度，直鏈分子較易發生，有支鏈分子較不易產生，因此，將正庚烷定為0，將2，2，4-三甲基戊烷(辛烷的異構物—分子式相同、但結構不同)定為100，92無鉛汽油辛烷值相當於92，95無鉛汽油相相當於95，辛烷值越高，則越不容易發生爆震。

二、酒精與醇類

1、基本資料：學名是乙醇，無色液體，容易燃燒。

2、製造方法：利用醣類和酵母菌作用而得，可以製酒，一般酒瓶上標示的酒精濃度為體積百分比濃度。

3、用途：是實驗室常用的燃料和溶劑，也是重要的工業原料，有殺菌作用，可當消毒劑，另外甲醇與異丙醇亦有殺菌作用（含OH團）。

4、變性酒精：在酒精中加入有毒的甲醇，和有色染料以利區別，當作工業原料或燃料。有毒，誤飲會導致失明，甚至喪命。

5、Q&A：

(1)、為什麼空腹喝酒比較容易醉？為什麼會有酒臭味?肝臟扮演什麼角色?

酒精在胃部的吸收較慢，但是在小腸卻容易被吸收,很快進入血液內，換句話說，若消化道內無食物，則血液中酒精濃度會很快上升，比較容易醉。而血液中的酒精，都是透過肝臟內酵素的氧化作用來消除，但是解酒的速度很慢，因此，血液中的酒精，會隨著血液循環來到肺部，並被呼出來，旁人也就會聞到酒臭味。

(2)、酒精濃度測試器的設計原理為何？

喝酒的人呼出的空氣中會含有酒精成分，會使的二鉻酸鉀溶液(K2Cr2O7)中的二鉻酸根離子(橘紅色Cr2O72-)，由橘紅色被還原成的鉻離子(綠色Cr3+) ，而酒精本身則被氧化成乙醛或乙酸。由綠色的深淺，可以判斷出酒精濃度。我國法令規定，車輛駕駛人，血中酒精濃度超過0.25%，即視為酒醉駕車。

三、醋酸：

1、基本資料：學名是乙酸（含COOH團），無色有刺激性氣味的有機酸液體，能溶於水，呈酸性，水溶液可食用，純醋酸(無水醋酸)為中性，俗稱冰醋酸。

2、製造方法：可利用榖類或水果，經由醋酸菌的發酵而得。

3、用途：食用調味，工業用以製造染料、藥品。

10-3聚合物

一、定義：由簡單的小分子(稱為單體)，經過聚合反應，所形成的巨大分子，其分子量通常相當的大，可能含數千到數十萬個原子，有的形成鏈狀，有的形成網狀。例如：澱粉、蛋白質、橡膠、塑膠等。

二、來源分類：

1、天然聚合物：澱粉，纖維素，蛋白質，天然橡膠。

2、合成聚合物：合成纖維，合成橡膠，塑膠。

三、結構分類：

1、鏈狀聚合物(熱塑性聚合物)：通常加熱後會熔化，具可塑性，冷卻後可硬化成形，可回收重複使用，例如：寶特瓶，耐綸，聚乙烯，聚氯乙烯。

2、網狀聚合物(熱固性聚合物)：高溫時仍不易熔化變形，耐高溫，但不能回收利用。

四、應用：

1、塑膠：高分子化合物(聚合物)之一，加熱可以軟化加壓成型的物質，也意謂著各式各樣的結構材料，薄膜類或纖維類物質。

2、耐綸：最早被利用的合成纖維，又稱尼龍，比天然纖維不易著火，強韌有彈性，可製釣魚線、漁網、衣料等。

3聚乙烯(P.E.)：由碳和氫組成的巨大鏈狀分子，不透水，可製雨衣、保鮮膜、塑膠袋。

4聚氯乙烯(P.V.C)：不導電，抗腐蝕，易染色，受熱至148℃時會產生氯化氫(HCl)有毒氣體。

5、澱粉：由葡萄糖分子聚合而成的聚合物，存在於米、小麥、綠豆等種子中，我們吃飯的時候，澱粉經由唾液及胃酸的作用，可分解為葡萄糖。

6、纖維素：也是由葡萄糖分子聚合而成的聚合物，存在樹皮、青草、蔬果中，牛羊等草食動物的消化器官能消化纖維素，人類的消化器官則無法消化纖維素。

7、蛋白質：構造很複雜，主要成分為碳、氫、氧、氮、硫等。蛋白質是構成生物細胞的必要物質。蛋白質分布很廣，存在於蛋、皮膚、毛髮、肌肉、指甲、角、蹄等動物體的稱為動物性蛋白質；存在於黃豆、米、麥、玉米等植物體的稱為植物性蛋白質。

8、天然橡膠：來自橡膠樹，高溫易變粘軟，低溫則硬脆，1839年美國人固特異將橡膠與硫混合加熱，可以製造出彈性大且較不易受溫度影響的橡膠製品。橡膠中若加入碳，彈性增大且耐用，可製輪胎，因此輪胎大多為黑色。

五、環保聚合物

1、可以被生物分解的塑膠：

大部份的塑膠都是不吸水的長鏈高分子(分子很長)，並不利於細菌的分解，而且被細菌分解的速率很慢；因此，科學家想出了好方法，將澱粉，黃豆，蔗糖..等可以當細菌食物的水溶性物質，與塑膠結合在一起，塑膠將可以很快被分解成一段一段較小的分子。

2、水溶性的塑膠(P.V.A)：

部份塑膠可以溶於冷水或熱水中，可用於醫療機構處理含菌衣物，例如：用水溶性塑膠袋包好衣物直接丟入洗衣機中清洗，可以避免工作人員不必要的細菌感染，其另外的用途是，可用以盛裝特殊的化學藥品，例如農藥，清潔劑，染料等，可以直接投入水中，避免直接接觸，減少工作人員的中毒機會，用途很廣，其成份是聚乙烯醇(PVA)。

3、超級吸水高分子(聚合物)：

在嬰兒或成人紙尿布電視廣告中，常常會強調其產品，具有超強的吸水能力，可以避免尿液外漏，其主要是含有吸水力特強的高分子物質，最常見的是聚丙烯酸鈉，它可以吸收等於本身重量800倍的蒸餾水，然而為了避免吸水之後不回滲，科學家們將此高分子物質製成小圓球，並將鹽巴包在其中，由於此高分子本身是一種半透膜，水只能進不能出，同時內部鹽水濃度高於外面，也可以避免水份滲透出去；然而，其吸水量，將因水質而異，可以吸收800倍重量的蒸餾水，卻只能吸收300倍的自來水，因為自來水中含有許多離子，而0.9%的食鹽水溶液(相當於人類尿液的濃度)，則只能吸收約60倍的重量；其它用途，尚可用於鹼性電池，控制盆栽中的水份，或除去汽油中的水份。

4、汽車安全膠合玻璃：

汽車發生猛烈撞擊時，常因擋風玻璃破裂，造成人員嚴重割傷，因此後來變發明了安全玻璃，其原理是利用強韌彈性透明的高分子物質，將兩片玻璃緊密黏在一起，則一但受撞擊時，玻璃較不易破烈，即使破裂，其碎片也不容易飛散傷人，主要成份有聚乙烯醋酸(南寶樹脂)或聚乙烯丁醛，若要使兩片玻璃分開時，可以使用酒精當溶劑。

5、塑膠的回收：

塑膠在缺乏陽光與氧的環境下並不易分解，而都市裡較常使用焚化法，但卻容易產生空氣污染和有毒物質，因此若能回收，將可避免上述問題，但是，因為塑膠種類繁多，因此美國塑膠工業協會將各種塑膠編代碼，有助於一般人做分類回收再利用。美國塑膠工業協會塑膠代碼

6、常見的塑膠縮寫及用途

10-4常用的清潔劑

一、清潔劑的去污原理：

一般而言，清潔劑是由碳和氫組成的長鏈分子，一端為親水端，另一端為親油端，親油端可以吸附衣物上的油污，再由親水性一端牽入水中，與衣物分離，達到洗淨效果。

1、肥皂類：將油脂(例如：椰子油)與鹼性物質(例如：氫氧化鈉)共煮，油脂即起化學變化(皂化反應)，產生肥皂，皂化完後加入飽和食鹽水以分離肥皂與甘油（鹽析）例如：洗衣肥皂，香皂。

2、合成清潔劑：由石化原料製成，去污作用與肥皂相同，去污效果，較不易受到水質影響。例如：洗衣粉，洗碗精，洗髮精等。

第十章常见有机化合物