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常见的有机化合物
第十章常見的有機化合物
10.1有機化合物與無機化合物
10.1.1有機化合物:
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。
10.1.2無機化合物:
大都不含碳,例外:
一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽類、氰酸鹽類雖然是含碳化合物,但仍被歸類為無機化合物。
10.1.3乾餾:
將物質隔絕空氣,加熱分解的過程,稱之為乾餾。
10.1.3.1竹筷乾餾實驗
實驗結果
1.加熱發現有白色煙霧由上方溢出,點火試之,會燃燒起來。
2.乾餾所產生的焦油,使鋁箔內面呈黑色焦狀,而乾餾後竹筷轉變成木炭。
3.氣體產物:
可燃-
不可燃-
4.液體產物:
5.固體產物:
10.2常見的有機化合物
10.2.1石油與天然氣:
10.2.1.1主要成分:
由碳和氫形成之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。
10.2.1.2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。
10.2.2家用氣體燃料:
1.天然氣:
主要成分為甲烷(CH4),一般以管線直接輸送。
2.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。
10.2.3汽油:
石油分離後的產物之一,是液態碳氫化合物的混合物。
10.2.4柴油:
也是石油分離後的產物之一,沸點比汽油高的碳氫化合物的混合物,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。
10.2.5酒精:
學名是乙醇,無色液體,容易燃燒。
製造方法:
利用醣類和酵母菌作用而得,可以製酒。
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。
10.2.6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。
10.2.7醋酸:
學名是乙酸,無色有刺激性氣味的液體,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。
製造方法:
可利用榖類或水果,經由醋酸菌的發酵而得。
用途:
調味。
10.3聚合物
10.3.1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。
10.3.1.1由來源可分成:
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。
10.3.1.2由結構可分成:
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。
10.3.2常見的聚合物簡介:
10.3.2.1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。
10.3.2.2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。
10.3.2.3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。
10.3.2.4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。
10.3.2.5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。
10.3.2.6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。
10.3.2.7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。
10.3.2.8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。
10.4常用的清潔劑
10.4.1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。
10.4.2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,例如:
洗衣肥皂,香皂。
10.4.3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。
10.5另類塑膠
10.5.1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。
10.5.2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)。
10.5.3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。
10.5.4汽車安全膠合玻璃
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
10.5.5塑膠的回收
美國塑膠工業協會塑膠代碼
代碼
材料
PETE
PET(寶特瓶)
HDPE
HDPE(高密度聚乙烯)
PVC
PVC(聚氯乙烯)
LDPE
LDPE(低密度聚乙烯)
PP
PP(聚丙烯)
PS
PS(聚苯乙烯)
OTHER
其它類
10.5.6常見的塑膠縮寫及用途
英文縮寫
中文全名
英文全名
用途
PE
聚乙烯
Polyethlene
塑膠袋,玩具,電氣絕緣
PP
聚丙烯
Polypropylene
塑膠盒,臉盆,地毯,衣服纖維,地毯,瓶子
PVC
聚氯乙烯
Polyvinylchloride
塑膠水管,唱片
PVA
聚乙烯醇
Polyvinylalcohol
水溶性塑膠
PS
聚苯乙烯
Polystyrene
免洗餐具
PTFE
(Teflon)
聚四氟乙烯(鐵氟龍)
Polytetrafluoroethylene
不沾鍋,電氣絕緣
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