生活中的物质课件.ppt

1、5-1 食品與化學5-1A 醣類5-1B 蛋白質5-1C 茶與咖啡v 六大營養素六大營養素水醣類脂肪維生素蛋白質礦物質5-1 食品與化學5-1A 醣類醣 類組成組成 碳、氫、氧 Cm(H2O)n俗稱俗稱 碳水化合物分類分類 單醣 雙醣 多醣 人工甜味劑功能功能 提供能量，每克葡萄糖提供15.6 kJ C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O呼吸光合C6H12O6)3種同分異構物葡萄糖(glucose)水果、蜂蜜血糖半乳糖(galactose)乳汁、乳製品腦、組織的營養成分果糖(fructose)蘋果、蜂蜜甜度：果糖葡萄糖蔗糖蔗糖麥芽糖麥芽糖乳糖乳糖水水水解水解縮合縮合葡萄糖葡萄糖果糖果糖葡萄

2、糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖2單醣單醣1水水=雙醣雙醣C12H22O113種同分異構物種同分異構物葡萄糖的聚合物存在肝、肌肉組織中n=2001000 葡萄糖直鏈澱粉：易溶於水支鏈澱粉：難溶於水寡醣寡醣澱粉澱粉纖維素纖維素幾丁質幾丁質肝醣肝醣n=9006000 葡萄糖存在植物體中含量最多的有機物n單醣單醣(n-1)水水=多醣多醣(C6H10O5)n非同分異構物非同分異構物澱粉水解澱粉澱粉水酸/酵素糊精糊精水酸(H+)麥芽糖麥芽糖水酸(H+)葡萄糖葡萄糖(C6H10O5)n +nH2O nC6H12O6 澱粉 葡萄糖水解例題 5-1v34.2克蔗糖（分子量為342）水解，可得多少克

3、葡萄糖？蔗糖葡萄糖果糖34.2 克蔗糖342 克/莫耳0.1 莫耳 0.1 莫耳葡萄糖分子量為 180產物葡萄糖為 18.0克解：C12H22O11+H2O C6H12O6+C6H12O6糖尿病糖尿病缺乏胰島素，血糖偏高缺乏胰島素，血糖偏高糖的替代品人工甜味劑人工甜味劑滿足甜味，不增加血糖濃度滿足甜味，不增加血糖濃度糖精糖精阿斯巴甜阿斯巴甜分子式：C7H5NO3S甜度是等重量蔗糖的300倍有致癌危險分子式：C14H18N2O5甜度是等重量蔗糖的180倍無糖可樂、無糖口香糖例題 5-2v人體中的血糖過高會引起糖尿病，血糖過高是指血液中的哪種醣類的濃度太高？解：葡萄糖檢驗醣類還原醣還原醣澱粉碘液藍

4、黑色溶液藍黑色溶液v+v醣類濃硫酸焦黑的碳焦黑的碳+紅色紅色 氧化亞銅氧化亞銅(Cu2O)單醣雙醣(蔗糖除外)本氏液斐林試液+v糖尿病的檢驗糖尿病的檢驗(血糖偏高)5-1B 蛋白質蛋白質蛋白質組成組成v 主要元素碳(C)、氫(H)氧(O)、氮(N)硫(S)、磷(P)RCHNH2COOH胺基羧基H2OCNOH肽鍵=醯胺鍵天然的胺基酸約有20種，最簡單的為甘胺酸HCHNH2COOHv 胺基酸 （單體）縮合聚合蛋白質（聚合物）脫水v 構成動物細胞(組織)的主要物質蛋白質蛋白質功能功能v 生物體內催化劑 酵素(酶)誤食氯化汞(HgCl2)或其他重金屬，如：銀、鉛而中毒時，可因蛋白質加入而產生凝聚，因此

5、可作為解毒劑v 解毒劑 v 熱量比較醣類：3.7(仟卡/克)蛋白質：4(仟卡/克)脂肪：9(仟卡/克)例題 5-3v人類消化系統中的各種消化酶是屬於六大營養素的哪一種？解：蛋白質練習 5-1v下列何種物質是聚合物？(A)葡萄糖 (B)蔗糖 (C)蛋白質 (D)纖維素 (E)糖精解：(C)(D)科學家小傳-鮑林(19011994)v 從小對科學有興趣，1925年畢業於加州理工學院v 化學領域重要成就提出化學鍵的鍵結理論確定蛋白質螺旋形立體結構，經由氫鍵將不同肽鍵結合在一起1954年獲得諾貝爾化學獎v 1962年獲得諾貝爾和平獎，宣導原子彈對人類生存的威脅5-1C 茶與咖啡茶茶v 分類發酵茶 紅茶

6、半發酵茶 烏龍茶不發酵茶 綠茶v 成分特性 纖維素 主要成分葉綠素嘌呤咖啡因(C8H10N4O2)使茶具有苦味茶鹼(C7H8N4O2)興奮、利尿及強心作用單寧(鞣質)使茶具有澀味 與Fe2+形成藍黑色鞣酸亞鐵咖啡咖啡v 成分碳水化合物 主要成分油脂 咖啡香氣來源單寧蛋白質咖啡因(caffeine)v 咖啡因結構式 含氮的環形化合物5-2 衣料與化學5-2A 常見衣料的成分及其特性5-2B 肥皂與清潔劑5-2A 常見衣料的成分及其特性v 天然纖維纖維纖維種類種類v 人造纖維 植物纖維動物纖維棉、麻動物毛髮、蠶絲合成纖維再生纖維耐綸、達克綸、奧綸嫘縈（人造絲）、醋酸纖維v主要成分植物植物纖維纖維v

7、 檢驗方式 纖維素(C6H10O5)nv 加氯漂白 v 材質特性 加酸加鹼點火加硫酸脫水呈黑色耐鹼不生臭味，生成CO2及H2O可漂白柔軟、舒適透氣v主要成分動物動物纖維纖維v檢驗方式 v加氯漂白 v材質特性 加酸加鹼點火加硫酸脫水呈褐色到紫色加硝酸呈黃色皺縮，不可在肥皂水中清洗捲曲、臭味（氨及硫化物）不可彈性、保暖，但易發霉及蟲蛀角質蛋白蠶絲：C、H、O、N羊毛：C、H、O、N、Sv主要成分合成合成纖維纖維v檢驗方式 v加氯漂白 v材質特性 加酸加鹼點火耐酸耐鹼末端成球狀耐綸：可/達克綸：不可易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺透氣性差、易生靜電石油化學產品，有機分子聚合耐綸(聚醯胺)達克綸(聚酯)

8、奧綸(聚丙烯晴)己二胺/己二酸 聚合乙二醇/對苯二甲酸 聚合丙烯晴 聚合，合成羊毛v主要成分再生再生纖維纖維v檢驗方式 v材質特性 加酸加鹼點火耐酸耐鹼末端成球狀易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺透氣性差、易生靜電醋酸纖維人造絲(嫘縈)纖維素/乙酐溶解纖維素後抽絲例題 5-4 以化學組成說明植物纖維、動物纖維及合成纖維的差異？解：植物纖維屬於多醣類中的纖維素 動物纖維屬於蛋白質 合成纖維是簡單有機分子聚合而成的聚合物5-2B 肥皂與清潔劑皂化反應皂化反應油脂鹼性溶液(如：NaOH)加熱至沸騰冷卻至室溫加入濃食鹽水鹽析作用肥皂浮出液面(粗肥皂)調整酸鹼值淨化添加香料、色素壓模、包裝市售肥皂 肥皂的製

9、備肥皂與清潔劑的化學結構肥皂與清潔劑的化學結構肥皂構造長碳鏈的脂肪酸 鈉/鉀 鹽清潔劑構造 長碳鏈的烷苯磺酸 鈉/鉀 鹽親水基：肥皂、清潔劑中，帶電荷端易與水結合，稱為親水基親油基：肥皂、清潔劑中，碳鏈部分易與油結合，稱為親油基肥皂與清潔劑的去污原理肥皂與清潔劑的去污原理水的表面張力減小油/水的乳化作用水的表面張力減小油/水的乳化作用肥皂肥皂硬水中清潔效能加 酸水解的酸鹼性生物分解性加入磷酸鹽COO與水作用(水解)呈弱鹼性 不能清洗動物纖維(毛、絲織品)鈣肥皂 降低洗滌效果鎂肥皂 降低洗滌效果生成難溶性脂肪酸，降低洗滌效果微生物可分解，對環境污染小軟化硬水，提高清潔效果，但會造成水質優養化合成

10、合成清潔劑清潔劑硬水中清潔效能加 酸水解的酸鹼性生物分解性種 類SO3不水解，呈中性 可清洗動物纖維(毛、絲織品)清潔效果不變清潔效果不變軟性清潔劑：長碳鏈為直鏈，微生物可分解，生成酚 魚蝦死亡硬性清潔劑：長碳鏈有分枝，微生物不易分解，造成泡沫污染陰離子型：含COO或SO3 陽離子型：含四級銨鹽殺菌馬桶清潔劑非離子型：不含陰、陽離子廚房清潔劑例題 5-5 肥皂與清潔劑最大的差異為何？解：(1)肥皂易與水中的Ca2+、Mg2+離子產生白色沈澱，而清潔劑不會與水中的Ca2+、Mg2+離子作用。(2)肥皂能被河、海中的微生物分解成有機小分子，不易造成污染，而含支鏈的清潔劑無法被微生物分解，較易造成污

11、染。(3)清潔劑經分解後，所產生的酚(C6H5OH)易導致河海中的魚、蝦類中毒死亡。5-3 材料與化學5-3A 塑膠5-3B 玻璃5-3C 陶瓷磚瓦5-3D 奈米材料5-3A 塑膠塑膠塑膠聚合方式形成原理加成聚合：單體直接形成聚合物，沒有其他物質生成 單體(小分子)聚合物(高分子)聚合縮合聚合：通常由帶二個官能基的單體經化學反應生成聚合物及小分子，縮合聚合物小於原來單體質量的總和nC=CHHHH CC HHHH()n乙烯乙烯聚乙烯聚乙烯n(CH2)6HNHHNH+n(CH2)4COCOHOOHHH+OH(CH2)6HNHHNHH(CH2)4COCO()n(2n-1)H2O己二胺己二胺己二酸己二

12、酸耐綸耐綸66常用塑膠的分類及用途 熱塑性塑膠(1)分分類類性質性質種種類類塑膠塑膠名稱名稱英文英文縮寫縮寫聚合聚合方式方式用途用途熱塑性塑膠1.線狀分子結構2.高溫下分子較能自由運動3.遇熱軟化，冷卻後凝固，可塑造成型4.可逆變化(液態固態)，是種物理變化聚烯類聚乙烯PE加成塑膠袋、保鮮膜、塑膠玩具聚丙烯PP加成奶瓶、地毯、衣料聚氯乙烯PVC加成雨衣、硬塑膠水管、塑膠地板、電線外皮、保鮮膜(60)聚苯乙烯PS加成塑膠餐盒(保麗龍)，使用溫度100聚四氟乙烯PTFE加成亦稱特夫綸(鐵氟隆)，不沾鍋的塗膜、絕緣體塑膠玻璃PMA加成亦稱壓克力，高透明物質，如隱形眼鏡、飛機玻璃常用塑膠的分類及用途

13、熱塑性塑膠(2)分分類類性質性質種種類類塑膠塑膠名稱名稱英文英文縮寫縮寫聚合聚合方式方式用途用途熱塑性塑膠1.線狀分子結2.高溫下分子較 能自由運動3.遇熱軟化，冷 卻後凝固，可 塑造成型4.可逆變化(液態 固態)，是種 物理變化聚酯類 聚乙烯對苯二甲酸酯PET 加成寶特瓶聚乙二醇對苯二甲酸酯 縮合俗稱達克綸，由乙二醇與對苯二甲酸縮合脫水而成，可作為衣料、窗簾、錄音帶及人工血管及皮膚 聚醯胺類 耐綸-66縮合由1,6-己二胺及1,6-己二酸縮合脫去水而成，所用的胺及酸各有6個碳原子，因此稱為耐綸-66，用於絲襪、漁網、釣魚線、網球拍線 常用塑膠的分類及用途 熱固性塑膠 分分類類性質性質塑膠塑膠

14、名稱名稱英文英文縮寫縮寫聚合聚合方式方式用途用途熱固性塑膠1網狀分子結構2高溫下分子不能自 由運動3.遇熱不會軟化變形4.非可逆變化，是分 子構造發生變化 (化學變化)聚異戊二烯(天然橡膠)加成汽車輪胎(天然橡膠與硫粉共熱所得，具有彈性、不透水性以及遇熱不易軟化)尿素甲醛樹脂UF縮合電器插頭、炊具把手酚甲醛樹脂(電木)PF縮合電器插頭、絕緣材料環保塑膠 塑膠添加藥劑，使其易被分解添加劑效用應用澱粉掩埋後可加速細菌分解速度1.農業覆蓋布2.包裝袋光催化劑 照光後可被分解減少塑膠用量的方法 4R減量使用(reduction)重複使用(reuse)回收(recyle)再生(regeneration)

15、以 布袋/紙袋 取代塑膠袋將可塑性塑膠製品分類回收，加熱分解後，重新聚合成新的塑膠品寶特瓶 玻璃纖維廢輪胎 操場跑道材料塑膠用品重複多次使用科學家小傳-科立克(1923)v 1946年獲得卡內基美農大學學士學位v 同年進入杜邦化學公司當臨時雇員任職四十年中，獲得17項美國國內與86項國際性專利，都在聚合纖維的研究最大成就 合成克維拉纖維(Kevlar fiber)，比鋼鐵強度大5倍，可用於防彈背心、海底電纜外殼、海上快艇材料v 1981年獲得榮譽博士學位v 榮獲美國化學學會科學創作獎例題 5-6 本節所提到的聚合方式有幾種？試舉例說明。解：兩種(1)加成聚合，如PE、PP、PS、PVC等。(2

16、)縮合聚合，如聚酯塑膠、耐綸等。例題 5-7 簡述減少塑膠及橡膠污染的四大重要方法？解：(1)減量使用(2)重複使用(3)回收(4)再生練習 5-2 常見的保麗龍免洗餐具是由何種單體聚合而成？解：苯乙烯5-3B 玻璃(1)玻璃玻璃成分矽酸鈉(Na2OxSiO2)矽酸鈣(CaOxSiO2)添加氧化鈷(CoO)藍色添加二氧化錳(MnO2)紫色添加氧化亞鐵(FeO)綠色添加三氧化二鐵(Fe2O3)黃色添加二氧化錫(SnO2)非透明狀製備顏色碳酸鈉/碳酸鈣+矽砂 玻璃Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO25-3B 玻璃(2)玻璃玻璃性質用途過冷溶液 非

17、晶形物質原子排列不規則無固定熔點種類種類添加物添加物性質性質用途用途鉀玻璃(硬玻璃)K2O無色、熔點高，對化學藥品抵抗力強化學器皿鉛玻璃(水晶玻璃)PbO容易塑形，對光線折射率大稜鏡、透鏡及光學儀器硼玻璃(Pyrx玻璃)B2O3質硬、熔點高、膨脹率小、耐腐蝕及溫度激變 燈泡、化學器皿、烹飪用具耐酸不耐鹼，易被強鹼腐蝕SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O高溫的磷酸與氫氟酸亦會腐蝕玻璃SiO2+4HF SiF4+2H2O5-3C 陶、瓷、磚、瓦陶瓷陶瓷磚瓦磚瓦原料製備高嶺土(46.5%SiO2、39.5%Al2O3、14%H2O)瓷：高嶺土+長石+矽砂(12801435)陶：高嶺土+氧化鐵

18、(III)+二氧化鈦(11501300)磚：高嶺土+氧化鐵(III)(1350)瓦：高嶺土+氧化鐵(III)(800950)原理：高溫燒結色澤顏色愈紅，Fe3+的含量愈高 磚瓦陶瓷精密陶瓷釔鋇銅氧化物(YBa2Cu3O7)高溫超導體氮化硼、氮化矽 耐高溫陶瓷引擎碳化矽 切割、研磨材料例題 5-8 玻璃、陶瓷及磚瓦等都以矽砂為共同原料，由此可推斷此三種建築材料都含有哪些元素？解：矽(Si)、氧(O)5-3D 奈米材料奈米奈米材料材料定義奈米為長度單位，1奈米(nm)=10-9 公尺(m)特性當組成原子集團的原子或分子，其長、寬或高的長度至少有一個介於1100 nm，則此原子集團形成的材料稱為奈米

19、材料傳統材料稱為塊材(bulk materials)表面效應：表面積、活性，奈米金粒子可作為催化劑，可將CO轉化為CO2小尺寸效應：奈米表面的原子密度，導致物理及化學性質發生變化 量子效應：原子受到鄰近原子的影響減少，電子能階呈非連續化及能隙變寬的現象 奈米碳管奈米奈米碳管碳管發現性質日本 飯島澄男 碳電弧放電法合成C60時發現針狀物，即為奈米碳管(簡稱CNT)以sp2的方式鍵結成單層或多層的石墨層，捲曲成直徑150 nm的中空管狀結構具有金屬與半導體性質彈性佳、重量輕，張力強度鋼絲百倍用途電路導線、開關平面顯示器電子顯微鏡探針光纖材料奈米光觸媒二氧化鈦光光觸媒觸媒原理二氧化鈦紫外光(波長38

20、7.5 nm)照射下，將吸附在二氧化鈦表面的H2O及O2形成活性物質，進一步分解有機污染物，產生CO2、H2O等無毒性小分子反應過程許多半導體材料都具有光觸媒特性 二氧化鈦(TiO2)性質穩定、無毒性、價格便宜晶體結構：金紅石相/銳鈦礦相 銳鈦礦相具有光觸媒活性 5-4 藥物與化學5-4A 胃藥5-4B 消炎劑5-3C 止痛劑5-3D 香菸與毒品5-4 藥物與化學v藥物劑量即是用藥的份量，一般均載明在包裝上同一藥物對不同疾病，使用劑量亦不同通常指1860歲的成人的有效治療份量60歲以上老年人的劑量應為一般成人的3/4兒童劑量v標示於包裝v換算公式 兒童重量(Kg)成人平均體重(55 Kg)成人

21、劑量5-4A 胃藥胃藥胃藥種類胃痛胃中鹽酸或乳酸分泌過多，導致胃潰瘍或胃痙攣制酸劑，功用有中和胃酸、吸收胃液、抑制胃酸分泌及防止 胃/十二指腸 潰瘍胃藥種類種類碳酸氫鈉碳酸氫鈉碳酸鈣碳酸鈣碳酸鎂碳酸鎂氫氧化鋁氫氧化鋁氫氧化鎂氫氧化鎂化學式化學式NaHCO3CaCO3 MgCO3 Al(OH)3 Mg(OH)2 溶解度溶解度及藥效及藥效易溶於水速效型難溶於水長效型難溶於水長效型難溶於水長效型副作用副作用中和產生CO2易脹氣中和產生CO2易脹氣便秘、噁心及嘔吐不會脹氣但有輕瀉5-4B 消炎劑消炎消炎劑劑定義抑制/消滅 病原微生物的化學治療藥劑種類肺炎、霍亂、尿道炎梅毒、葡萄球菌感染適用症狀適用症狀

22、抑制/消滅 微生物成長抑制細菌繁殖功用功用微生物培養化學合成來源來源青黴素(盤尼西林)四環素利福黴素 治療肺結核對胺苯磺醯胺類(不同取代基R，形成一系列磺胺劑)常見型式常見型式抗生素抗生素磺胺劑磺胺劑種類種類H2NSOONHR止痛止痛劑劑定義種類阻斷神經傳導，使其失去知覺的藥劑5-4C 止痛劑種類種類非麻醉型非麻醉型麻醉型麻醉型名稱名稱阿司匹靈(乙醯柳酸)普拿疼(乙醯胺基酚)鴉片嗎啡古柯鹼結結構構式式功用功用退燒止痛，因本身呈酸性，可與胃藥Al(OH)3，減少胃出血機率退燒止痛，服用過量易傷肝麻醉劑，易造成幻覺及上癮NHCOHOCH3COOHOCOCH35-4D 香菸與毒品(1)香菸香菸有害成

23、分有害成分特性及症狀特性及症狀尼古丁分子式C10H14N2，能使中樞及末稍神經興奮、血壓升高，是香菸成癮主要物質焦油咖啡色黏性物質，易引起呼吸器官病變，引發癌症一氧化碳阻礙血紅素與氧氣結合，造成缺氧NNCH3尼古丁尼古丁5-4D 香菸與毒品(2)毒品分類分類植物性合成名稱名稱大麻嗎啡海洛因安非他命搖頭丸分子式分子式C21H30O2C17H19NO3C21H23NO5C9H13NC9H13N特性特性產生幻覺焦慮偏執及妄想，長期服用破壞腦、肺及免疫系統外科手術止痛劑，由罌粟果實提煉，麻痺疼痛、催眠及精神恍惚嗎啡加工製成，化學結構類似嗎啡，但更易上癮促使心跳加快、精神恍惚、妄想、急躁及體重減輕引起高

24、燒不退、胸痛、突發惡性高血壓及肝衰竭例題 5-9 吸菸時所產生的物質，何者具有致癌性？何者令人成癮？解：致癌焦油 成癮尼古丁例題 5-10 試列舉一些目前市面上常售的藥物？解：消炎藥、止痛藥、胃藥、感冒藥、抗生素、心臟病、降血壓的藥物v 服食之後會不由自己搖起頭來，故此得名。內含MDMA(3,4-methylene-dioxymethamphetamine)，結構與安非他命類似，屬於中樞神經興奮劑v 亦稱快樂丸、亞當、狂喜、忘我及綠蝴蝶等名稱v 具成癮性，吸食後會產生幻覺、興奮感，但易造成體溫過高、痙攣甚至引發呼吸衰竭而死亡v 長期服用會造成憂鬱、記憶力衰退及妄想等症狀，是濫用程度最高的第一級藥物科學報導-搖頭丸