生活中的物质课件

第五章

生活中的物質5-1食品與化學5-3材料與化學5-2衣料與化學5-4藥物與化學第五章生活中的物質5-1食品與化學5-3材料與化學515-1食品與化學5-1A醣類5-1B蛋白質5-1C茶與咖啡5-1食品與化學5-1A醣類2六大營養素水醣類脂肪維生素蛋白質礦物質5-1食品與化學六大營養素5-1食品與化學35-1A醣類醣類組成

碳、氫、氧

Cm(H2O)n俗稱

碳水化合物分類

單醣

雙醣

多醣人工甜味劑功能

提供能量，每克葡萄糖提供15.6kJ

C6H12O6+6O26CO2+6H2O呼吸光合5-1A醣類醣類組成俗稱分類功能呼吸光合4單醣(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＞葡萄糖單醣(C6H12O6)葡萄糖(glucose)半乳糖(5蔗糖麥芽糖乳糖＋水水解縮合葡萄糖＋果糖葡萄糖＋葡萄糖葡萄糖＋半乳糖2單醣－1水=雙醣C12H22O113種同分異構物蔗糖＋水水解縮合葡萄糖＋果糖2單醣－1水=雙醣C12H26葡萄糖的聚合物存在肝、肌肉組織中n=200~1000葡萄糖直鏈澱粉：易溶於水支鏈澱粉：難溶於水寡醣澱粉纖維素幾丁質肝醣n=900~6000葡萄糖存在植物體中含量最多的有機物n單醣－(n-1)水=多醣(C6H10O5)n非同分異構物葡萄糖的聚合物n=200~1000葡萄糖寡醣澱粉纖維素幾丁7澱粉水解澱粉水酸/酵素糊精水酸(H+)麥芽糖水酸(H+)葡萄糖(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6

澱粉

葡萄糖水解澱粉水解澱粉水酸/酵素糊精水酸(H+)麥芽糖水酸(H+)葡萄8例題5-134.2克蔗糖（分子量為342）水解，可得多少克葡萄糖？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+H2OC6H12O6+C6H12O6例題5-134.2克蔗糖（分子量為342）水解，可得多少克9糖尿病缺乏胰島素，血糖偏高糖的替代品人工甜味劑滿足甜味，不增加血糖濃度糖精阿斯巴甜分子式：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、無糖口香糖糖尿病糖的替代品人工甜味劑糖精阿斯巴甜分子式：C7H5NO310例題5-2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：葡萄糖例題5-2人體中的血糖過高會引起糖尿病，血糖過高是指血液中11檢驗醣類還原醣澱粉碘液

藍黑色溶液

+

醣類濃硫酸焦黑的碳+

紅色氧化亞銅(Cu2O)單醣雙醣(蔗糖除外)本氏液斐林試液+

糖尿病的檢驗(血糖偏高)檢驗醣類還原醣澱粉碘液藍黑色溶液+醣類濃硫酸焦黑的碳+125-1B蛋白質蛋白質組成

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HCHNH2COOH

胺基酸

（單體）縮合聚合蛋白質（聚合物）脫水5-1B蛋白質蛋白質主要元素碳(C)、氫(H)13

構成動物細胞(組織)的主要物質蛋白質功能

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，因此可作為解毒劑

解毒劑

熱量比較

醣類：3.7(仟卡/克)蛋白質：4(仟卡/克)脂肪：9(仟卡/克)構成動物細胞(組織)的主要物質蛋白質生物體內催化劑14例題5-3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：蛋白質例題5-3人類消化系統中的各種消化酶是屬於六大營養素的哪一15練習5-1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)練習5-1下列何種物質是聚合物？解：(C)(D)16科學家小傳-鮑林(1901~1994)從小對科學有興趣，1925年畢業於加州理工學院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1962年獲得諾貝爾和平獎，宣導原子彈對人類生存的威脅科學家小傳-鮑林(1901~1994)從小對科學有興趣，1175-1C茶與咖啡茶

分類發酵茶

紅茶半發酵茶

烏龍茶不發酵茶

綠茶

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5-1C茶與咖啡茶分類發酵茶紅茶成分18咖啡

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)

咖啡因結構式

含氮的環形化合物咖啡成分碳水化合物主要成分咖啡因結構式含氮195-2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5-2衣料與化學5-2A常見衣料的成分及其特性205-2A常見衣料的成分及其特性

天然纖維纖維種類

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5-2A常見衣料的成分及其特性天然纖維纖維人造纖21

主要成分植物纖維

檢驗方式

纖維素(C6H10O5)n

加氯漂白

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、舒適透氣主要成分植物檢驗方式纖維素(C6H10O5)n22

主要成分動物纖維

檢驗方式

加氯漂白

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、S主要成分動物檢驗方式加氯漂白材質特性加酸加鹼點23

主要成分合成纖維

檢驗方式

加氯漂白

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)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，合成羊毛主要成分合成檢驗方式加氯漂白材質特性加酸加鹼點24

主要成分再生纖維

檢驗方式

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

溶解纖維素後抽絲主要成分再生檢驗方式材質特性加酸加鹼點火耐酸耐25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265-2B肥皂與清潔劑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

肥皂的製備5-2B肥皂與清潔劑皂化反應油脂鹼性溶液加熱至沸騰冷卻至27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化學結構肥皂構造長碳鏈的清潔劑構造長碳鏈的28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29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肥皂硬水中加酸水解的生物加入－COO－與水作30合成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、陽離子廚房清潔劑合成硬水中加酸水解的生物種類－31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。例題5-5肥皂與清潔劑最大的差異為何？解：325-3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5-3材料與化學5-3A塑膠335-3A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－

C－C－HHHH()n乙烯聚乙烯n(CH2)6HNHHNH+n(CH2)4COCOHOOHHH+OH(CH2)6HNHHNHH(CH2)4COCO()n(2n-1)H2O己二胺己二酸耐綸665-3A塑膠塑膠聚合方式形成原理加成聚合：單體直接形34常用塑膠的分類及用途

熱塑性塑膠(1)分類性質種類塑膠名稱英文縮寫聚合方式用途熱塑性塑膠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

熱塑性塑膠(1)分類35常用塑膠的分類及用途

熱塑性塑膠(2)分類性質種類塑膠名稱英文縮寫聚合方式用途熱塑性塑膠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

熱塑性塑膠(2)分類36常用塑膠的分類及用途

熱固性塑膠分類性質塑膠名稱英文縮寫聚合方式用途熱固性塑膠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、絕緣材料常用塑膠的分類及用途

熱固性塑膠分類性質塑37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38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)

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減少塑膠用量的方法

－4R減量使用重複使用回收再生以39科學家小傳-科立克(1923~)1946年獲得卡內基美農大學學士學位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(Kevlarfiber)，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1981年獲得榮譽博士學位榮獲美國化學學會科學創作獎科學家小傳-科立克(1923~)1946年獲得卡內基美農40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)縮合聚合，如聚酯塑膠、耐綸…等。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41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)再生例題5-7簡述減少塑膠及橡膠污染的四大重要方法？解：42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435-3B玻璃(1)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+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2ΔΔΔ5-3B玻璃(1)玻璃成分矽酸鈉(Na2OxSiO2445-3B玻璃(2)玻璃性質用途過冷溶液

非晶形物質

原子排列不規則

無固定熔點種類添加物性質用途鉀玻璃(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+2NaOHNa2SiO3+H2O高溫的磷酸與氫氟酸亦會腐蝕玻璃SiO2+4HFSiF4+2H2O5-3B玻璃(2)玻璃性質用途過冷溶液非晶形物質原455-3C陶、瓷、磚、瓦陶瓷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(1280～1435℃)陶：高嶺土+氧化鐵(III)+二氧化鈦(1150～1300℃)磚：高嶺土+氧化鐵(III)(～1350℃)瓦：高嶺土+氧化鐵(III)(800～950℃)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5-3C陶、瓷、磚、瓦陶瓷原料製備高嶺土(46.5%46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)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475-3D奈米材料奈米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1~100nm，則此原子集團形成的材料稱為奈米材料傳統材料稱為塊材(bulkmaterials)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5-3D奈米材料奈米定義奈米為長度單位，1奈米(nm)48奈米碳管奈米碳管發現性質日本

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1~50nm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碳管奈米發現性質日本飯島澄男碳電弧放電法合成C649奈米光觸媒－二氧化鈦光觸媒原理二氧化鈦紫外光(波長387.5nm)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奈米光觸媒－二氧化鈦光原理二氧紫外光(波長387.5nm505-4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5-4A胃藥515-4

藥物與化學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18～60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兒童劑量標示於包裝換算公式

兒童重量(Kg)成人平均體重(~55Kg)

成人劑量5-4藥物與化學藥物劑量兒童重量(Kg)成人平均體重(525-4A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碳酸氫鈉碳酸鈣碳酸鎂氫氧化鋁氫氧化鎂化學式NaHCO3CaCO3

MgCO3

Al(OH)3

Mg(OH)2

溶解度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

5-4A胃藥胃藥種類胃痛胃中鹽酸或乳酸分泌過多，導致胃535-4B消炎劑消炎劑定義抑制/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…適用症狀抑制/消滅微生物成長抑制細菌繁殖功用微生物培養化學合成來源青黴素(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)常見型式抗生素磺胺劑種類H2NSOONHR5-4B消炎劑消炎定義抑制/消滅病原微生物的化學治療54止痛劑定義種類阻斷神經傳導，使