同學 今天我們要進入化學課程 其中一個精彩的單元 有機化合物 有機化學 是研究有機化合物 結構、性質、反應的科學 有機化合物 是種類眾多的含碳元素的物質 且以往認為 含碳物質 一定要由生物有機體才能製造 所以有機化學 又稱為碳化合物的化學 或生機論 1828年的時候 德國化學家弗里德里希・烏勒 在實驗室中 由無機物成功合成有機物尿素 才推翻當初科學界普遍認知的生機論 就是有機化合物 必源自於生命體的概念 烏勒這個偶然的發現 讓有機物只能由有機生物體而來的觀念 徹底瓦解 至此改變了有機化合物的定義 也因此 烏勒被認為是有機化學研究的先鋒 自此以後 有機化學便脫離傳統所定義的範圍 擴大為含碳物質的化學 不過有機化學這個名字 卻從此一直沿用 沒有人嘗試將其改名為「碳化學」 或是其他說法 雖然被稱為碳化學 但不是所有含碳的物質都是有機物質 因為有些不具有機化合物的特性 所以不歸類在有機化合物中 例如碳的氧化物 如一氧化碳、二氧化碳 碳的硫化物 如二硫化碳 碳酸 碳酸鹽 如碳酸鈣 碳酸氫鹽 如碳酸氫鈉 碳化鈣 氰化物 如氰化氫 硫氰化物 如硫氰酸鉀 硫氰酸鹽及氰化物等 下列含碳的物質中 哪些為有機化合物 要探討有機化合物的物理及化學性質 必須先瞭解其分子結構 如果要決定有機化合物的結構 則需要先知道其組成元素的種類 數目及鍵結情形 在實驗室中 可以藉由元素分析法知道元素的種類 並可測定化合物中 元素間的最簡單整數比 此時可以知道該化合物的實驗式 又稱簡式 這些名詞 已經在高一化學的課程中介紹過 實驗式中 原子的原子質量總和稱為式量 如果可以操作一個測量分子量的實驗 就可以將兩實驗的結果整合 由分子量與式量的倍數差 即可推算出其分子式 但是分子式還是無法推測 化合物的正確結構與其正確名稱 需要另外的實驗 包含測量物理性質 化學性質 或是其他的性質探討 接下來我們先瞭解 使用元素分析法求實驗式的過程 元素分析又稱為燃燒分析法 將含有 碳 氫 氧 三種元素的一個未知有機物 放置於純氧中燃燒後 燃燒後釋出的水蒸氣與二氧化碳 分別用放在U型試管中的 無水過氯酸鎂 及氫氧化鈉吸收 由兩管增加的重量 即可分別求得試樣中的氫及碳重 再由總試樣重減去 氫和碳重 即得氧重 在實驗中會使用氧化銅當氧化劑 將燃燒不完全所得的一氧化碳 氧化成二氧化碳 使實驗更為準確 其中過氯酸鎂吸收水 所以U型管增加的重量即為水重 而水分子中的氫重量 即為未知物中氫元素的重量 所以可以由水重乘上18分之2得知 氫氧化鈉則吸收二氧化碳 所以U型管增加的重量 即為二氧化碳重 而二氧化碳中的碳重量 即為未知物中 碳元素的重量 所以可以由二氧化碳重量乘上44分之12得知 未知物中氧元素的重量 即可由未知樣品的總重減去氫元素重量 減去碳元素重量 即可得知 最後將各元素重量 除以其原子量相比 得到的最簡整數比 即為該未知物的實驗式 而其原子質量的總和 則為該未知物之式量 另外兩個U型管的位置不可交換 因為強鹼氫氧化鈉 會同時吸收水和二氧化碳 如果產生此種情況 增加的重量無法判斷 水和二氧化碳的重量分別是多少 分子量的求法有多種 例如前面課程提到過的主題 沸點上升 凝固點下降 或滲透壓的數據 若化合物為易揮發物質 可將已知重量的化合物 在密閉容器中加熱成氣體 測其壓力 再依理想氣體方程式算出其分子量 若已知實驗式的式量及分子量 由其相差倍數 就可求得未知物之分子式 例如畫面中化合物的實驗式 其式量為30 若實驗得知其分子量為180 則分子式即為畫面所示 某有機化合物6.0克 內含碳氫氧等元素 使用燃燒分析法 經過附圖的裝置後 測得前面U型管的質量增加3.6克 後面U型管的質量增加8.8克 下列敘述哪些正確？ A 氧化銅當作氧化劑 B 前面U型管中裝的乾燥劑為過氯酸鎂 C U型管的順序不可顛倒 因氫氧化鈉置於前管 會同時吸收水蒸氣與二氧化碳 無法判斷增加重量由何而來 D 為正確選項 E 為正確選項 先求實驗式 含碳重量為2.4克 含氫重為0.4克 含氧重為3.2克 接著將碳、氫、氧 除以其原子量後 相比為1比2比1 則實驗式為畫面所示 式量則為12加2再加16等於30 而倍數為120除30等於4 分子式則為畫面所示 讓我們來回顧今天所學習到的知識 有機化合物為含有碳元素的化合物 但有些含碳物質 因不具有機化合物特性 故被歸類為無機化合物 燃燒分析法中 兩個U型管的位置不可交換 因為強鹼氫氧化鈉 會同時吸收水和二氧化碳 若放置前面 就無法確定增加的重量為何種物質 若已知實驗式的式量及分子量 由其相差倍數 就可求得未知物之分子式