同學們好 在前面的章節中 我們學會了酸鹼的定義 你知道日常生活中有哪些常見的鹼呢？ 人類在很久以前就發現鹼性物質了 氫氧化鈉俗稱燒鹼 大約西元7世紀左右 在煉丹過程中意外發現的 當時的煉丹術士將硝石 硫磺和木炭等物質混合煅燒 想要製造出長生不老藥 其中的一種成分──硝石會分解出氧氣 並與硫磺和木炭反應 產生大量的二氧化碳和水蒸氣 這些水蒸氣會與煉金過程中產生的金屬鈉作用 生成氫氧化鈉 這也是人類最早產生燒鹼的過程 到了現代社會 燒鹼的應用非常廣泛 它可以用來製造 紙張、紡織品、肥皂、清潔劑等產品 也可以用於水管疏通 玻璃蝕刻、金屬清洗等 此外 燒鹼還能用於食品加工 生物學、化學分析等領域 根據研究顯示 早在2004年 全球製造了六千萬噸的氫氧化鈉 消耗量則達到五千一百萬噸 可見燒鹼是非常重要的化學品之一 說完關於鹼的歷史 不知道正看著影片的你 喜歡吃蛋糕嗎？ 其實蛋糕的製造也和鹼有著密切的關聯性喔！ 蛋糕是由麵粉、糖、雞蛋、油脂 等材料混合而成的糕點 通常會使用到膨鬆劑來讓其鬆軟 膨鬆劑的作用是產生氣泡 使蛋糕、麵包等烘焙產品 在烘烤過程中能發生膨脹 常見的膨鬆劑有兩種類型 包括化學膨鬆劑和生物膨鬆劑 化學膨鬆劑是指能夠產生二氧化碳的化學物質 例如：泡打粉當中含有小蘇打以及其他物質 整體通常呈鹼性 市面上有許多種類 又可細分為含鋁的泡打粉以及不含鋁的泡打粉 生物膨鬆劑則是微生物 能在溫暖潮濕的環境中 發酵產生二氧化碳 像是酵母、乳酸菌等 都是常見的生物膨鬆劑 不同糕點在製作時 會選擇適當的膨鬆劑來達到最佳的效果 這是因為不同的膨鬆劑會影響麵糊的pH值 進而影響蛋糕的顏色、口感、香氣等特性 此外 母雞剛生下來的蛋 蛋白pH值約在7.6左右 經過一陣子 蛋白會將二氧化碳釋出 使得pH值上升至9至9.5 pH值的上升 會使蛋白黏度下降而不利於打發 另外用這種pH值較高的蛋白做出的蛋糕 顏色會略呈乳黃色 所以像是天使蛋糕 在製作過程中會加入酸性物質來打發蛋白 目的就是為了降低蛋白的鹼性 增強蛋白的黏度與韌性 使其更加容易打發 同時也會使蛋糕體的顏色由淡黃色轉為白色 這些酸性物質中 塔塔粉是許多烘焙店常使用的 除了方便以外 使用的量不需太多 又具有明顯的成效 另外 也可以用檸檬汁或醋取代塔塔粉 不過因為味道較為強烈 所以可能會影響製作配方中各成分的比例 以及蛋糕整體的風味 有時候 一種蛋糕可能需要用到多種膨鬆劑來達到最佳效果 這是因為不同類型的膨鬆劑 會在不同的時間和溫度下發揮作用 並產生大小與分布各不相同的氣泡 例如：泡打粉在水中溶解時 會產生少量二氧化碳 加熱過程則會產生大量二氧化碳 而小蘇打則是能與酸性物質 像是酪乳、酸奶油、優格 或糖蜜等結合產生二氧化碳 至於酵母 則是需要在溫暖潮濕的環境中 經過一段時間的發酵 才能產生足夠的二氧化碳 好囉 說了這麼多關於蛋糕與鹼的故事 回到關於鹼化學的討論 你是否思考過 這麼多的鹼性物質 它們的名字是如何來的呢？ 在這邊我們就傳授你一些關於鹼的命名原則 首先 除了像是氨以及胺類有機物以外 大部分的鹼性物質多為氫氧化物 由金屬M所形成的氫氧化物 會如畫面上的化合物名稱表示 可直接命名為「氫氧化M」 但若金屬M有多種氧化態 則需在M的後方以羅馬數字標示其氧化態 或是將低氧化態的化合物名稱 加上「亞」字以做區隔 例如：鐵有+2和+3兩種氧化數 因此畫面上+3價的化合物名稱 可被稱為氫氧化鐵或氫氧化鐵 而另一組化合物名稱 則因為鐵的氧化數為+2價 因此稱之為氫氧化亞鐵或是氫氧化鐵 如此一來 就能夠清楚區分兩者的不同 各位小小化學家們 接著讓我們驗收一下剛剛講過的命名原則吧！ 請試著命名畫面上的鹼吧 選項A、B可以看到 錫具有+2價及+4價兩種氧化數 因為+4比+2來得大 因此將+2價錫所形成的氫氧化物 以亞來命名 亞在中文有次之的意思 另外 如果不喜歡用亞來表示 也可以直接將氧化數以羅馬數字加上括號的形式 寫在名稱的最後 選項C到E中 無論是鋰、鈣、鋁 都只有一種氧化數 因此我們就不需要用括號註明氧化數了 再補充一個小小觀念 你知道為什麼鋰、鈣、鋁 只有一種氧化數嗎？ 這其實和元素的混成軌域有關係 鋰、鈣分別是鹼金族和鹼土族的金屬 價電子都在s軌域 因此它們分別會失去一個與兩個電子 而形成特定的氧化態 但當原子本身擁有較多的價電子 例如：錫 位在第五週期 電子填充到了4d軌域 電子組態如畫面所示 錫可能會失去四個電子 電子組態如畫面所示 此時4d軌域全滿是穩定的狀態 當錫失去兩個電子 此時電子組態如畫面所示 因為4d及5s軌域全滿 也能穩定存在 因此錫可形成兩種不同的氧化數 若同學們覺得觀念有些不熟 可以回到電子組態的單元再複習一下喔 最後總結一下鹼的命名方式 大部分鹼性物質為氫氧化物 命名如畫面表示 若金屬M有多種氧化態 可在M後方以羅馬數字標示其氧化態 或是將低氧化態的氫氧化物加上「亞」字加以區隔 影片最後 請同學思考今天我們舉的例子 你會發現生活中其實處處可見化學反應的應用 請再想想 生活中 還有哪些鹼性物質的例子或故事？ 歡迎到留言區分享給我們 今天的影片就到這邊結束 我們下次見！