當我們學完化學鍵 這個單元的所有概念後 讓我們試試看如何應用化學鍵 一起說明或是解決生活上的問題吧！ 首先 我們先用璀璨奪目的鑽石為例 鑽石是產量少而高價的寶石 其光學性質與結構息息相關 已知鑽石的結構是碳原子以sp3混成 鍵結而成的共價網狀固體 「蘇聯鑽」為1973年 蘇聯科學家所發明 其為光學性質近似鑽石的化合物 並開發出大量生產的方法 你覺得下列哪一個物質 可能是蘇聯鑽的結構？ 你選對了嗎？ 立方氧化鋯因為結構和鑽石類似 兩者在外觀上難以分辨 所以不肖商人會以假亂真 以蘇聯鑽取代鑽石販售給顧客 下列有關蘇聯鑽（立方氧化鋯） 和鑽石的性質比較 何者正確？ 答案是D 你答對了嗎？ 由前面學過的科學概念可以知道 鑽石是由原子量較小的碳原子組成 氧化鋯則是由原子量91的鋯和氧組成 所以可以推論出 蘇聯鑽的密度應該會大於鑽石 其中 蘇聯鑽的密度約為5.8克每立方公分 鑽石則約為3.5克每立方公分 而鑽石是以 碳原子間的非極性共價鍵 結合而成的物質 所以表面具有親油性 水滴在鑽石表面上會維持水滴狀 但油滴則會在鑽石表面散開 氧化鋯則是離子化合物 因此蘇聯鑽表面親油性較低 結果會不同 也因為鑽石的化學鍵 都是很強的碳碳共價鍵 所以能量經由相同的共價鍵 可以很快傳遞出去 導熱性強 比傳熱最快的金屬銀 銅還要快6至7倍 所以有些電腦的散熱片 是用鑽石複合材料 讓晶片保持「冷靜」喔！ 也因為鑽石的碳原子半徑小 形成的共價鍵很強 所以是已知硬度最大的物質 但是蘇聯鑽的硬度也可高達8.5！ 如何分辨鑽石和蘇聯鑽呢？ 根據下方的表格中的性質 你可以想到什麼方法嗎？ 常見的方法之一 是利用鑽石的導熱性 如果在鑽石表面呵氣 因為鑽石導熱快會快速散熱 且鑽石具疏水性 所以水氣會非常快就消散了 如果需要幾秒鐘水霧才散失 那應該就是蘇聯鑽 而鑽石鑑定時使用的測鑽筆 就是利用鑽石優異的導熱性來分辨的 另外 蘇聯鑽的密度比鑽石大很多 所以等體積的情況下 蘇聯鑽的重量比真鑽大 這也是分辨方法之一 根據現有資料 找出規律性 並運用已知的規律性推測物質性質 這一直是科學家努力的方向之一 畫面中為有機化合物的醛類和酮類 在1大氣壓下的沸點 根據表中資訊 可以推測出2-己酮的沸點 最接近下列何者？ 請用適當的科學理論說明 2-己酮的沸點約127.6度C 你答對了嗎？ 由表中數據可以看出 只要碳數相同 可能因為官能基都是羰基 醛和酮的沸點是差不多的 且分子量一樣 分子間作用力大小也相近 所以沸點會差不多 根據表中資訊 請排列出下列 三個物質對水的溶解度大小？ 請用適當的科學理論說明 100毫升的水 分別可以溶解 56毫克的辛醛 89.9毫克的2-辛酮 和118.6毫克的4-辛酮 所以答案是 C大於B大於A 從數據的規律性可以發現 對水的溶解度都是酮類大於醛類 且當羰基在中間 溶解度也會略為提高 若用極性分子 和同類互溶的角度來說明 根據分子形狀 可以判斷出碳鏈是非極性的 太長的碳鏈 會使極性的水分子不易接近 而溶解分散有機物 而當有極性的羰基 將非極性的碳鏈拆開 則會讓水較容易接近 進而提高溶解度囉！ 剛剛提到的極性互溶概念 可以應用在生活中 同學們想一想 如果咖哩中的薑黃素沾到衣服 下列哪一種清洗方法 比較容易去除汙漬呢？ 由圖片中可以判斷出 因為碳的數目太多 所以薑黃素的極性並不大 用清水和清潔劑清洗 並不容易去除 若先用同為非極性的奶油 將薑黃素溶出後 再用清潔劑清洗 去汙效果就會變好了！ 讓我們來做一下重點整理 今天的影片中 我們比較了蘇聯鑽和鑽石的差異 1. 鑽石由碳原子組成 而蘇聯鑽由氧化鋯組成 可以推論出蘇聯鑽的密度大於鑽石 2. 鑽石由碳原子間的 非極性共價鍵結合而成 表面具有親油性 而氧化鋯是離子化合物 所以蘇聯鑽表面親油性較低 3. 鑽石的化學鍵 都是很強的碳碳共價鍵 能量經由相同的共價鍵可以快速傳遞 因此鑽石導熱性較強 4. 鑽石因碳原子半徑小 形成的共價鍵很強 是已知硬度最大的物質 5. 醛和酮 因為官能基都是羰基 所以沸點差不多 6. 當有極性的羰基 在非極性的碳鏈中間 能提高溶解度 讓水較容易接近 因此對水的溶解度都是酮類大於醛類 最後請大家思考一下 鑽石和蘇聯鑽因為有類似的結構 所以有相似的特性和外觀 但利用鍵結原子與化學鍵的差異 還是可以加以辨認的 同樣的 如果已經知道一個物質的鍵結和結構 應該就可以推測出 物質的可能性質和用途 進而辨別市售產品說明的真假囉！ 同學們想一想 以下石墨烯產品的說明 哪些是比較可靠的描述呢？ 可以在下方留言 告訴我們你的答案喔！