維多C

維多C所釋出的氣體是從哪裏來的? 

維多C所釋放出的氣體是二氧化碳(carbon dioxide,CO2),原來這些二氧化碳是由藥片內的碳酸氫鹽(hydrogencarbonate,HCO3-)和檸檬酸(citric acid)產生反應而成的.檸檬酸在固態(solid state)的時候,不能和碳酸氫鹽產生反應,因為檸檬酸在固態不能釋放出氫離子(hydrogen ion,H+).可是,當我們把藥片放在水中,檸檬酸便可釋出氫離子,並和碳酸氫鹽產生反應,釋出二氧化碳. 

原來,除了碳酸氫鹽外,當碳酸鹽(carbonate,CO32-)的溶液遇上了酸(acid),同樣也會釋出二氧化碳. 

HCO3-(aq) + H+(aq) = CO2(g) + H2O(l) 

CO32-(aq) + 2H+(aq) = CO2(g) + H2O(l) 

所以,任何酸必須在水中才可以發揮它酸的特性(acid properties).

急救小常識

紅藥水和碘酒都是殺菌能手,但為何不能同時使用? 

紅藥水的化學名稱是紅汞;汞即水銀(mercury),是一種含有劇毒(toxic)的金屬.紅汞也是毒物,是紅溴汞(汞的有機化合物)的水溶液.在紅藥水中,大約有1-2%的紅溴汞.至碘酒,則是碘(iodine)混入酒精而產生的溶液. 

可是,當紅藥水和碘酒混合時,紅藥水的汞離子(mercury(II)ion,Hg2+)便會與碘酒裏的碘離子(iodine ion,I-)產生化學反應,成為碘酒化汞(mercury iodide,HgI2).碘化汞能溶於血液裏,引致牙床腫脹,齒齦炎等症狀,嚴重的會使心臟功能衰退,體溫下降.

吸濕大笨象

吸濕器裏那些白色粒狀物體為甚麼能夠吸水? 

在吸濕器裏的白色狀物體其實是無水的氯化鈣(anhydrous calcium chloride, CaCl2).無水的氯化鈣是一種潮解的物質(deliquescent substance),可以把空氣中的濕氣(moisture) 吸掉,然後溶於水中,.所以無水的氯化鈣在吸水後也成了氯化鈣的溶液. 

除此以外,很多食物如紫菜等,包裝內都有一包乾燥劑(drying agent),例如矽膠(silica gel),用以保持食物乾爽.不過,這些乾燥劑只是一些具有吸濕的物質(hygroscopic substance),吸水後並不會溶解.

味精沒有益？ 

其實味精（MSG）的歷史相當短，1908年一名日本科學家吃晚餐時，在麵裏加了點海藻，發覺美味無比。經過多年的努力，終於發現當日使湯變得美味的原因是來自一種氨基酸──谷氨酸鈉（monosodium glutamate），其化學結構如下：

你吃完味精後有甚麼特別的感覺？ 

味精所以能夠使食物變得美味，是因為它能增強味蕾（taste bud）的敏感度，使人更容易感覺到食物的味道。可是，有些人對味精會有過敏的反應，吃了含有味精的食物後，會出現腹痛、口渴、頭眩、出汗、惡心等徵狀。此外，有些兒童吃了這類食物後會變得過度活（hyperactive）。 

除了即食以外日常生活中很多食品也含有味精，譬如薯片、蝦片等；酒樓點心在製造時也加入了味精。

牙痛救星 

為甚麼亞士匹靈和撲熱息痛能夠消除痛楚？ 

在藥房售賣的止痛藥，其有效成分一般為亞士匹靈或撲熱息痛。撲熱息痛直接作用於中樞神經，包括腦部和脊髓，改變對痛的感覺，有退熱的效用；亞士匹靈則作用於神經末稍，中斷痛覺傳送至腦部，除了止痛外，還可以退熱和消炎。 

亞士匹靈雖然是一種十分暢銷的止痛藥，但它卻會把保護胃壁的分泌物溶掉，長期服用可導致胃潰瘍。故此亞士匹靈一般與制酸劑（anti-acid）一同服用，以減低對胃的刺激。 

撲熱息痛雖然同是止痛劑，但不會刺激胃部，故胃潰瘍患者合用。但服用過量的撲熱息痛會引起嚴重的肝功能和腎功能障礙，特別是嗜酒人士，更需小心服用。 

小麗的舊相片

為甚麼紙張放久了會變黃？  

我們常用的白紙是由樹木的纖維製造而成的。由於這些纖維帶微黃色，所以我們會用二氧化硫（sulphur dioxide, SO2）或亞硫酸鹽（sulphite, SO32-）把紙漂白。然而，當紙張長期暴露於空氣中，漂白了的纖維便會氧化（oxidized），回復本來面貌。所以，紙張放久了便會由白色變回黃色。

你知道「溫室效應」對我們的活有甚麼影響嗎?

溫室效應的形成實與大氣層(atmosphere)有著莫大的關係。太陽輻射(radiation)穿過大氣層後，大部分輻射會被地面吸收，面地球也會釋出一些紅外線輻射(infra-red radiation)。有些紅外線輻射會穿過大氣層離開地球；另一些則會被溫室氣體(greenhouse gas)如二氧化碳吸收，再次釋放回地球，使地球保持溫暖，就像紅外線被困在溫室裏一樣。人類的活動產生大量空氣污染物，使大氣層內的溫室氣體數量上升，令更多紅外線折返地面，增強了溫室效應並令全球變暖(global warming)。

原來全球變暖不單令我們的冬天不太冷，還會導致南北兩極的冰溶解，使水位上升、降雨量增加，嚴重地影響大自然的生態環境。所以，很多國家也制定公約，希望減少溫室氣體的排放量，以減低溫室效應對地球的影響。

乾洗與濕洗

我們平時穿著的衣物，大部分都是用水清洗的，因為一般污漬都可被洗衣粉等清潔劑(detergent)清洗乾淨，就好像洗潔精把污漬從碗碟清除一樣。但有些衣物的衣料是由天然纖維如羊毛、真絲等製造的，濕水後會縮水、變形或褪色；遇到這類衣料又或墨汁、指甲油等難洗的污漬，便需要用乾洗了。

你知道乾洗是怎樣把污漬清除的嗎? 是否所有衣物也可以拿去乾洗?

顧名思義，乾洗就是不用水洗。一般乾洗店會使用一些有機溶劑(organic solvent)作為乾洗液，把油性的污漬洗掉。由於油性的東西是非極性(polar)的水中。可是，乾洗劑也有很多種類，要佑道衣物是否適合乾洗和使用哪一種乾洗劑，便要留意衣物上的標籤了。

現代化學技術雖然帶來了許多好處，卻也帶來了不少壞處。最顯著的是，伴隨化學品製造或使用過程中所產生的污染物或廢棄物對大自然環境的破壞，如全球暖化造成氣候改變、南極臭氧層破洞、生物多樣性減少、水污染、空氣污染、土壤腐蝕、固體廢棄物及酸雨等。

污染的控制與預防

為了減少污染物或廢棄物對大自然的破壞，這些污染物或廢棄物就必須加以處理。許多業者在政府及環保團體的壓力下，已體認到處理的必要性。然而，這是一種屬於「末端處理」的方式，常會導致生產成本的增加，並不見得每一個廠商都願意積極從事這些工作。

一九七四年，美國3M公司提出「污染預防有利」計畫，強調污染物質是未利用的原料，而污染物質加上創新技術就是有價值的資源。簡單地說，就是一種污染物或廢棄物的減量或所謂的「清潔生產」的觀念，也就是利用相關技術，使所有的原料與能量在原料資源→生產→消費→二次原料資源的循環中，得到最合理及最佳的利用，而不致破壞環境。

解鈴人還是繫鈴人

污染物及廢棄物減量技術或所謂的資源化利用技術，很多也是與化學有關的技術，而且也唯有利用化學相關技術才能有效地處理。這樣的做法，從環境保護的觀點雖然非常有意義，卻由於必須使用到許多的化學相關技術，造成總成本的增加，而且當污染物或廢棄物資源化後的產品價格不高時，更無經濟上的誘因使廠商從事這方面的工作。

既然污染物或廢棄物的產生，是經由化學反應途徑造成的，最佳的處理方式，乃是從源頭就避免污染物的產生。因此，一九九二年美國環保署便開始推動「預防污染的另一途徑」示範計畫，研究新的或改善現有化學品及其製程，從降低污染源著手，達到廢棄物或污染物產量的最小化。從這個時候開始，便逐漸有「綠色化學」的概念了。

綠色化學的真諦

我們可用人體的健康來比喻綠色化學對環境保護的重要性。幾乎每個人都知道，維持健康之道是「預防重於治療」。同樣地，如果一家工廠在設計化學製程時，先分析製造途徑中使用的相關原料、化學品、能源等可能對環境產生的衝擊性，而選擇一個比較安全且清潔的綠色製程，不但可減低對大自然環境傷害，整體製造成本也可降低。

現代的營養學對於身體的預防保健，強調有機飲食習慣。我們每日三餐是人體生化反應及活動能量的來源，如果吃進或累積一堆垃圾食品，便會危害健康。崇尚自然的「生機飲食」有益人體健康就是這個道理。同樣地，比較安全而清潔的綠色製程，即是師法自然（如同光合作用）的省能源、化學品、原料及產生無毒副產物的一種製程。

綠色化學的策略–師法自然

綠色是一個明亮的大自然顏色，給人相當舒服與美的感覺。自然就是美，也就是這個道理。

綠色也是植物葉綠體的顏色。葉綠體是植物產生光合作用中相當重要的媒介物。光合作用是一種清潔的化學反應，利用日光能將水與空氣中的二氧化碳轉換成碳水化合物及氧氣，而無有害污染物產生。因此，以綠色化學的觀念來倡導透過化學技術或方法以減少或降低使用對人體健康及環境有害的物質，包括原料、試劑、溶劑、產品及副產品等，是頗為貼切的。

綠色化學的技術重點

在一般的化學合成反應中，副產品通常是污染物的主要來源。化學反應完成後，也常須進行純化分離手續，不論是溶劑萃取法或沈澱法，分離步驟中所使用的化學品，如溶劑，也是另一種污染源。

因此，綠色化學的技術重點在於使用污染性低的綠色合成途徑，包括使用有效催化劑或生物催化劑的製程、使用天然的製程如光化學及仿生化學製程、用無害或可再更新的原料等，也包括使用污染性低的反應條件，如使用對人類健康及環境危害較小的溶劑、避免及減少廢棄物逸散。而且也應著重在比現有化學藥品的毒性更低，或意外發生時更安全的化學藥品的使用與設計。

綠色化學的達成

化合物綠色合成製程中的原子利用　在化合物綠色合成製程中，要使副產物產量降至最低，就要提高化學合成製程中原子利用的比例。所要的反應生成物中，如果反應物裏的原子數百分之一百被利用時，這個製程便沒有廢棄物產生，也就是一種綠色化學製程。

要提高化學反應中原子利用比例最佳的方法就是運用觸媒，可使化學反應更有效率而且具反應選擇性，有利於所要的生成物產生，且會減少大量副產品。因此，在講求綠色化學的二十一世紀的化學製造業中，觸媒將扮演極為重要的角色。其中，由於異相觸媒沒有反應完成後觸媒再分離的問題，是最具綠色化學特性的觸媒材料。異相觸媒材料中，常見的有沸石、部分過渡金屬及其氧化物的支撐觸媒。

改用無害及可更新使用的化學藥品或溶劑　化學反應中常會使用到氧化劑、還原劑、溶劑等。一般常用的氧化劑為高錳酸鉀、過硫酸鉀、氧氣、過氧化氫、臭氧、一氧化二氮等。氧化過後，副產品愈少，該氧化劑愈接近綠色氧化劑。以過氧化氫為氧化劑的氧化反應副產品是水，整個製程的污染程度不會因氧化劑的使用而受影響。因此，過氧化氫有「清潔先生」的稱謂。雖然臭氧也是一種污染性很小的氧化劑，但是設備成本高，較少使用。使用二氧化鈦為材料的光觸媒氧化劑也是一種綠色氧化劑。

目前，化學反應中常使用各類溶劑，不管是揮發性或非揮發性的溶劑，反應完成後，這些溶劑的處理與處置都是大問題。由於各國法律對有機溶劑的管制相當嚴格，許多化學工廠紛紛採取對策，尋找綠色溶劑，包括研究使用水當溶劑的可行性、不使用溶劑的化學製程、使用超臨界流體如二氧化碳當作溶劑、使用新型離子液體取代現有的有機溶劑等。離子液體是一種有機鹽類，最適合於含有帶電荷反應物的有機催化反應，最常見的是有機季銨化合物。這種離子液體可溶解極性物質及非極性物質，溫度高至攝氏400度時仍是液體，且蒸汽壓極低。

使用天然的原料與製程　在大自然的物質循環裏，植物利用光合作用捕捉太陽光能量及二氧化碳加以固定，產生氧氣及碳水化合物。而各類植物是經過各種不同的生化反應後，產生各類蔬菜、水果供動物取用。動物的排泄物、遺體再經由細菌分解而釋回大自然，供應植物養分所需，這就是大自然的循環。

因此，從綠色化學來看，化學品的製造應該儘量改用天然原料，如植物油等，製程反應採用光化學或生化技術。使用天然原料製造的化學產品，安全性較高且易生物分解。

學習自然界的生物，採用光化學反應或利用酵素催化的生化反應，應是一種對環境友善的化學技術。

綠色化學的實例

目前，國外有許多工廠，均已朝綠色化學發展。例如，美國BHC公司開發出一種不含類固醇的消炎劑ibuprofen的綠色製程，是將原本需要六個步驟的程序減少至三個，且幾乎不產生污染，產品純度也高。

又如，美國Imation公司發展出一套不需使用濕式化學定影劑、顯影劑及清洗水的醫學用底片，其沖片是用熱來顯影，完全免除了使用化學藥劑對環境所造成的污染及人體的危害。

此外，製造耐龍66的原料己二酸，大部分以苯為原料，但是苯為致癌物質，而若以葡萄糖為原料，利用生化觸媒方式來製造己二酸，則是一種無毒的綠色製程。

結語

二十一世紀的化學技術應該是綠色化學技術的世紀，要達到綠色化學技術，有賴於對各種化學技術做更深入的探索，尤其著重對各種化學品分子層次的了解，以及觸媒顆粒奈米化相關技術的建立。 

2008年「諾貝爾化學獎」得主暨中央研究院院士錢永健（Roger Tsien）8月24日猝逝，享壽64歲。

錢永健生前致力於綠色螢光蛋白的研究，為醫學技術提供了重要的貢獻。

根據《聖地牙哥聯合論壇報》報導，錢永健任職的加州大學聖地牙哥分校（UCSD）本周三發布聲明證實，錢永健在俄勒岡州西部城市尤金（Eugene）的一條單車道上猝逝，確切死因仍待進一步釐清。

2008年錢永健與美國生物學家查爾費（Martin Chalfie）、日本有機化學及海洋生物學家下村修（Osamu Shimomura），在水母裡發現綠色螢光蛋白（Green fluorescent protein，GFP）的研究，讓科學家可以追蹤觀察生物內不同細胞和蛋白。GFP是基因研究與癌症、老年失智症等醫學研究的重要工具。

什麼是綠色螢光蛋白?

2008年「諾貝爾化學獎」得主暨中央研究院院士錢永健(green fluorescent protein)，簡稱GFP，這種蛋白質最早是由下村脩等人在1962年在一種學名Aequorea victoria的水母中發現。其基因所產生的蛋白質，在藍色波長範圍的光線激發下，會發出綠色螢光。這個發光的過程中還需要冷光蛋白質Aequorin的幫助，且這個冷光蛋白質與鈣離子(Ca2+)可產生交互作用。

由水母Aequorea victoria中發現的野生型綠色螢光蛋白，395nm和475nm分別是最大和次大的激發波長，它的發射波長的峰點是在509nm，在可見光綠光的範圍下是較弱的位置。由海腎(sea pansy)所得的綠色螢光蛋白，僅有在498nm有一個較高的激發峰點。

在細胞生物學與分子生物學領域中，綠色螢光蛋白基因常被用作為一個報導基因(reporter gene)。一些經修飾過的型式可作為生物探針，綠色螢光蛋白基因也可以轉殖到脊椎動物(例如:兔子上進行表現，並拿來映證某種假設的實驗方法。

利用熒光蛋白可進行能量傳遞，如果兩個蛋白分別連上綠色和紅色熒光蛋白，一旦將兩分子結合，用藍光照射綠色熒光蛋白，結果看不到綠光，看到的是紅光，相當於綠色熒光蛋白把能量吸過來，然後無輻射轉移給另外一個熒光蛋白，我們把這兩個蛋白稱為供體和受體。這種圖很形象，供體和受體之間距離越小，轉移效果越大，也就是說轉移效率與兩體之間距離成反比，用此可測量生物大分子間的距離。比如說人們感興趣的麥芽糖結合蛋白（MBP），利用這個方法就可以很清楚的測出這個麥芽糖結合部位到那個大分子間的距離。另外利用能量轉移的有無，也可以看出蛋白質與蛋白質之間是否有相互作用。

利用熒光技術還可對基因表達產物進行定位，2001年，我國實驗性微生物學研究成果首次在美國《Science》上刊登，就是由我們所的張永連院士在小鼠的附睪當中發現了B1b這個基因，這個基因可以殺死細菌，我們用熒光技術準確定位該基因在附睪中的定位。熒光在細胞、發育、神經生物學中也有應用，這是斑馬魚的胚胎，人們對斑馬魚的神經細胞、神經源在胚胎發育中什麼時候開始有很感興趣，這是22周時的圖片，可以看出神經細胞在脊椎附近比較集中。這更有意思，這是海星的卵細胞受精以後鈣離子在裏面的變化，鈣離子越多，紅顏色就越多，鈣離子濃度越低或沒有，則紅顏色越少或者就是藍色的。這是海星卵受精後0秒到60秒之間鈣離子濃度的變化情況。

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