【分享】對岸化學家的想像力


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再看下去之前,首先先介紹一個反應(Wurtz reaction)http://www.organic-chemistry.org/ 點進去後,左邊那一列找Name reactions點下去,會看到各種有機反應的清單,找W開頭應該就找得到了。

看完那個反應的介紹,就繼續讀下去吧。

這是一本大陸競賽教材上的練習題,分享出來(如果不想解題,可以直接反白看答案)。

1988年,中國科大的化學家把CCl4(l) 和Na混和放入真空容器中,再至於高壓容器中逐漸加熱,可得一些固體顆粒。經X射線研究發現:該固體顆粒實際由A和B兩種物質組成,其中A含量較少,B含量較多。試回答下列問題:

1.CCl4和Na為何要放在真空容器中?隨後又為何至於高壓容器中?

解:放在真空容器是為了防止Na被空氣中的氧氣氧化;隨後放在高壓容器是為了生成金鋼石,因為生成金鋼石需要高溫高壓。

2.指出CCl4分子的結構特點和碳原子的雜化型態。

解:正四面體;碳原子的雜化型態為sp3。

3.上述實驗的理論依據是什麼?請從化學反應的角度加以說明。

解:上述實驗是武慈反應,及鹵代烴鈉的反應,生成碳原子數更大的烴。因為CCl4中的碳原子sp3雜化,反應後許許多多的碳原子通過sp3雜化形式成鍵,即組成網狀的金鋼石。

4.試確定A、B為何物?A、B之間有何關係?

解:A為金鋼石,B為石墨,它們互為同素異形體。

5.寫出上述反應的化學方程式,並從熱力學的角度說明A為何含練較少,B為何含量較多?

解:化學反應式為:CCl4+4Na→C+4NaCl;金鋼石和石墨的穩定態相比,金鋼石的內能大,不穩定,易轉化為內能較低的石墨。

6.請你從純理論的角度說明:採取什麼措施後,A的含量將大幅增多?

解:從純理論的角度來看,採取高溫高壓,將使一部份的石墨轉化成金鋼石,使金鋼石的含量大幅增多。

7.請評述上述實驗有何應用前景?

解:上述實驗開闢了人造金鋼石另一途徑。

想問一問大家(要看下去請反白,否則會洩漏答案),對這種人造鑽石的看法如何?我個人是覺得這些化學家蠻有想像力的。

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的確是蠻有想像力的作法,我也拿去問過學長,不過他認為這種作法出來的鑽石缺陷應該很大,應用價值不高。另外我認為它的「加壓加熱」步驟可能要非常緩慢,才能讓Wurtz一直在大塊的固體顆粒上進行吧?不過我比較感興趣的是那個有機人名反應的網站...林神你還能再分享一些國外的好站嗎?xd

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