2019國際元素週期表年（IYPT）：現代藝術家與門得列夫的時空交會 楊水平 國立彰化師範大學化學系yangsp@cc.ncue.edu.tw 1869年3月6日，門得列夫向俄羅斯化學學會正式發表題為〝元素原子重量性質之間的依賴性〞的文章之後，化學開啟嶄新的一頁。回顧化學150年的進展，門得列夫的元素週期表對化學推進的貢獻非常甚大，對科學的發展影響極為深遠，可謂一日千里。除了化學和科學之外，本文試圖描述現代藝術家與門得列夫的時空交會，包括版畫、繪畫、視覺藝術、音樂與元素週期表的相遇，這些相遇會擦出什麼樣的火花？欲知詳情，請看下去。 n  門得列夫與元素週期表 德米特里·伊萬諾維奇·門得列夫（Dmitri Ivanovich Mendeleev, 1834-1907）是俄羅斯化學家和發明家。他創造一個有遠見的元素週期表（Periodic Table of Elements），用來糾正一些已經被發現元素的性質，並預測尚未被發現八元素的性質。[1] 圖一為門得列夫的肖像（Ilya Repin繪畫）和紀念門得列夫和週期表的雕刻（位於Bratislava, Slovakia）。   圖一：門得列夫的肖像（左）；紀念門得列夫和週期表的雕刻（右） （圖片來源：Dmitri Mendeleev, https://goo.gl/EVbA2B, Dmitri Mendeleev, https://goo.gl/yVnRuV.） 在1863年，已知的化學元素有56個，每年大約發現一個新元素。在門得列夫之前，其他科學家已經確定元素的週期性。John Newlands描述八度定律（Law of Octaves），1864年他指出根據相對原子量，元素的排序有週期性的運作，並於1865年出版。他的提議確定新元素的潛力，例如：鍺（germanium, Ge）。這個概念當時受到批評，直到1887年他的創見才得到化學家學會的認可。另一個提出週期表的人是Lothar Meyer，他在1864年發表一篇論文，描述按其化合物價數，可分類28個元素，但沒有預測新元素。[1] 在1867年，門得列夫成為一名教師後撰寫當時權威的教科書：化學原理（Principles of Chemistry）（兩冊，1868-1870），因為他正在為他的課程準備一本教科書，這是他最重要的發現。當他試圖根據化學性質對元素進行分類時，他發現並假設他的週期表的模式（縱向三元素 × 橫向三元素）；他宣稱他已經設想在夢中元素的完整安排。藉由他設想的模式進而添加其他元素，門得列夫開發他的週期表的擴展版本。在1869年3月6日，他向俄羅斯化學學會正式發表題為〝元素原子重量性質之間的依賴性〞的文章，該文章描述元素原子量與價數之間的關聯。這關聯性的發現，創建一個有系統的元素週期表，也發展出現今科學界皆知具有高預測性的元素週期表。圖二是門得列夫的1871年週期表。[1] 圖二：門得列夫的1871年週期表 （圖片來源：Dmitri Mendeleev, https://en.wikipedia.org/wiki/Dmitri_Mendeleev.） n  藝術與藝術家 藝術（Arts）是指在人類社會和文化中發現有創造力的理論和表現。藝術的主要成分涵蓋：文學（literature）包括詩歌、散文及戲曲；表演藝術（performing arts）包括音樂、舞蹈及戲劇；而視覺藝術（visual arts）包括圖畫、繪畫、攝影、陶瓷、雕刻及建築。[2] 美國國會在國家基金會裡的藝術與人文法案中，藝術被定義為包含不限於音樂（器樂和聲樂）、舞蹈、戲劇、民間藝術、創意寫作、建築及其相關領域、繪畫、雕塑、攝影、平面和工藝、工業設計、服裝和時裝設計、電影、電視、廣播、電影、錄影、錄音，以及這些主要藝術形式的演示、表演、執行及展覽有關的藝術。[3] 藝術是創造視覺、聽覺或表演藝術品的人類活動，表達作者的想像力或技術和技能，以其美感或情感的力量為鑑賞。這些活動最普遍的形式包括藝術作品的製作、藝術的批評、藝術史的研究、以及藝術的審美傳播。[4] 藝術家是從事與藝術創作、實踐或示範活動的人。日常言語和學術話語中的常見用法僅是視覺藝術中的實踐者。藝術家這個詞也用於定性意義上，一個創造性、創新性或擅長藝術實踐的人。大多數情況下，藝術家這個術語描述在美術或〝高級文化〞（high culture）背景下創作的人，包括繪畫、繪畫、雕塑、表演、舞蹈，寫作、電影製作、新媒體、攝影和音樂等活動。創造可能被認為具有審美價值的作品的想像力、才能或技巧。[5] n  版畫與元素週期表的相遇 此處介紹：(一) 2011年在美國費城的版畫展示、和(二) 2011年在澳大利亞的版畫展示。 一、  2011年在美國費城的版畫展示 […]

2019國際元素週期表年(IYPT)：化學學習與元素週期表   周金城 臺北教育大學自然科學教育學系 ccchou62@gmail.com n   前言 元素週期表一直是化學學習的核心內容之一，它呈現了一種自然界化學反應的規律性模型。本文的目的在分析化學教育相關文獻中有關週期表相關文獻之內容分析與整理，了解化學教育工作者以何種角度來研究週期表。元素週期表的內容背誦記憶是必須的，但是教師可以透過更多有趣的活動來幫助學生學習週期表(Franco-Mariscal, 2014)。   n   元素週期表教學的相關研究簡介(或評介) 為了瞭解元素週期表的相關教學設計與研究，作者利用臺灣大學的web of science資料庫，透過關鍵字” periodic table”進行檢索，再將和元素週期表有關的教學活動簡單整理如下，有興趣的讀者可以再進一步進行文章閱讀。 最常見的是使用桌牌遊戲的方式設計週期表學習活動(Bayir, 2014; Franco-Mariscal, Oliva-Martinez, Blanco-Lopez, & Espana-Ramos, 2016; Franco-Mariscal, Oliva-Martinez, & Gil, 2015; Kavak, 2012; Marti-Centelles & Rubio-Magnieto, 2014; Moreno, Hincapie, & Alzate, 2014)。將化學反應拍攝呈線上影片，讓學生學習週期表中的元素反應(Moore, 2009)；使用故事情境的方式，來教導九年級學生周期表(Demircioglu, Demircioglu, & Calik, 2009)；設計可使用QR-code的撲克牌，使用行動裝置來學習週期表(Bonifacio, 2012)。 也有使用電腦設計探索式解謎遊戲，幫助大學生來學習週期表的概念(Larson, Long, & Briggs, 2012)；讓小學生透過動手製作模型的方式，來學習元素的週期性(Selco, Bruno, & Chan, […]

2019國際元素週期表年(IYPT)：讓藝術腦撈過界～跨腦學週期表 吉佛慈 國立臺灣師範大學附屬高級中學focusjyi@gmail.com n  前言 中學生對化學的愛恨情仇，往往起因於要記誦的內容太多，造成認知負荷過重。所謂「聽了就忘記，看了知道一點點，做了才完全了解」，雖強調「做中學」的重要性，卻也不全然正確。因著學習者的學習類型不同，有的人聽了就完全了解，也有的人看了就完全了解。 掌管人類邏輯思維的左腦(認知腦)，對化學知識與技能層面的學習承擔著重要責任；而主管藝術與創造的右腦(藝術腦)，則對圖像與音樂等情意層面的學習與陶冶扮演著重要地位。教得愈久，身為老師的我就愈想在教學中尋找樂趣，尋求改變，替化學難以背誦的污名坂回一成，也替化學課室氣氛增添一點非化學的藝術元素，可能是一段故事情節、一抹圖像色彩，或是一節律動音樂，以嘗試跨腦教與學的可能性。 以下將分享有關週期表及沉澱表教學中涉及藝術腦層面的教學活動，介紹一本內容豐富精采的週期表課外書，以及分享學生對週期表元素的創意表現。 n  週期表十六變 對學生而言，週期表(Periodic Table)顧名思義應是一種具有某種規律性的表格。但是多數學生與週期表的第一次接觸卻是在不明白任何規律性之下，單單藉由多次複誦強記下來，就像小時候背誦三字經與千字文一樣。 曾經在澳洲雪梨大學的化學系館佈告欄中，看到一張佈滿著16個週期表的海報(圖一)，乍看之下就像是一隻隻變形蟲，吸引我駐足停留。在後來的教學中，我將之取名為「週期表十六變」。此16張週期表代表著元素的16種性質，包含原子半徑、共價半徑、固體密度、莫耳體積、宇宙大氣含量、地殼含量、導電性、導熱性、第一游離能、電負度、電子親和力、沸點、熔點、汽化熱、熔化熱、液態溫度範圍等。以代表地殼含量的性質為例，週期表圖片就像是一隻爬行於地面上的變形蝸牛，可以明顯看出除了氧、矽、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀元素之外，其他元素幾乎弱化縮減成為一個點或連為一條線(圖二)；若改以沸點高低的性質為例，則多數元素都佔有一定的勢力範圍，其中以金屬鎢和非金屬碳(鑽石)所佔據區域較大，而第18族的惰性氣體則弱化為形似變形蟲的尾巴或觸鬚。(圖三)     圖一：16個週期表的海報   圖二：變形蟲1-地殼含量        圖三：變形蟲2-沸點     在教學時，建議可將16種元素性質名稱與放大裁切後的16隻變形蟲製成32張圖卡。先以2-3人為一組，每組抽出一張圖卡並依據變形蟲上各元素的面積大小進行對應之元素性質預測；接著由各組上網蒐集此性質的各元素資料並進行資料紀錄與整理；各組再依據所蒐集的資料規律性，將其與變形蟲圖卡的規律性進行比較，並加以判斷是否相符；兩兩一組進行結盟，以代表地殼含量的變形蟲為例，先分享彼此抽到的變形蟲形狀(變形蝸牛)、性質預測(地殼含量)、資料佐證(地殼含量元素表)與性質確認(核對預測性質與佐證資料查詢結果是否相同)。接著互換彼此的變形蟲卡片與佐證數據，找不同組進行結盟。建議可以比賽找出在規定時間內與最多組結盟，並獲得最多變形蟲與元素性質的配對關係的組別，予以加分或表揚，並於課後收回學習單作為多元評量成績之一。 n週期表口訣之故事與圖像 中文字具有單音節的特性，用中文讀出週期表元素遠比用英文讀的音節數少得許多，也容易的多。由於歷年學測範圍多以原子序前20個元素為主，且社會組學生大多無法依照原子序1到20的順序，流利的說出20個元素。因此我在101學年度時以諧音法設計了週期表口訣，以5個元素為一組字詞，將4組字詞賦予新意，串成一個纏綿悱惻的故事，並由當時一位學生繪製成四張圖(圖四到圖七)。以原子序1到5為例，將「氫氦鋰鈹硼」轉換為「青海裡皮棚」，取其含意為「在青色的海裡，有一個獸皮縫製成的帳棚」。至於原子序6到20元素諧音部分，則建議老師能依此原則自行發揮創意與想像力，勾勒一個合乎邏輯的故事，故事情節可以盡量曲折離奇一點，介紹故事時也可以添油加醋，激發聽覺型學生的專注力；同時以PPT呈現色彩鮮明的口訣圖片，吸引視覺型學生的目光焦點；另外可搭配元素圖卡的抽取競賽或排序活動，使觸覺型學生可以在圖卡排列的操作過程中記下元素的原子序順序。        圖四：原子序1-5    圖五：原子序6-10   圖六：原子序11-15   圖七：原子序16-20 n週期表口訣之國中生成效測試 由於高中生在入學前大多已能掌握元素的大概位置，雖然不能依照原子序的順序背出，但多能以族為單位背出週期表各族的元素，因此每年在新班級教授前述故事口訣時，學生大約都能在五分鐘內記下故事諧音並完整背出前20個元素的名稱。 為了解此搭配諧音法(聽覺刺激)、故事情節法(聽覺刺激)、鮮明圖片法(視覺刺激)、圖片抽取競賽(觸覺刺激)、圖片排序活動(觸覺刺激)等學習週期表口訣以記憶原子序1～20元素的系列方法，對國中學生的學習成效如何，特別挑選四位八年級的國中生(二女二男)進行試驗。由實驗前的訪談發現，四位學生中有兩位已經超前學習週期表，而且可以概略背出原子序1-10的元素。教學活動包含：運用元素撲克牌依序排出原子序1～5、6～10、11～15、16～20等四組元素並尋找口訣(圖八)、抽取圖卡進行元素心臟病遊戲(圖九)、用原子序1～20共20張元素圖卡打亂順序後進行排序競賽(圖十)。活動結束後，四位同學中有三位可以流利且正確的背出原子序1～20的元素，另一位則經由複習口訣的故事後，也能正確背出。而此位學生本來完全不會依原子序背週期表，且在活動前表示要背下週期表很難，不可能在一節課背起來，沒想到後來表現竟超出自己的預期，並在後測問卷中表示口訣方法很實用、很有趣，記憶很深刻[1]。           圖八：排序並尋找口訣     圖九：元素心臟病遊戲      圖十：元素排序競賽    n沉澱表口訣之六階段教學活動 元素的性質並非都像半徑、金屬性、電負度一樣，可由週期表上相對應位置看出大致規律性，以沉澱反應為例，電中性元素發生電子轉移形成陰陽離子後，在水溶液中是否發生離子沉澱反應，必須經由實驗建立沉澱與否的規律性，而後才能運用此規律性作為分離或檢驗混合物所含離子之判斷參考。 過去在進行沉澱表教學時一共設計六階段活動(圖十一)，並且運用本校自然科教師專業團隊發展的「沉澱查詢機」(圖十二)與「快打沉澱表」(圖十三)兩個App。階段一是以App進行的雲端實驗取代實體實驗，運用「沉澱查詢機」所得結果填寫實驗記錄；階段二是由各組抽選一種陰離子，運用聯想力將與此陰離子是否發生沉澱反應有關的數個陽離子進行故事性設計與組合；階段三是運用七組設計的聯想結果，進行沉澱反應配對競賽；階段四是介紹老師版的口訣並學唱由五月天學長作曲、佛慈老師作詞、樂研社學長主唱的「沉澱ING」歌曲，並進行各組接唱挑戰賽；階段五是運用陰陽離子圖卡進行沉澱心臟病活動；階段六是運用「快打沉澱表」答題成績找出五位沉澱表高手。    圖十一：六階段教學流程     圖十二：沉澱查詢機App      圖十三：快打沉澱表App  前述六階段均設計大量的視覺、聽覺與觸覺輸入及刺激，且限制各組進行各階段時所花的時間。觀察學生行為時，可以看到各組學生由剛開始的坐著討論，到後來自動會有具領導特質的人站起來引導全組，甚至有組織力很強的組別早已快速排出各項活動競賽的選手代表序。       圖十四：用平板進行實驗    圖十五：絞盡腦汁創口訣   圖十六：運用口訣玩配對 設計口訣時，建議老師可以融入各校的特色元素，讓學生產生共鳴就更容易記住。我設計的7個口訣是以陽離子的諧音進行故事情節聯想，共包含兩位主角三位配角，以天文社和桌遊社的活動為內容，以社團中學長與學妹的對話為橋段。最後將7個獨立情節(口訣)串成一個有意義的故事後，再用畫圖的方式將故事情節表達出來(圖十七到圖十九為其中3個口訣)。以口訣1為例，遇陰離子「全溶」的陽離子為「IA+ H+ NH4+」，諧音為「IA […]

2019國際元素週期表年(IYPT)：微量元素，人體中的有感元素！ 張榮耀 臺北市立和平高級中學 hamson11@gmail.com  「You are what you eat!?」但你還記得早餐吃了多少的釩？喝了幾口的鋅嗎？ 　　正常的成年人體內(體重以平均70公斤計)，約含有7×1027個原子。其中，至少可檢測到的化學元素約有60種，大多數是人體與生俱來就擁有，而有些元素則是藉由飲食等方式進入人體。每種元素的含量因人而異，主要是由於體內脂肪、肌肉和骨骼的比例不同；脂肪含量較高的人，擁有較高比例的碳，而其它元素的比例就會較少。 　　組成人體的主要元素，由多至少依序為氧(O)、碳(C)、氫(H)、氮(N)、鈣(Ca)、磷(P)、鉀(K)、硫(S)、鈉(Na)、氯(Cl)、鎂(Mg) (見圖1)；以上這11個元素在一般人的體重中，佔了幾近99.9%的比例！ 圖1組成人體主要元素的百分比 其餘的元素屬於微量元素，它們的含量總和，甚至低於鎂元素(正常人體中不到10克)，但卻影響了人體許多重要的生理機能，本文主要即針對這些平常為大家所忽略，卻又對於人體十分重要的元素進行介紹！ n  主要元素 　　水約佔人體重量的70%，因此，氧與氫的含量多令人不足為奇；另外，擁有氫元素的分子可以在特殊的條件下形成分子內或分子間的氫鍵，使得這樣的分子具有特殊的形狀與性質，例如：各種蛋白質的形成、DNA的雙股螺旋結構等。 　　碳是生命體中重要的元素，動植物體中所含的物質，其主要組成絕大部分含有碳元素，並稱之為有機化合物，例如：葡萄糖、纖維素、各種胺基酸、蛋白質、DNA、RNA等。 　　氮藉由各種不同的胺基酸存在於人體中，構成了蛋白質並影響許多重要的生理機能，例如：胃蛋白酶，可將食物中的蛋白質分解為小的胜肽片斷，再被人體消化而吸收。 　　鈣是重量組成中含量最多的元素，它的含量超過其它金屬重量的總和。骨骼是撐起身體的主要支架，而鈣與磷正是形成骨骼的最主要成分，約99%的鈣是以磷酸鈣的型式形成骨骼(這同時也是磷的主要存在型式)，剩餘部份則與牙齒生長、肌肉收縮、神經系統的運作、幫助血液凝固和細胞分裂等有關。 　　鉀在紅血球、肌肉與腦組織內含量較多，若攝取不足或過多，會影響心肌的跳動；鈉對多項人體功能十分重要，有助於維持體內細胞液和酸鹼性的平衡，也是神經傳導與肌肉收縮的重要元素。 　　硫與肝臟的代謝機能有關，除此之外，在防止消化道的細菌感染、避免大腦衰老和抗氧化等方面也十分重要。在日常的飲食中，可以在蔥、蒜、韭菜等具有刺激性氣味的食物中，攝取到含有硫與硒的有機化合物。 　　我們每天必須攝取適量的食鹽(氯化鈉)，以維持體內正常的運作；而人體中也會製造氯化物，例如：胃會分泌胃酸(主要成分為鹽酸)來活化蛋白質酶，幫助食物消化。 　　鎂可以協助蛋白質的製造，組成部分的酵素，是人體中不可或缺的元素；老年人缺乏鎂，會精神不佳、情緒低落，經由正常的飲食，即可獲取足量的鎂。 n  微量元素 　　除了前述的11種元素，為了維持人體正常的生理機能，尚需要其它的元素；由於這些元素的含量極少，一般便以毫克為計量單元，我們稱為微量元素。 　　人體內的鐵(Fe)元素(見圖2)，主要存在於肝臟、脾臟與骨髓中，血紅素含有亞鐵離子(Fe2＋)，容易與氧氣結合，藉由血液的循環將氧輸送至身體各處。乳鐵蛋白在腸胃道中，可幫助鐵離子運送與吸收，對人體的免疫功能有重要的影響。肝臟、豬血、紅肉、紫菜、蛋、全穀類、乾果類、綠色蔬菜中都含有豐富的鐵質，若搭配維生素C則更容易被吸收。女性比男性需要攝取更多的鐵，特別在懷孕期間，可多攝取上述的食物。 圖2鐵元素的外觀 （圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%81） 　　鋅(Zn)為人體生長的必需元素(見圖3)，控制發育生長、壽命及生殖能力的酵素大多含有鋅，人體肝臟的酒精脫氧酶是以鋅為中心，可進行酒精的分解；成長中的孩子若缺乏鋅，則可能有食慾不振、注意力不集中的問題。海鮮類(牡蠣、蝦、蟹)、動物肝臟、牛肉、蛋黃、五穀類、豆類、茄子、核桃、蘋果、柿子中，皆含有豐富的鋅，藉由平日均衡的飲食習慣，即可攝取足量的鋅。 圖3鋅元素的外觀 （圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%8C） 　　排名在鋅後面的銅(Cu)、錫(Sn)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鉬(Mo)、鈷(Co)、鎳(Ni)，多為酵素的一部分，通常不必擔心這些金屬攝取不足的問題；要擔心的，反而是攝取過量，對其它金屬產生排斥的作用，影響了人體正常的生理機能。 　　銅(Cu)是人體的必要元素(見圖4)，成年人的體內約含50～120mg，可幫助人體內的鐵吸收形成血紅素，科學家建議每日銅的正常攝取量為2mg。銅經由人體吸收，很快由尿液、膽汁及糞便排出，但長期服用過多的銅會損壞肝臟及腎臟，人體可能出現中毒症狀，例如：噁心、嘔吐、口腔灼熱感、腹痛下痢、頭痛暈眩、胃痙攣等。含銅較多的有牡蠣、蝦、蟹等海鮮類，在牠們的血液中，負責輸送氧的血青素中含有銅，類似人類血紅素中鐵的功能。 圖4銅元素具有紅棕色的外觀 （圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%9C） 　　當牡蠣體內累積的銅超過500ppm以上，肉眼就會看見綠色，此綠色是由於銅存在牡蠣淋巴系統中，而牡蠣對銅具有生物累積作用。例如：在民國75年間，高雄與臺南交界的二仁溪口海域，因為不肖業者在回收廢電線、電子零件、電路板等廢棄五金中的貴金屬後，將含有大量銅離子的廢液排放至溪水中，使得沿海養殖的牡蠣呈現綠色，即所謂「綠牡蠣」事件，綠牡蠣體內的含銅濃度，是附近海水中的50萬倍(韓柏檉,1989)。 圖5蚵農採集的綠牡蠣 （圖片來源：https://ourisland.pts.org.tw/綠牡蠣悲歌） 　　大部分的錫(Sn)化合物是無毒的，簡單的錫化合物和錫鹽的毒性相當低，但一些有機錫化物的毒性非常高，例如：三苯基醋酸錫，這種已禁用的農藥，具有毒性且可能致癌。錫的三烴基化合物(例如：三丁基錫，TBT)具有強烈毒性，早期被用來製作船的底漆(見圖6)，以殺死附生在船身的微生物、藻類和貝殼。但是環境研究顯示，三丁基錫是持久性的有機污染物，不只是毒化物，也是一種環境荷爾蒙，目前世界各國尚未訂出安全標準，但TBT的蓄積具有生物放大效果，長期累積不易分解，如果吃下含有TBT的魚貝類，會對人體發生類似賀爾蒙的干擾作用。　國際環保組織已決定從2003年開始逐步禁止使用TBT或其他有機錫基的船底漆，自2008年開始全面停止生產錫基船底漆以保護環境。但根據環保署委託成功大學環境微量毒物研究中心，針對臺灣七大漁港底泥與生物樣本的研究顯示，漁港底泥中的TBT濃度並未降低，且港內魚體的TBT含量仍遠高於港外。由於TBT為持久性有機污染物，長期累積不易分解，要降低環境中TBT濃度並不容易。 圖6有機錫常作為船舶的底漆塗料 （圖片來源：https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sZ33.htm） 　　人體內的釩(V)元素(見圖7)，是一些酶的組成成分，可能有促進成長的功用；部分小動物，例如鼠和雞也需要少量的釩，缺釩會阻礙它們的生長和繁殖。一些含釩的物質具有類似胰島素的效用，醫學上已嘗試用來治療糖尿病患。另外，科學家發現，一些微生物使用含釩的酶來固定空氣中的氮，許多海藻類生物含有釩溴過氧酶(vanadium bromo-peroxidase,V-BrPO)，能促進鹵素離子的氧化作用並進行有機分子的鹵化反應。 圖7釩元素的外觀 （圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%92%92） 　　鉻(Cr)是人體必需的微量元素(見圖8)，三價的鉻是對人體有益的元素，在醣類與脂質代謝中，具有特殊的作用：可調節人體內的醣類代謝、維持正常的葡萄糖濃度、影響有機體的脂質代謝、降低血液中膽固醇的含量、預防心血管疾病等。此外，可做為DNA和RNA的穩定劑，用以防止細胞內某些基因物質的突變。蛋黃、牛肉、肝、花生、蘋果、香蕉、麵粉、馬鈴薯及黑胡椒等，是鉻的主要來源。六價的鉻有毒，對人體組織造成刺激與腐蝕性，並具有致癌的風險。 圖8具有銀白色金屬光澤的釩 （圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%93%AC） 　　錳(Mn)是高等動物必需的元素(見圖9)，在人體中的錳含量約為4ppm，對體內主要的影響包括生長、血液與內分泌功能。當人體缺乏足量的錳，會導致骨骼發育不健全，並會引起生長遲緩等情況。綠色蔬菜、堅果、茶葉、豆類、鳳梨、玉米、小麥與米等穀類，都是很好的錳來源。 圖9錳元素的外觀 （圖片來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%B0） 　　鉬(Mo)是一種在人體內重要的微量元素(見圖10)，但若是過多則會形成毒害。在人體中，鉬的主要功能是作為酶的催化劑，幫助分解體內的氨基酸。醫學上發現，酒精進入身體，先被含有鋅的酶氧化成醛，再被含鉬的酶氧化成酸，完成代謝。此外，某些含鉬的酶則會製造尿酸，但如果這些含鉬的酶太活躍，尿酸會在關節處累積，反而造成痛風。 圖10鉬元素的外觀 […]

2019國際元素週期表年(IYPT)：鹵素歷史及生活運用–榮譽、戰爭、醫學 許之音 臺北市立第一女子高級中學trya416@yahoo.com.tw n  前言         鹵素在生活中運用廣泛，在歷史中亦占有重要的地位。我們可以看到這些元素在科學史上帶來的榮譽、在戰爭中造成的影響、及在醫學上扮演的角色，而看到有些元素有其害處也有其益處，如何使用決定它造成的影響。 n  氟         氟(fluorine)由於化學性質很活潑，因此很難由化合物中離析出來。在西元1768年，德國礦物學家馬格拉夫曾用硫酸(H2SO4)處理螢石(CaF2)製成氫氟酸，研究發現其酸性較鹽酸強，法國科學家安培認為氫氟酸(HF)應是某一元素的氫化物，建議將此元素命名為氟，之後在溴、碘被發現後，化學家比較性質判斷其為同一族，十九世紀許多科學家都想將氟游離出來，西元1813年，戴維電解氫氟酸以為可得到氟(F2)，卻得到氧氣，而蘇格蘭的兩位科學家藉由加熱氯氣及氟化汞，試圖以氯置換氟，不但沒成功，反而中了劇毒，原因是氟的活性很強，無法被氯置換，西元1850年，法國佛雷密試圖電解無水氟化氫，因不導電而未成功，他的學生摩瓦桑承接這個任務繼續研究，在西元1886年，摩瓦桑將氫氧化鉀(KOH)溶於無水氫氟酸中作為電解液，使其可導電，並用氯仿冷凍劑使鉑(Pt)製的U型管冷卻到-23℃， 以強耐腐蝕的鉑銥合金作為電極，終於析出氟，其為淡黃綠色氣體，此項成就使他獲得獎金，並獲得西元1896年英國戴維獎章、西元1903年德國霍夫曼獎章、西元1906年諾貝爾化學獎金，可說是名利雙收(趙匡華，1998)。氟得到一個電子或和其它元素共用電子後，會因為滿足八隅體變得較安定，生活中常見的氟製品有實驗室中的滴定管內的鐵氟龍活塞(圖一)、含氟牙膏(圖二)、含氟漱口水、鐵氟龍不沾鍋、鐵氟龍的布料等。 圖一 滴定管 (來源:看的到的化學) 圖二 含氟牙膏 (來源:看的到的化學) n  氯         哈伯(Fritz Haber，1868－1934)研究這次戰爭後決定改發展氯(Chlorine)，氯對呼吸的危害更大，氯的的分子式為Cl2，它和溴都是ⅦA族，都想再搶一個電子已滿足八隅，由於氯的原子量比較小，體積較小，反應更迅速，如果溴對黏膜的反應像步行，氯就像閃電。氯在生活中常見的製品有漂白水 (圖四)可用在消毒，氯在常溫常壓下為黃綠色氣體(圖三)，會讓受害者皮膚變黃、變綠，甚至變黑，還會讓眼睛罹患白內障，歷史上一些可怕的戰爭像是綠十字、藍十字就是以氯為基礎的戰爭攻擊，即使德國有哈伯的幫忙最後仍輸掉戰爭，西元1918年，哈伯原本因為研發出氨的製造有利於製造肥料，但在西元1919年因參與領導化學戰而被起訴為國際罪犯(楊玉齡譯，2011)。 圖三 石英玻璃管中的氯 (來源:看的到的化學) 圖四 含氯的漂白劑 (來源:看的到的化學) n  溴         法國波拉德研究海藻，主要在研究如何從海藻提取碘，他將海藻燒成灰放入熱水中，再通入氯氣便可得到紫黑色固體(碘)，此時發現底部有深褐色液體且又刺鼻臭味，經過詳細研究最後發現為新元素(溴)，古代化學藥劑主要研究溴(Bromine)，溴的分子式為Br2，外圍有七個價電子，由於溴很想要得一個電子以滿足八隅體，所以會去搶細胞的電子，對於身體來說，眼睛和鼻子很容易受到溴的傷害，可用來做手榴彈，例如西元1910年，軍方化學家已有以溴為主的催淚彈，法國政府在西元1912年曾用溴乙酸乙酯逮捕一幫銀行搶匪，隔了兩年便朝德軍丟溴彈，但溴彈的攻擊無法立即見效，那時因風大就吹散了，但德軍把其他意外事故都規咎於法國秘密藥劑就可以有藉口發展自己的化學戰爭研發，然而德軍研發化學戰爭仍需受到海牙公約的限制，該公約禁止使用專用於散布窒息或有毒氣體的投射物，但此公約無權管投擲炸彈碎片和氣體的砲彈，因此德國完成了白十字(white cross)，此為裝滿甲基溴的砲彈，德國拿此砲彈來打俄軍，結果因為俄國氣溫太低，砲彈全部凍結成固體(楊玉齡譯，2011)。溴常溫常壓下為暗紅色氣體(圖五)，但因其沸點只有59℃，故在室溫下易揮發成紅紫色氣體，生活中常見的溴製品有含阻燃劑(四溴双酚甲烷A)的衣服(圖六)、酸鹼指示劑(例如：溴甲酚藍)、底片感光劑(溴化銀)等。阻燃劑主要可延緩起火時間，溴系阻燃劑主要使用四溴双酚甲烷A等。這些溴化合物會添加到高分子的聚合反應中，形成的聚合物即包含阻燃物質。當高温時這些材料會釋放出溴化氫，因而阻斷燃燒反應，主要因為密度較高的不可燃溴化氫可達到隔絕空氣的效果。 圖五 溴蒸氣 (來源:看的到的化學) 圖六 含阻燃劑的衣服 (來源:看的到的化學) n  碘          西元1930年，甘地領導印度民眾抗議英國爭徵百分之八的食鹽稅，由於民眾只要取海水將其蒸發便可得到食鹽拿去販賣，因此徵稅就好比撿沙子還要付錢，甘地因此鼓勵民眾都自製食鹽，十七年後，當印度獨立時，自行製造食鹽已相當普及了，唯一的問題是這種食鹽含的碘(Iodine)極少，然而碘對人體健康相當重要，人體缺乏微量碘，會造成甲狀腺腫大，長期會造成甲狀腺萎縮，由於甲狀腺和許多荷爾蒙的製造及分泌，例如：因碘不足導致腦部荷爾蒙無法正常分泌，人們便會逐漸退化成智能障礙，若是懷孕婦女也會導致生下畸形兒，因此西元1922年，許多國家就開始將食鹽中加入碘，碘的分子式為l2，本身難溶於水，故添加的是含碘的鹽類，像是碘酸鉀(KIO3)，雖然印度的醫生也有發現碘的重要性，所以在西元1950年，印度各省政府開始禁絕未加碘的食鹽，然而卻遭到民眾反對，因為一般民眾已習慣自行製造食鹽，甚至毫無根據誣賴碘鹽會導致癌症、糖尿病等，因此西元2000年，印度總理又廢除禁止普通鹽的法令，直到西元2005年，新總理再度禁絕普通鹽，雖然添加碘的鹽只要多花每個印度人美金一毛錢，但運輸費用貴是目前無法普及的原因(楊玉齡譯，2011)。碘常溫常壓下為紫黑色固體，和溴一樣常溫下易形成蒸氣(圖七)，反應性比起氟略顯溫和，碘在自然界主要在智利硝石礦中，以碘酸鈉的形式存在。生活中常見的碘製品有碘酒(碘溶在酒精中)、加碘鹽、含碘的顯影劑(可用在心臟的電腦掃描圖)、131I可用於甲狀腺腫瘤的早期診斷和治療、照相底片的感光劑(碘化銀)、人工降雨的晶種(碘化銀)、碘片(碘化鉀)等。 圖七 碘分子及碘蒸氣 (來源:看的到的化學) 圖八 含碘顯影劑 (來源:看的到的化學) n  砈           砈(Astatine)在地殼中含量極低，砈的元素符號為At，本身具有放射性，可用在醫療用速效放射性的同位素。原子會具有放射性主要是因為其原子核，所有原子核裡都有兩股力量：強核力(吸引力)、靜電力(排斥力)，強核力雖然比靜電力強好幾百倍，但只要超過幾兆分之一吋就無法發揮效用，所已通常出了原子核強核力就不太有影響力了，當原子核半徑像砈(原子序85)這麼大，強核力已很難在把所有質子及中子都抓在一起，因此原子會變得不穩定。砈元素會天然生成但只要超過幾兆分之一吋就無法發揮效用，所以通常出了原子核強核力就不太有影響力了，當原子核半徑像砈(原子序85)這麼大，強核力已很難在把所有質子及中子都抓在一起，因此原子會變得不穩定。 […]