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Q.1
公式 ΔU = q - w 中,
ΔU : 系統中內能的改變(增加為正,減少為負)。
q:系統吸入的熱(若系統放熱,q 為負數)。
w:系統所作的功(若環境對系統作功,則為負數)。
以上公式表明能量守恆,若系統吸熱,會令系統內能增加;但若系統作功而散失能量,令系統內能降低。
(「熱」和「功」都是能量傳遞方式,而不是能量形式。「熱能」這種「能量形式」是不存在的,所以嚴格來說,「熱能」這名詞是錯誤的。)
ΔU = ΔH - PΔV
以上公式只適用於恆壓系統,由上面公式所衍生。
ΔU : 系統中內能的改變(增加為正,減少為負)。
ΔH : 系統的焓變(增加為正,減少為負)。
P:系統的壓強
ΔV:系統體積的改變(增加為正,減少為負)。
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Q.2
芳香性(aromaticity)是由環烴中涉及 (4n+2) 個 π 電子的共振所導致,所以必定與共振有關。
但共振所涉及的範圍不止芳香性,除了芳香性外,也可以是反芳香性的(anti-aromatic,如環丁烯的共振),又或者與芳香性完全無關(如乙酸根離子的共振)。
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Q.3
(CH3)3CH
系統名稱是甲基丙烷(methylpropane)或2-甲基丙烷(2-methylpropane),前者「較正確」。
舊名是叔丁烷(tert-butane),亦可譯作三級丁烷或第三丁烷,不過個人覺得叔丁烷的文化級數較高。
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Q.4
LiAlH4
系統名稱是四氫合鋁酸鋰(lithium tetrahydridoaluminate)。
舊名是氫化鋁鋰(lithium aluminium hydride,簡稱 LAH)。
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Q.5
可用化學動力學(thermodynamics)來解釋。化學過程和物理過程的可行性,是傾向於焓(可用能量)的降低,和熵(亂度)的升高。
ΔG = ΔH - TΔS
(1) 焓:純醇分子間以氫鍵連繫,氫鍵是較強的分子間引力。加入已烷後,已烷分子體積較大,會令醇分子間的氫鍵斷裂,而以較弱的范德華取代。由於分子間引力下降,焓值增加,互溶過程是吸熱的。
(2) 熵:很明顯,若兩液體互溶,粒子的亂度增加,熵值增加。
乙醇與己烷可互溶,形成正偏向的非理想溶液(non-ideal solution with positive deviation),因為互溶後熵值的增加可抵消焓值的增加。
甲醇與己烷不可互溶,因為甲醇分子間的氫鍵較強,互溶後熵值的增加,不足以補償焓值的增加。