含氧酸和含氧陰離子 Oxyacids and Oxyanions

化學原理啟迪467

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https://www.youtube.com/watch?v=-jXdVn3eDdc

1.     除了氟以外，其餘所有的鹵素都能與各種不同數量的氧原子，形成一系列的含氧酸：圖

2.     這些酸的強度與連接鹵素的氧原子數量成正比，連接在鹵素上的氧原子數量愈多，酸性愈強；在一系列含氧氯酸中，只有過氯酸perchloric acid（HOClO3），能以純物質的形式存在，過氯酸是一種強酸與強氧化劑。

3.     因為過氯酸與許多有機物反應會爆炸，所以處理上必須特別小心。氯的其他含氧酸必須存放在溶液裡，不過，有許多氯的含氧鹽類是十分常見的。

4.     當氯氣溶解於冷水中，會生成次氯酸hypochlorous acid（HOCl）：

Cl2(aq)＋H2O(l)→HOCl(aq)＋H⁺(aq)＋Cl^－(aq)

5.     特別留意，在這個反應，氯同時被氧化（從氧化數0的Cl2，變成氧化數+1的HOCl）與還原（從氧化數0的Cl2，變為氧化數－1的Cl^－）

6.     在這個反應，同一個元素，同時被氧化與還原，稱為自身氧化還原disproportionation reaction，次氯酸和它的鹽類是強氧化劑，次氯酸溶液是廣泛用於製造漂白與消毒的用品。

7.     氯酸鹽chlorate salts，例如KClO3，也是強氧化劑，可作為除草劑和煙火、炸藥的氧化劑。

8.     氟只會生成一種含氧酸，次氟酸hypofluorous acid（HOF），但氟至少會產生二種氧化物。當氟氣吹入稀釋的氫氧化鈉溶液，會生成二氟化氧oxygen difluoride（OF2）：

4F2(g)＋3H2O(l)→6HF(aq)＋OF2(g)＋O2(g)

9.     二氟化氧OF2是淡黃色氣體（bp＝－145℃），那是強氧化劑。二氟二氧O2F2是橘色固體，我們調製等比例的氟氣與氧氣的混合氣體後，再對混合氣體通電，便可製備出二氟二氧：

F2(g)＋O2(g)－電流→O2F2(s)

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》

新一代防疫消毒搶手貨 打破次氯酸水的迷思

【元氣網】次氯酸水是氯系的氧化劑，因為它的強氧化性，可以造成蛋白質或DNA的變性，所以對細菌可以殺菌，對具有外套膜的病毒也有不活化的效果。而且它需要的濃度比次氯酸鈉(漂白水的成分)要低，工作pH又偏弱酸性，所以刺激性較低。所以是個相當不錯的環境清潔消毒劑。………

1.次氯酸水是食品添加物，所以可以吃進嘴裡？錯！

很多廠商刻意誤導宣傳日本將次氯酸水納入食品添加物，但是沒告訴你的是，日本是將其當作消毒料，規定在最終食物中要完全去除。所以正確的說，依照法規，台灣將次氯酸水列為食品清潔劑用，也就是可以用於作為水的殺菌或是食品容器以及食材洗滌之用，在食材殘留不得超過 1ppm。也就是說拿來洗菜、器皿可以，但是最終還是要把它沖掉，…………

https://health.udn.com/health/story/120952/4352306

第二篇回應 盒中粒子模型(二) The Particle in a Box as a ModelⅡ

網友：d²/dx²不是對x為分(微分？)兩次嗎(還沒放函數)不太懂耶？

徐弘毅：

1.        我發現自己沒看清楚你的問題，因此再回答一下。你應該是問：dx²不是對x微分兩次嗎？你說的對。

2.        什麼是微分？就是用一條長度接近的直線，模擬一條曲線。

3.        為什麼要這樣做？因為曲線不直，很難計算長度，所以，數學家將曲線拉直，來測量長度，這就是當初發明微分的目的。

4.        為什麼要用微分來計算量子的移動？因為量子的移動不是筆直的，而是波動的，也就是它的移動路徑是圓弧狀的曲線，因此，數學家在曲線旁拉一條近似長度的直線，來計算量子移動的距離。

5.        為什麼薛丁格要對量子x微分兩次？因為薛丁格所研究的量子，是一顆被原子核控制的量子，這顆量子環繞原子核走一圈又一圈；

6.        量子走一圈所構成的圓周，是由兩個半圓曲線所構成，每一個半圓曲線各微分一次，就是微分兩次；對一個圓微分兩次，就是畫兩條模擬它圓周長度的直線。

7.        但是量子不是靜止的一個點，量子是動態的，量子的活動反映他自己的能量，也反映原子核與量子之間的引力關係，所以，我們用圓周線來說明量子移動一圈的能量不夠，我們必須用圓平面來說明量子圍繞原子核一圈的能量。

8.        因此，微分兩次，就是用一個正方形模擬量子環繞原子核走一圈的圓面積。以微分的方法來計算，就是這個圓旁邊兩條筆直的切線，所構成的正方形平面面積。

9.        雖然微分所算出的正方形面積，跟量子實際的圓型面積，有點落差，但是，這已經是最接近事實的答案了，所以，薛丁格用微分所得到的正方形面積，來代表量子圍繞原子核轉一圈的面積。

10.     化繁為簡是數學存在的目的，微分將不規則、曲折的世界，簡化成直線與方正的面積，這項知識，使人類能夠應用量子來改善物質世界。

11.     就像電腦與網路的發明，擴充人類的知識與眼界，促使文化交流、社會公平；科學的起點是改善物質的世界，終點是改善人類的心靈，使人類社會不斷地進步，愈來愈公平正義，永續發展。

參考資料：回應 盒中粒子模型(二) The Particle in a Box as a ModelⅡ

回應 盒中粒子模型(二) The Particle in a Box as a ModelⅡ

網友：d²/dx²不是對x為分兩次嗎(還沒放函數)不太懂耶？

徐弘毅：

薛丁格方程式，只有薛丁格本人最懂，我們其他人都是努力的瞭解與解釋，你可以看網路上或其他版本原文教科書的解釋，我分享個人的淺見如下：

首先要問分母的dx²是什麼？

d是量子上下波動的距離，也就是振幅。(d是距離的意思)

x是量子圍繞原子核，走一圈的直徑距離。

x²是量子圍繞原子核走一圈的平面面積。(這應該要是圓形的平面，但是薛丁格要簡化問題，因此直接將直徑平方，用正方形面積代表。)

dx²是 「量子上下波動的振幅距離」乘上「量子圍繞原子核活動的平面面積」，所構成的一個「立體」的能量區塊。

為什麼要將能量看成立體的？因為能量是高度動能、活潑、滿布空間，所以，能量不能看成一個靜止的點、一條線或一個平面。

那麼，d²是什麼？量子在環繞原子核的軌道上，上下波動的距離(振幅)所形成的平面。在這裡是指一個周波的能量。

d²/dx²是指，量子一個周波的能量平面，佔量子繞一圈的整體能量(立體的)的比例。如果是1/10，就代表d² 占有1/10的dx²

再補充解釋一下d²和dx²這兩者有什麼不同？

d²是量子移動一個周波的能量，這反映量子本身的動能；

dx²是量子和控制它的原子核彼此之間引力與斥力所構成的能量空間。

引力是指原子核與量子正負電相吸的力量，斥力來自於量子移動產生的離心力。

你問說「x分兩次」，這是不是在問「二次方」的意義？

數學，是一種描述物質世界的語言，就像現在流行用手機自拍來描述自己的長相一樣。數學家用「次方/指數」描寫這是幾度空間：一次方是一度空間，也就是一條線；二次方是二度空間，也就是指一個面；三次方是三度空間，也就是立方體的世界。

你會有些困擾，是因為從小學到高中，我們都在練習計算，2¹=2×1=2、2²=2×2=4、2³=2×2×2=8。我們已經被訓練成一台電子計算機，看到次方的反射動作就是運算。但是，次方或指數設計目的之一是要描述物質世界「空間」狀態，所以，我們不只要計算出數據，也要能夠想像那是什麼樣的世界？

其次，你談到「還沒有放函數」，其實，d²/dx²就是一種函數，不是國高中學的f(x)=x²+2x……才叫做函數。那到底函數的意義是什麼？

數學家從一個複雜的東西裡，找到它變化所依循的規則，判斷清楚他們彼此變化的連動關係、因果關係、互相抵銷的關係，用代數(x、y、x、d)和加減乘除，將這個規則建立起來，就可以清楚了解這是什麼樣的東西。用代數和四則運算描述規則寫出的方程式，就是函數。

d²/dx²就是指環繞原子核移動的量子，它每一個周波的能量，占環繞原子核一圈的總能量之比例，這是在講一種量子運動的規則，函數就是規則。

九九乘法表就是從1到9的乘法規則，函數是比九九乘法表更複雜一點的規則。籃球比賽有它的規則，足球比賽有它的規則，棒球比賽有它的規則，這些規則就是數學家所說的函數。

換句話說，以數學家的眼光來看，籃球比賽有它獨特的函數，足球比賽有它獨特的函數，棒球比賽有它獨特的函數。函數，就是規則的意思。

愛因斯坦光電效應理論裡的量子，為什麼與薛丁格方程式的量子不一樣？

愛因斯坦E=mc²的公式，是描述一個自由、獨立的量子。愛因斯坦在定義量子的能量時，只考慮量子本身的質量(m)，顯然他是將量子視為一顆「粒子」;他用光速c去計算量子移動的能量，因為他談論的量子，是不受外力控制的、可以直線前進的自由粒子。

薛丁格方程式描述的是，被原子核控制的量子。薛丁格用波的振幅d來計算量子的能量，顯然他是將量子視為一個「波」；他將直徑x列入計算，那是因為他描述的量子，是受到原子核控制的，無法直線運動，必須環繞原子核一圈一圈地移動。

參考資料：盒中粒子模型(二)