2012年5月2日 星期三

波爾的氫原子模型:計算電子轉換軌域時吸收或釋放的能量

化學原理啟迪304
Mozart best - Piano Concerto No. 21 C major KV 467 - Andante

1.       氫原子的電子在不同的軌域,能量的大小就會不同。波爾計算出氫原子的電子,在每個軌域運動的能量是:
E2.178×1018JZ2/n2
1E是圍繞氫原子核公轉的電子的能量。
2n是電子所處的能階軌域編號,這是一個整數;n的數值愈大,代表電子所處的軌域離原子核愈遠,能階愈高,電子軌域的半徑愈大。
3Z是原子量,原子量就是原子的質量,這是依據原子核的質子與中子的數量來決定的。氫的原子核只有一個質子,因此氫的原子量Z=1
4:計算出來的能量是「負號-」,因為「原子核的電子」的能量,是以脫離原子核控制的「自由電子」的能量為比較的基準。因為綁在原子核上的電子能量比自由電子低,因此是負數,必須加「負號-」。
52.178×1018J是圍繞原子核的電子在「最低能階軌域/基態」的能量,這是電子沒有外力干擾下的正常能量,波爾以「電子處於基態的能量」作為衡量「電子在不同能階的能量」的一個標準。
如果電子是處於「最低能階軌域」:n1,那麼電子的能量就是「2.178×1018J
2.       脫離原子核的自由電子,不再與原子核交互作用,因此自由電子所處的能階的能量等於0
E2.178×1018JZ2/)=0
註:是無限大,意思是自由電子所處的位置無限遠離原子核。
3.       因為衡量氫原子的電子的能量標準是「自由電子的能量=0」,因此圍繞氫原子的電子不論在任何軌域,能量都是負的。
4.       當氫原子的電子受到外力介入而改變軌域/能階時,能量改變的幅度是多少?我們可用方程式「E2.178×1018JZ2/n2)」分別計算電子在不同能階的能量,然後相減,就得到改變的能量。
5.       舉例來說,假設有一顆氫原子從激態回復到最低能階-基態ground,它的電子從激態能階n6掉落到基態能階n1
6.       我們用方程式計算電子的能階,因為氫原子核只有1個質子,所以Z1,處於激態n6基態n1的電子的能量是:
For n6 E62.178×1018J(12/62)6.05×1020 J
For n1 E12.178×1018J(12/12)2.178×1018J
7.       特別留意,基態電子的能階n1的負能量,大於激態電子的能階n6,這代表電子在最小的電子軌域時,受原子核控制的力量比較大
8.       當電子從激態能階n6,落到基態能階n1,能量變化是
ΔE
=最終狀態的能量-最初狀態的能量
E1E6
=(2.178×1018J)-(6.05×1020J
2.118×1018J
能量的改變的符號是「負號-」代表原子失去能量,進入比較穩定的狀態;從高能階軌域n6轉換到低能階軌域n1的過程中,電子多餘的能量轉化成光子,釋放出去。
n   翻譯評論Steven S. Zumdahl Chemical Principles》;圖片來源:   Chemed.chem.purdue.edu

審慎決策 比戴鋼盔重要


【中國時報2012.05.02摘要】馬英九總統深夜親上火線,為電價轉彎政策舉行記者會。重複說出的「過意不去」,難以弭平半個多月來電價引起的民情喧騰,只能以「方法修正、方向不變」為電價緩漲辯護的馬英九,看不出戴著鋼盔往前衝的神勇,倒像是被自家人在陣前絆了一跤
Holst's Planet Suite Mars

從公告到轉彎,馬英九和行政院團隊被慘罵了三個星期。馬英九苦口婆心的使用者付費和節能減碳大道理,從非洲一路說回台灣,沒有人聽得進去,馬英九為救台電、救能源政策的擇善固執,徒然揹了不知民間疾苦的罵名。
在電價方案實施前兩周,馬英九難抵民間和在野黨的抨擊聲浪,更不敵來自副總統和國會議長的自家人壓力,不得不低頭做出「方法修正」的決定。與四月份公布的方案相比,修正後的方法確實考量到民生基本需求、民眾適應時間和中小企業承受能力等面向,兼顧可行性和改革目標。但這也引發一個更根本的疑問:早在經濟部公告政策前,這方案不是早該被想到嗎?
馬英九說得坦白:當時只想到救台電。但做為台電主管機關的經濟部,難道不該在事前想到更合理、更具操作性的方法?一再宣導民眾節能減碳,接受新電價生活的總統和閣揆,難道早沒有想到能有更和緩、更容易被接受的政策? 四年來,馬政府被罵「父子騎驢」不知多少次。
我們政策會轉彎 【工商時報2012.05.02摘要】一邊剛送進立法院的證所稅還等著定案,一邊已拍板即將實施的電價調漲方案卻出現了大轉彎,最近政府決策過程搖搖擺擺,猶如上演現代版父子騎驢的情節。
原本定在515日開始執行的電價調漲案,突然在總統府的「五人小組」會議之後出現轉彎。過去一段時間,不管外界反對調漲的聲浪有多大,馬英九一直到昨天回答媒體詢問時也信誓旦旦的表示,這不是傲慢的決定。但是相隔不到八小時,政策卻出現了轉彎,如此戲劇性的變化,讓先前捍衛政策的執法者難以下台,也讓社會大眾烙下「有吵就會有糖吃」的印象。如此一來,也將會讓還沒有定案的證所稅,變得更加難以推展。
行政院已完成的證所稅案,不過各政黨早已準備了不同版本的建議案等著翻盤。證所稅要趕在五月底的立院會期內過關,如今有電價調漲出現急轉彎示範,看來立委諸公們的抗爭舞台一下子就變得更大了。
以追求公平正義為由,開始討論的證所稅,搞到現在,財政部不讓步,立法院不同意照原版本放行,投資人也不買單,就連反貧困聯盟也跑到立院開記者會,堅持為租稅公平一定要執行到底……整個案子讓各方都不滿意,現在是通過也受傷、不通過也受傷,騎虎難下!請問這樣湊合著的政策,還會勉強推行嗎?
電價上漲可以調整,看來證所稅也有轉圜空間,現在受到考驗的不是投資人,而是那些原本各有堅持的執事者,該如何在政策轉變時,找到讓自己能夠自圓其說的方法
憤怒和無奈的勞動節【中國時報2012.05.02摘要】五一勞動節愈來愈多悲情與悲傷的故事。台灣二十年前直到今天,勞動者還在與企業家辯論「血汗工廠是不是必要的。」更有甚者,非典工作者的人數還在不斷增加,例如,派遣工作、臨時工人數從2002年的七萬六千多人,上升到目前估計至少有九十萬人
派遣工的薪資只有正職工人的53%,其中,女性派遣工的薪資更是只有男性正職薪資的四成不到,可以說是處於嚴重受到剝削的狀態。儘管勞委員會在擬訂的勞動基準法中的派遣專章草案,規定使用派遣勞工人數不得超過雇用總人數的3%,然而,企業在經營成本的考量下,還是會以其他方式變通。
根據主計處調查,2001年,部分工時者的平均月薪差不多可達兩萬四千元左右,十年之後的2010年竟然降為不到一萬四千元!然而,並不是只有非典工作者收入減少,一般受雇者也是如此。
勞工月所得低於基本工資的人數,2006年是57萬兩千人,2010年是72萬兩千人,占總就業人口八百萬的近一成;總受雇就業者中,更有超過四成、近三百六十萬人,薪資低於三萬元;換言之,有近半勞動人口的薪資遠低於平均薪資(主計處最新公布,2011年,每人月平均薪資為四萬5642元),這是多麼令人不安、震驚的現象?
與昔日同為亞洲四小龍的新加坡、韓國相比,台灣的狀況也實在太糟了吧!根據統計,從1999年到2010年,十年間,台灣的國內生產毛額成長了29.4,但薪資平均僅上漲4.7%,同期間,新加坡成長了70%,韓國則成長了65;台灣的大學畢業生平均起薪是兩萬四千元,這是二十年前的水準。為什麼經濟成長的果實沒公平反映在打拚的勞動者薪資上?
去年瑞士洛桑管理學院調查,台灣企業主年度付出的人力成本,比起前一年下降了12,這真是台灣勞動者的悲哀:原來台灣企業的競爭力是靠犧牲勞工權益硬撐出來的
面對政策癱瘓大問題【中國時報2012.05.02摘要】 選後,馬英九宣示要大刀闊斧進行改革,絕大多數人霧煞煞,不知道政府要改革什麼3個多月過去,我們終於知道:透過適當開放美國牛肉以鞏固並深化對美關係,平衡台美與大陸的三角關係;以開徵證所稅為突破口,逐步實現租稅正義;推動十二年國民教育,舒緩升學壓力,此四者就是現階段浮上檯面的四大改革方向。
這四項改革,政府有無法推卸的責任,採用各種有效的管道手段,向全民溝通清楚。當然,前提是全體行政團隊也要對改革的目標與意義有清楚而正確的認知,同時有不畏險阻,堅持改革的決心與勇氣。
可嘆的是,3個月過去了,多數民眾對這些政策所知還是極其有限,認識停留在過度簡化的「開放美牛、開徵證所稅、油電雙漲、十二年國教」這18個字上。問題和爭議,相當程度上也是由此而生。
改革成功與否的關鍵,很大程度上倚賴於行政部門是否能積極、有效地進行跨部會、跨黨政的政策協調與配套規畫。考驗團隊的腦(價值選擇與政策規畫)、口(政策宣傳溝通)、與手(政策與黨政協調)是否健全與靈活。3個多月的實踐證明,行政團隊的腦、口、手可以說是基本失靈
開徵證所稅過程呈現的曲折與曖昧,尤其是政院方案的七折八扣,不得不讓人懷疑行政團隊是否真有改革的理念與意志。如此「改革」,討不了既得利益集團的歡心,又無法獲得改革力量的肯定,更難以喚起沉默民意的同情與支持。「腦」的失靈,遂使改革陷於如此難堪境地。
油電價格的調整,無疑將衝擊老百姓生活,不首先針對國營事業的積弊開刀,同時向全民昭示確實有效的物價管控政策手段,是絕無可能得到民眾的諒解,遑論支持,行政團隊對此顯然高度輕忽。
民眾對於國營事業績效不彰,政商集團腐蝕全民資產,以及若干商家哄抬物價都累積了長期的不滿,政府若將改革大刀首先揮向這些積弊,再進行油電價格的合理調整,不難得到民眾的理解與支持。但是行政團隊腦、手、口的同步失靈,再度引民眾怒火焚身
如果政府的「口」,至今仍以為政策宣傳就是開開記者會,發發無感的說帖、新聞稿和更正聲明,再加上花納稅人血汗錢製作不痛不癢的廣告,卻不思考新時代的新溝通方式,也怯於清楚揭示改革理念,喚起社會支持力量的甦醒,政府有再好的腦也是無法落實改革。黨政高層腦、手、口同步失靈、甚至癱瘓了。

2012年5月1日 星期二

蛋白質的最終造型來自於它的一級構造 The Final Shape of a Protein Is Inherent Its Primary Structure

探索生命《生物學》12
Pollini plays Chopin Etude Op.25 No.1

1.        蛋白質的一級構造將會影響它最後製造出來的蛋白質整體造型。舉例來說,如果一個多胜肽鍊含有二個半胱胺酸單元(cysteine units),二個半胱胺酸構成的雙硫鍵會使多胜肽鍊曲折鍵結。
2.        胺基酸連接各式各樣的碳氫原子群R groups,也會影響蛋白質的立體造型。舉例來說,疏水性原子團傾向於擠在多胜肽鍊的內側,盡可能地遠離周遭的水,而親水性原子團傾向於面向外側,直接與周遭的水互相吸引。
3.        極性R group,傾向於跑到能與其他R group形成「氫鍵」的位置;同樣地,帶電荷的原子團,傾向於跑到相反電性的原子團身邊,與對方正負相吸形成「離子鍵」。
4.        連接多胜肽鍊的各種弱化學鍵—氫鍵、離子鍵、疏水性交互作用—對穩定蛋白質立體造型,都扮演極重要的角色。
5.        因為蛋白質構形幾乎決定於這些弱化學鍵,而這些弱化學鍵對溫度酸鹼值pH非常敏感,非常容易被干擾與破壞。連接多胜肽鍊的弱化學鍵,只在某個很小範圍內的溫度酸鹼值pH才能保持穩定。
6.        即使只是短暫地暴露在高溫下(通常高於60)或極端的酸鹼pH環境中,都會造成蛋白質變性denatured,也就是失去它的立體構形與正常的生物活性。
7.        蛋白質的變性通常是不可逆的,也就是一旦蛋白質變性了,它就不可能再保有原先的生物活性。這就是雞蛋煮熟,蛋白質變性後,雞蛋就再也不可能恢復到生雞蛋的狀態。
8.        不過在細胞內的特殊條件下,變性的蛋白質會自發性地重新折疊回它們原本的立體構象,恢復生物活性。因為只有一級構造能夠接受細胞指令折回原本的狀態,而最後的結果卻是整個蛋白質的立體構形都恢復了,這代表一級構造決定了蛋白質的各種構造。
9.        簡而言之,我們不得不相信,蛋白質的一級構造決定了蛋白質的立體構造,也決定了它的生物性功能。更具體地說,一級構造決定了多胜肽鍊最穩定的排列組合方式。
10.     最後還有一點十分重要,蛋白質的立體構造與組成蛋白質的氨基酸有哪些種類,以及這些氨基酸的連接順序有關。
n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology ;圖片來源:Uic.eduSciencedirect.com