115 學測自然科化學有機化學：官能基、同分異構物與生活聚合物,化學有機化學
有機化學是學測自然科化學部分的重要考點之一。許多同學常常覺得有機化學很難，是因為它涉及的結構和反應種類繁多。但其實只要掌握好基本的觀念，並且多加練習，就能在學測中取得不錯的成績。這篇文章將帶你深入了解有機化學中關於官能基、同分異構物與生活聚合物的重點，讓你輕鬆應對。
什麼是有機化學？
簡單來說，有機化學就是研究含有碳元素的化合物的化學。由於碳原子具有獨特的成鍵能力，可以形成多種不同結構的分子，因此有機化合物的種類非常龐大。生活中常見的塑膠、纖維、藥物、食品等，都是有機化合物。
學測必考：官能基 (Functional Groups)
官能基是指有機分子中決定該分子化學性質的原子或原子團。不同的官能基會賦予分子不同的特性，例如醇類含有 -OH (羥基)，而羧酸類含有 -COOH (羧基)。認識常見的官能基是學測的基礎，以下列出幾個重要的官能基：
常見官能基整理
- 烷烴 (Alkanes): 僅含 C-C 單鍵和 C-H 鍵，化學性質較安定。
- 烯烴 (Alkenes): 含有 C=C 雙鍵，較烷烴活潑，可進行加成反應。
- 炔烴 (Alkynes): 含有 C≡C 參鍵，活性更高，也容易進行加成反應。
- 醇類 (Alcohols): 含有 -OH 羥基，能形成氫鍵，影響沸點和溶解度。例如：乙醇 (酒精)。
- 醚類 (Ethers): 含有 C-O-C 鍵，化學性質安定，常用作溶劑。例如：乙醚。
- 醛類 (Aldehydes): 含有 -CHO 醛基，容易被氧化。例如：甲醛。
- 酮類 (Ketones): 含有 C=O 羰基，羰基碳連接兩個碳原子。例如：丙酮。
- 羧酸類 (Carboxylic Acids): 含有 -COOH 羧基，具有酸性。例如：醋酸 (乙酸)。
- 酯類 (Esters): 含有 -COOC- 酯基，由羧酸和醇反應生成，具有香味。例如：乙酸乙酯。
- 胺類 (Amines): 含有 -NH2 氨基，具有鹼性。例如：甲胺。
- 醯胺類 (Amides): 含有 -CONH2 醯胺基，常見於蛋白質中。
掌握這些官能基的結構和性質，對於判斷有機化合物的反應性和命名至關重要。在學測中，常常會出現判斷分子中含有哪些官能基的題目。
同分異構物 (Isomers)：結構千變萬化
同分異構物是指具有相同分子式，但結構式不同的化合物。由於原子連接方式不同，同分異構物的物理和化學性質也會有所差異。同分異構物主要分為以下幾種：
同分異構物的類型
- 結構異構物 (Structural Isomers): 原子之間的連接方式不同。
- 鏈異構物 (Chain Isomers): 主鏈碳原子數目不同，例如：正丁烷和異丁烷。
- 位置異構物 (Position Isomers): 官能基在主鏈上的位置不同，例如：1-丁醇和2-丁醇。
- 官能基異構物 (Functional Group Isomers): 具有不同的官能基，例如：乙醇和甲醚。
- 立體異構物 (Stereoisomers): 原子連接方式相同，但原子在空間中的排列方式不同。
- 幾何異構物 (Geometric Isomers): 又稱順反異構物，通常發生在含有雙鍵或環狀結構的分子中。雙鍵上的取代基位於同一側為順式 (cis)，位於不同側為反式 (trans)。
- 旋光異構物 (Optical Isomers): 又稱對映異構物，分子具有手性碳原子 (連接四個不同基團的碳原子)，彼此互為鏡像，但不能重疊。
在學測中，計算特定分子式的同分異構物種類是一個常見的題型。解題的關鍵在於有系統地考慮各種可能的結構，並注意立體異構物的存在。
生活中的聚合物 (Polymers)：串起美好生活
聚合物是由許多小分子 (單體) 聚合而成的大分子。聚合物廣泛應用於各個領域，例如塑膠、橡膠、纖維等。根據來源和性質，聚合物可以分為以下幾類：
聚合物的分類
- 天然聚合物 (Natural Polymers): 存在於自然界中，例如：
- 澱粉 (Starch): 由葡萄糖聚合而成，是植物儲存能量的主要形式。
- 纖維素 (Cellulose): 由葡萄糖聚合而成，構成植物細胞壁的主要成分。
- 蛋白質 (Proteins): 由胺基酸聚合而成，是生物體的重要組成成分，具有多種功能，例如：酶、抗體等。
- 天然橡膠 (Natural Rubber): 由異戊二烯聚合而成，具有彈性。
- 合成聚合物 (Synthetic Polymers): 由人工合成，例如：
- 聚乙烯 (Polyethylene, PE): 由乙烯聚合而成，常用於製造塑膠袋、保鮮膜等。
- 聚丙烯 (Polypropylene, PP): 由丙烯聚合而成，常用於製造容器、纖維等。
- 聚氯乙烯 (Polyvinyl Chloride, PVC): 由氯乙烯聚合而成，常用於製造水管、地板等。
- 聚苯乙烯 (Polystyrene, PS): 由苯乙烯聚合而成，常用於製造保麗龍、塑膠餐具等。
- 聚酯纖維 (Polyester): 由二元酸和二元醇聚合而成，常用於製造衣物、瓶子等。例如：PET (寶特瓶)。
- 尼龍 (Nylon): 由二元胺和二元酸聚合而成，常用於製造衣物、繩索等。
了解常見聚合物的單體和用途，有助於我們理解它們的性質和應用。在學測中，可能會考驗你對聚合物結構和環境議題的認識，例如：塑膠回收、生物可分解塑膠等。
學測衝刺：有機化學解題技巧
以下提供幾個有機化學的解題技巧，幫助你在學測中取得高分：
- 熟悉官能基： 辨認分子中的官能基是判斷反應類型和產物的關鍵。
- 繪製結構式： 將分子結構畫出來，有助於理解分子的立體結構和反應機制。
- 善用系統性命名法： 掌握 IUPAC 命名規則，可以正確命名和辨識有機化合物。
- 掌握重要反應： 了解常見的加成反應、取代反應、氧化還原反應等。
- 練習考古題： 多做歷屆學測考題，熟悉出題模式和重點。
結語：有機化學並不難，用心學習是關鍵
有機化學雖然內容繁多，但只要掌握好基本的觀念，並且多加練習，就能在學測中取得好成績。希望這篇文章能幫助你更好地理解有機化學的官能基、同分異構物與生活聚合物。祝你在學測中金榜題名！
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別忘了，持續的努力和積極的態度，是成功的基石！加油！