碳化合物的化學子課題
重要有機物質
Important Organic Substances
阿士匹靈、肥皂與非皂性清潔劑、尼龍與聚酯的結構、性質和用途
Knowledge Groups
核心考點
1. 阿士匹靈、肥皂與清潔劑
考評提示：DSE 常考親水／疏水部分、乳化及濕潤作用
- 阿士匹靈（acetylsalicylic acid）含兩個官能基：─COOH（羧酸）及 ─OCOCH₃（酯）。用作減輕痛楚、消炎、退熱、防止心臟病發（抑制血小板凝集）。
- 肥皂：長鏈脂肪酸的鈉鹽（R─COO⁻Na⁺）；非皂性清潔劑：烷基苯磺酸鈉（R─C₆H₄─SO₃⁻Na⁺）。兩者均有長烴鏈（疏水／親油）及帶電離子（親水）部分。
- 洗淨作用：疏水尾插入油污，親水頭朝水；油污被包圍形成微胞（micelle），機械攪拌下懸浮在水中沖走。
- 肥皂於硬水（含 Ca²⁺/Mg²⁺）生成不溶性浮渣 2R─COO⁻ + Ca²⁺ → (R─COO)₂Ca↓；非皂性清潔劑之鈣鹽可溶於水，不生浮渣，故適用於硬水。
2. 尼龍與聚酯（縮合聚合物）
考評提示：DSE 常考縮合聚合反應式及單體結構
- 縮合聚合：兩個單體以官能基縮合並釋出小分子（通常為 H₂O），形成高分子鏈。不同於加成聚合（如聚乙烯）。
- 尼龍-6,6：由己二胺 H₂N(CH₂)₆NH₂ 與己二酸 HOOC(CH₂)₄COOH 縮合，重複單位 ─[NH(CH₂)₆NH─CO(CH₂)₄CO]─，每形成一個酰胺鍵失去 1 個 H₂O。用途：衣物、繩索、漁網。
- 聚酯（PET）：由對苯二甲酸 HOOC─C₆H₄─COOH 與乙二醇 HOCH₂CH₂OH 縮合，以酯鍵 ─COO─ 連接。用途：瓶裝飲料容器、合成纖維（滌綸）、錄影帶。
常見題型 · scoring points
辨認阿士匹靈分子中的官能基並說明其醫療用途
- 阿士匹靈含羧酸基 −COOH 及酯基 −OCOCH₃；酯基連接苯環的一端是氧原子。
- 羧酸基使分子具有酸性；酯基可發生水解，兩者是辨認及解釋阿士匹靈化學性質的重點。
- 用途：阿士匹靈具有止痛、退熱及消炎作用，在合適的醫療使用下亦可減低心臟病發的風險。
- 辨認官能基時，−COOH 中的 −OH 屬羧酸的一部分，並不是另一個醇基；酯須有 −COO− 的連接。
比較肥皂與非皂性清潔劑的結構及在硬水中的表現
- 肥皂結構：R─COO⁻Na⁺，R 為 C₁₅–C₁₇ 長碳鏈。
- 非皂性清潔劑結構：R─C₆H₄─SO₃⁻Na⁺，R 為 C₁₀–C₁₄ 長碳鏈。
- 硬水中：肥皂與 Ca²⁺／Mg²⁺ 生成不溶性浮渣 (R─COO)₂Ca↓，浪費肥皂。
- 非皂性清潔劑的 Ca²⁺/Mg²⁺ 鹽可溶，不生浮渣，適用於硬水洗滌。
解釋清潔劑的乳化作用與濕潤作用
- 結構：長疏水烴鏈（親油）+ 帶電親水頭（親水）。
- 乳化：疏水尾插入油滴，親水頭朝水 → 油滴被分散為穩定懸浮液（水包油乳濁液），油污隨水沖走。
- 濕潤：親水頭減低水的表面張力，使水能滲入布料纖維，清水無法潤濕的污物變為容易接觸。
- 結論：兩者皆源於「雙性」結構（amphipathic）。
寫出 nylon-6,6 的形成反應式及重複單位
- 單體：H₂N(CH₂)₆NH₂（1,6-diaminohexane）+ HOOC(CH₂)₄COOH（hexanedioic acid）。
- 反應式：nH₂N(CH₂)₆NH₂ + nHOOC(CH₂)₄COOH → ─[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO]ₙ─ + 2nH₂O。
- 每形成一個酰胺鍵 ─CONH─ 失去一個 H₂O。
- 重複單位：─NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO─。
寫出聚酯 PET 的形成反應式並說明其用途
- 單體：HOOC─C₆H₄─COOH（terephthalic acid）+ HOCH₂CH₂OH（ethane-1,2-diol）。
- 反應：nHOOC─C₆H₄─COOH + nHOCH₂CH₂OH → ─[OC─C₆H₄─COOCH₂CH₂O]ₙ─ + 2nH₂O。
- 重複單位：─OC─C₆H₄─COOCH₂CH₂O─，由酯鍵 ─COO─ 連接。
- 用途：汽水瓶、合成纖維（滌綸）、錄影帶基膜。
比較加成聚合與縮合聚合（以聚乙烯與尼龍-6,6 為例）
- 加成聚合：含 C=C 的單體直接加成，無小分子副產物。例：nCH₂=CH₂ → ─(CH₂CH₂)ₙ─（聚乙烯）。
- 縮合聚合：兩個不同（或相同）官能基單體縮合，每連一次失去一個小分子（H₂O 或 NH₃）。例：nylon-6,6。
- 單體要求：加成聚合需 C=C；縮合聚合需兩端有 ─COOH／─OH／─NH₂ 等官能基。
- 聚合物性質：聚乙烯為 ─C─C─ 主鏈、難降解；尼龍含 ─CONH─，可被酸或鹼水解。
說明以脂肪或油製備肥皂的反應（皂化作用）
- 油脂為長鏈脂肪酸的甘油三酯（triglyceride）。
- 加 NaOH(aq) 加熱水解：三酯 + 3NaOH → 3 R─COO⁻Na⁺ + glycerol（甘油）。
- 此反應稱為皂化（saponification），產物為肥皂及甘油。
- 加入食鹽（NaCl）使肥皂沉澱分出（鹽析效應）。
評估以 PET 瓶裝飲料對環境造成的影響及應對方法
- 優點：PET 輕、透明、不易破碎、耐壓、可回收（#1 回收標誌）。
- PET 在一般環境中不易分解，棄置及碎裂可形成微塑膠；焚化則釋放 CO₂。兩條污染途徑須分開，不把微塑膠寫成焚化的必然產物。
- 回收可把 PET 製成纖維或其他產品，但須有分類、收集及處理；PLA 等材料的降解亦須合適條件，不能等同可隨意棄置。
- 社會：鼓勵使用可重用容器、徵收塑膠瓶徵費，配合立法限制一次性塑膠。
碳化合物的化學 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。