自然界物質的變化,大體上分為物理及化學變化,化學變化前後,物質的本質會改變,而物理變化則物質本質維持不變。 不管物理或化學變化,都會伴隨著能量的轉移,像燈泡發光是物理變化,而蠟燭燃燒、酒精燈燃燒發光屬於化學變化,關鍵在於燈泡發光未涉及到本質改變,而蠟燭或酒精在燃燒過程中,本質發生變化,產生了新的物質。 一般同學比較困惑的是螢火蟲發光,到底屬於物理變化,還是化學變化?答案是:化學變化。要了解其緣故,還是得從螢火蟲的發光原理去深入探討。 螢火蟲 發光反應的反應式如下所示:螢光素 能在 螢光素酶 和 鎂離子 的催化下,消耗 ATP (三磷酸腺苷),並與 氧氣 發生反應,產生激發態的氧化螢光素、焦磷酸(PPi)、二氧化碳 。當激發態的 氧化螢光素 回到基態時,會釋放光子,發出黃綠色的瑩光。 發光反應的產物-氧化螢光素,在 ATP 提供能量的情況下,又會還原成 螢光素,使得發光過程得以周而復始。
反應中釋放的能量幾乎全部以光的形式釋放,只有極少部分以熱的形式釋放,發光效率約為 95%,螢火蟲也因此不會因過熱而灼傷自己。 人類到目前為止還沒辦法製造出如此高效的光源,當人類面臨資源潰乏及能源短缺的今日,如何更有效率的進行能量轉換,避免能量的耗損,恐怕還得向螢火蟲好好學習。
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大量使用能源雖提升了人類的物質文明,卻也造成了始料未及的禍害,而造成酸雨危害,機乎遍及全球,危害極大。
由於人類大量使用煤、石油等化石燃料,燃燒後產生的硫氧化物(SOx )或氮氧化物(NOx),在大氧中經過複雜的化學反應,形成硫酸或硝酸氣懸膠,或為雲、雨雪、霧捕捉吸收,降到地面成為酸雨。 一般未被污染的雨水,pH值呈弱酸性,低於5.6便為酸雨(pH值愈小,酸度愈高);如今卻頻頻出現pH值小於3的強酸雨(幾乎與醋酸相當),不禁令人憂心忡忡。 酸雨會使存在於土壤、岩石中的金屬元素溶解,流入河川或湖泊,使得魚類大量死亡,並使水生植物及引水灌溉的農作物,累積有毒金屬,將會經過食物鏈進入人體,影響人類的健康。 酸雨會影響農林作物葉部的新陳代謝,同時土壤中的金屬元素因被酸雨溶出,造成礦物質大量流失,植物無法獲得充足的養分,而枯萎、死亡。 湖泊酸化後,可能使生態系改變,甚至湖中生物死亡,生態機能因而無法進行,最後變成死湖。 |