圖解高中生必學有機化學

有機化學完全不須要死背！
靠直覺就能了解有機化學的基礎！

寫給想克服有機化學的人、學習有機化學時受挫的人，還有在工作上與有機化學相關的人～～

 

將複雜的有機化學，化為漫畫式的攻略本！

一頁漫畫搭配一頁內文的解說，最適合在短時間內輕鬆又愉快地學習有機化學知識。

圖形是有機化學的語言，本書中大量的化學符號插圖，帶領你實際體會有機化學的奧妙！

 

2010年諾貝爾化學獎，由美國和日本三名學者同得，表揚他們在有機合成領域的貢獻，製造出複雜的有機化合物，應用在發明新的藥物來治療疾病，生產科技產業、農業等所需的化學物質。

 

在成千上萬的化學分子中，稱為「有機化合物」的物質，在結構上具有碳原子與碳原子連結而成的骨幹。

本書藉由漫畫與內文的互相搭配，介紹有機化學理論與生活實際運用，講解著名化學反應及其運用，讓讀者輕鬆又愉快地了解有機化學、有機化合物，獲得超越課本的知識。

 

◎什麼是置換反應？──一種簡單的反應，用途在於更換置換基，以改變化合物的本質。

◎什麼是脫去反應？──當基質（較大分子）的一部分脫離成為小分子，這種反應就稱為脫去反應。

◎為什麼會產生宿醉？要怎麼避免？──喝下酒精後，人體會氧化乙醇，產生乙醛，造成所謂宿醉現線。想避免宿醉，只要有很多乙醛分解酵素將乙醛轉換為醋酸即可。

◎人造纖維是什麼？──人造纖維是熱塑性聚合物的結晶，也就是塑膠。

◎醣類就是砂糖嗎？──醣類指的是由碳、氫、氧構成的分子，大部分的分子式為Cm(H₂O)_n，所以也稱碳水化合物。

◎維生素與激素有什麼不同？──維生素與激素都是用來調節生命體功能的微量物質，但人體內無法自行生產維生素，要從食物中攝取，相對地，激素則可以由特定器官製造，例如腎上腺素。

◎什麼是神經傳遞物？──在神經細胞間傳遞一連串資訊的化學物質就是神經傳遞物。

 

本書介紹有機化學理論與生活實際運用，講解著名化學反應及其運用。輕鬆翻閱右邊頁面的漫畫篇幅，搭配左邊的文字說明，如此漫畫搭配文章解說，可以獲得超越課本的知識。只要知道有機化學的基礎，就能導出建立在基礎上的推論。有了這些知識，你也將能夠解決日常生活中大部分的有機化學問題。

 

※本書原名為《3小時讀通有機化學》。

作者簡介

齋藤勝裕

1945年5月3日出生。1974年修畢東北大學研究所理學研究科博士課程，現任名古屋工業大學研究所工學研究科教授。理學博士，研究領域為有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。

主要著作為有【絕對能懂】系列16 冊、【終極版！簡單的化學】系列3冊（講談社）、【瞭解化學】系列7冊、【瞭解有機化學】系列2冊（東京化學同人）、【專為理工科系學生寫的化學】系列3 冊、【圖解雜學】系列4冊（Natsumesha）、【Step up大學化學】系列2冊（裳華房）、《金屬的神奇之處》（Science i新書）、《不需要數學的分子軌道論》（化學同人）、《環境—重點在這裡》（三共出版）、《認識分子的功能10話》（岩波書店）、《用美麗木紋畫出彩色版畫》（日貿出版）等。世茂近期出版有《3小時讀通稀有金屬》

 

譯者簡介

李漢庭

1979年生，畢業於國立海洋大學電機系，自學日文小成。2003年進入專利事務所開始從事翻譯工作，2006年底開始從事書本翻譯。領域從電機專利文件乃至於生活小常識、醫學科技等的中日對譯，樂於在工作中吸收新知識。目前嚐試將作品觸角延伸到特殊造型與影像創作，往後仍希望能接觸更多領域，增加知識廣度，同時磨練文筆。譯有《3小時讀通奈米科技》、《圖解有趣的設計心理學》《圖解藥理學入門》（世茂出版）、《3年300人超速人脈養成術》（智富出版）、《有機神話的謊言》（世潮出版）等。

感謝各位閱讀拙作《圖解高中生必學有機化學》。

本書內容正如標題，隨著漫畫與內文，讀者將能自然了解有機化學。漫畫的閱讀是輕鬆又愉快，所以本書的有機化學自然也是會輕鬆又愉快，至少不像高中那時候，老師會恐嚇學生「要是這裡不懂就考不上大學啦！」害得學生憂心忡忡露出苦瓜臉。

請各位把本書看成漫畫週刊的連載，輕鬆翻閱右邊頁面的漫畫篇幅。只要持續看到最後一頁，你所獲得的有機化學知識，肯定足以對他人炫耀。有了這些知識，你也將能夠解決日常生活中大部分的有機化學問題。

如果時間充裕，或是覺得內容很有趣，不妨再細讀左邊頁面的文字。左頁文章內容簡短而條理分明，每隔幾行就分一段，功能在於解釋右邊頁面的漫畫。如此一來，漫畫搭配文章解說，可以讓你獲得超越課本的知識。

本書強烈希望讀者可以輕鬆又愉快地享受有機化學的尖端知識，相信各位讀者看完本書，一定會開心地覺得「我看了一本好書！」大家常說「有機化學要靠死背」，這是騙人的，有機化學完全不須要死背。無論做什麼學問，不了解基礎專有名詞，就沒辦法學下去，所以多少要背誦。任何學問都有其基礎，就像數學的1234，英文的abcd，國語的ㄅㄆㄇㄈ一樣，但沒有人認為數學須要「死背」吧。

有機化學也一樣，只要知道基礎，就能導出建立在基礎上的推論。從這點來看，有機化學是非常有理論性的體系。有機化學最棒的地方，就是它同時包含理論與藝術。有機化學不一定適合理論高手來讀，當然理論高

手也不會讀得太差，但是一流的有機化學家應該都是

「藝術家」，這就是有機化學跟其他科學的不同點。

有機化學的最終要求，就是「品味」。不只是理

論，也不只是知識，而是要有品味。美術的、藝術的品味。是靈感，也是一種感覺。

如果各位看到有機化學論文，應該會被大量的圖片嚇到。圖形就是有機化學的語言，它們也被稱為化學式，但不像高中化學那樣，一堆赤裸裸的化學符號粗魯地擠在一起。真正的化學式是整齊的幾何圖形，有如抽象畫一般迷人。

因此，想介紹如此具有繪畫性、藝術性的有機化學，漫畫當然是首選。你甚至會懷疑，既然是這麼好的工具，為什麼從來沒被用在其他主題？請別預設立場，認為漫畫是低等讀物，漫畫的表達能力可能比化學式更強。

學習原本就該愉快的學，至少不要學得很痛苦。但是除了翻閱本書的各位讀者之外，喜歡讀書的人其實不算多。怎麼會這樣？或許是目前的教育體系、教科書、參考書還不夠用心吧。

我有個小小的野心，那就是讓本書成為打破現狀的導火線。如果各位能夠藉由本書初步實際體會有機化學的奧妙，進而想多看一兩本有機化學的書，就是我最大的快樂。

最後，我由衷感謝對本書出版貢獻良多的sciencei編輯部石周子小姐，以及繪製漫畫的保田正和先生。

 

齋藤勝裕

前言
第1章 原子構造與化學鍵結
1─1 什麼是原子？
1─2 電子會進入電子殼層
1─3 電子也有住址
1─4 什麼是離子？
1─5 沒聽過電負度這個名詞
1─6 分子．分子式．分子量有何關聯？
1─7 鍵是不是有很多種？
1─8 鍵結是不是有強有弱？
1─9 價電子形成的共共價鍵
1─10 分子怎麼鍵結？
專欄◎分子 化合物 單質 同素異構物

第2章 有機化合物的鍵結與構造
2─1 碳要怎麼鍵結？
2─2 甲烷的形狀是四角錐
2─3 乙烯是平面分子
2─4 結構式要怎麼寫？
2─5 簡化也沒關係嗎？
2─6 碳氫化合物包含些什麼？
2─7 什麼是共軛化合物？
2─8 異構物是互不相同的分子
2─9 異構物五花八門
2─10 旋轉異構—旋轉而復原
2─11 光學異構—在鏡中重疊
專欄◎1/2的世界

第3章 有機物的種類與性質
3─1 什麼是官能基？
3─2 醇的種類與性質
3─3 醚的種類與性質
3─4 酮的種類與性質
3─5 醛的種類與性質
3─6 羧酸的種類與性質
3─7 酯與脫水酸
3─8 胺的種類與性質
3─9 胺的最大特徵就是鹽基性
3─10 什麼是芳香族？
3─11 芳香族有什麼性質？
專欄◎醋酸與檸檬酸

第4章 基礎反應
4─1 鍵結有時斷有時連
4─2 有開環閉環的反應
4─3 置換反應就是添加並交換的反應
4─4 什麼是單分子親核置換反應？
4─5 什麼是雙分子親核置換反應？
4─6 脫去反應是民族獨立運動
4─7 脫去反應如何進行？
4─8 觸媒還原要觸什麼東西？
4─9 什麼是順式加成？
4─10 什麼是反式加成？
4─11 水也能加成喔
4─12 環也有加成反應
4─13 氧化反應就是跟氧起反應吧？
4─14 氧化就切斷！
專欄◎連鎖反應

第5章 應用反應
5─1 怎麼合成酮與醛？
5─2 怎麼合成羧酸？
5─3 把C＝O鍵結氧化還原會如何？
5─4 C＝O鍵結的加成反應
5─5 親核加成反應的種種
5─6 什麼是格林納反應？
5─7 苯會進行親電子置換反應
5─8 親電子置換反應的種種
5─9 官能基也會改變
5─10 重氮鹽的反應
專欄◎宿醉

第6章 新的有機化學
6─1 分子聚集後性質會改變嗎？
6─2 分子聚集，形成膜
6─3 肥皂泡與細胞膜
6─4 液晶是小溪裡的青豆娘
6─5 液晶顯示功能之謎
6─6 由一個分子構成的機械
6─7 有機EL是未來電視
6─8 有機物的太陽能電池
6─9 公害與有機化學
6─10 環保與有機化學
專欄◎富勒烯與奈米碳管

第7章 高分子化合物
7─1 高分子就是塑膠？
7─2 高分子有哪些種類？
7─3 什麼是熱可塑性樹脂？
7─4 怎麼製造熱可塑性樹脂？
7─5 什麼是熱硬化性樹脂？
7─6 怎麼製造熱硬化性樹脂？
7─7 高分子也會形成結晶嗎？
7─8 人造纖維也是塑膠？
7─9 為什麼橡膠會伸縮？
7─10 功能性高分子有哪些？
7─11 環保高分子
專欄◎巨型水槽

第8章 生命化學
8─1 醣類是指砂糖嗎？
8─2 澱粉與纖維一樣嗎？
8─3 油脂指的是沙拉油嗎？
8─4 維生素與激素有何不同？
8─5 什麼是神經傳遞物？
8─6 蛋白質是烤肉要沾的蛋白？
8─7 蛋白質的立體構造
8─8 遺傳與DNA．RNA的關係
8─9 DNA會繁殖嗎？
8─10 RNA的任務是什麼？
專欄◎毒物

第9章 有機化學實驗
9─1 SN1反應的反應速度
9─2 溴加成反應
9─3 碘仿反應
9─4 斐林反應與銀鏡反應
9─5 格林納反應裝置
9─6 實際的格林納反應
9─7 生成物的分離—萃取
9─8 生成物的分離—蒸餾
9─9 生成物的分離—層析
9─10 生成物的分離—再結晶

索引

6-8有機物的太陽能電池

①太陽能電池

太陽以光與熱的形式，投射出龐大的能量。能夠將光能轉換為電能來使用的機構，就是太陽能電池。

目前的太陽能電池以矽Si 為原料，但是有機太陽能電池則使用有機物。優點是輕便、柔軟也較便宜。

 

②太陽能電池的原理

有機太陽能電池的原理，跟矽晶太陽能電池一樣。首先黏接兩種薄薄的有機物層。陽光照射到有機物層，電子就會接受光能，從分子中彈出來。

這些自由電子會透過外部電路恢復正常狀態。此時由光線中取得的能量，就可以點亮電燈。電子的移動，就是所謂的電流。

6-9公害與有機化學

①人造化學物質

所有物質都由原子組合而成，都可以稱為化學物質。

一般提到化學物質，比較偏向人造製造的物質。不過像苯、甲苯這些原本就存在於自然中的物質，也屬於化學物質。

人類製造的化學物質種類繁多，其中有很多方便又有益的物質，在工業規模下大量生產。塑膠就是典型的例子之一。

 

②PCB 與戴奧辛

PCB（多氯聯苯Poly-chlorobiphenyl）就是曾經被大量生產使用的人造化學物質之一。由於PCB 既堅固又有高度絕緣性，全球曾經大量製造，用來當做變速箱等。但是1960 年代，日本發生食用油中混入多氯聯苯的意外，造成許多民眾受害，這才發現它的害處，於是禁止製造使用。

沒想到多氯聯苯太過堅固，一直無法被分解，只能保存至今。希望科學家能盡快研發出分解方法。結構與PCB類似的戴奧辛也一樣有毒。以低溫燃燒含氯物質的時候，就會產生戴奧辛。

 

6-10環保與有機化學

①地球暖化

地球溫度正在上昇。如果繼續下去，本世紀末的平均溫度將提高三度，造成冰層溶解，海平面上升50 公分。這可就麻煩了。

氣溫上升的原因有很多，其中一項就是地表二氧化碳的量增加。吸收了更多的熱量而不能有效地散失。

②二氧化碳排放

讓我們試算一下燃燒石油會產生多少二氧化碳吧。石油屬於一種烷，所以分子式簡單來說很類似CH2 n。燃燒石油就會產生二氧化碳CO2 和水H2O。

根據類似的分子式來看，一個烷分子的分子量就是14n。另一方面，二氧化碳的分子量是44。從反應式可以得知，燃燒一個分子的烷就會產生n個二氧化碳。也就是說用分子量來比較的話，14n的烷就會產生44n的二氧化碳。燃燒一單位重量的石油，就要產生三倍以上重量的二氧化碳。

假設燃燒一桶14公斤的石油，就產生44公斤的二氧化碳。燃燒一個14萬噸大型石油槽的石油，就產生44萬噸的二氧化碳。