氧 分子 。 O + O →2O 這 個 反應 會 被 一些 特殊 的 物質 催化 ， 如 氫氧基 （ ‧ OH ） 、 一氧化氮 （ NO ） 及 氯原子 （ ‧ Cl ） 等 。 這些 物質 會 使 這 個 反應 加速 ， 但是 本身 不會 消耗 ， 稱為 催化劑 。 如果 仔細 觀察 ， 就 會 發現 這些 物質 都 有 個 共同 的 特徵 ， 它們 的 價 電子 （ 最 外 層 電子 ） 數 都 是 奇 數 個 。 例如 氧 的 價 電子數 6 ， 氫 的 價 電子數 1 （ 其實 氫 只 有 一 個 電子 ， 所以 它 的 價 電子數 或 總電子數 都 是 1 ） ， ‧ OH 價 電子 總數 為 6+1=7 ， 是 奇數 。 NO 的 價 電子 總數 為 5+6 = 11； ‧ Cl 的 價 電子數 為 7 。 因為 內層 電子 必 為 偶數 個 ， 所以 價 電子 總數 為 奇 數 個 ， 就 代表 總電子數 為 奇 數 個 ， 電子 無法 成雙 成對 ， 我們 在 OH 及 Cl 左邊 各 加上 一 個 黑點 ， 就 是 用來 表示 這 個 不 成對 的 電子 ， 這 類 物質 稱為 自由基 。 臭氧 ─ 地球 的 防護罩 剛才 提到 的 三 種 自由基 在 破壞 臭氧層 之後 ， 本身 並 未 消耗 ， 因此 它們 會 無窮無盡 地 破壞 臭氧 分子 ， 直到 其中 兩 個 自由基 撞 在一起 ， 生成 穩定 的 物質 （ 奇數 加奇數 變成 偶數 ） 。 平均 每 個 自由 基要 在 破壞 數千 個 臭氧 分子 之後 ， 才 會 停止 ， 破壞力 十分 驚人 。 過去 有 一 種 氟氯 碳化物 （ 簡稱 CFCs ） 可 當作 冷媒 、 滅火器 或 作為 髮膠 的 噴霧劑 ， 本來 科學家 認為 這 種 物質 十分 安定 ， 但 沒想到 它 在 上升 到 平流層 之後 ， 會 因 照射到 電磁波 而 分解出 氯原子 ， 對 臭氧層 造成 很 大 的 破壞 ， 如 圖 4 -2 。 自 1970年代 起 ， 科學家 發現到 兩 種 臭氧 耗竭 的 現象 ： 第一 、 平流層 的 臭氧 每 十 年 大約 減少 4％ ； 第二 、 極 地 上空 平流層 的 臭氧 在 春季 會 大量 減少 ， 這 種 現象 又 稱為 臭氧洞 。 很多 人 會 質疑 ， 兩極 地區 明明 沒有 住人 啊 ， 為什麼 臭氧洞 偏偏 發生 在 這 種 沒有 人為 汙染 的 地區 ？ 何況 工業 大國 幾乎 都 在 北半球 ， 為什麼 南極 上空 的 破洞 最 大 ？ 這 是 因為 在 兩極 地區 的 冬 末 春 初 氣溫 最 低 ， 此時 有利於 極 地 平流層雲 出現 。 在 這 種 雲層 中 ， 許多 本來 安定 的 含 氯 物質 會 被 轉變成 活性 較 大 的 形式 ， 如 Cl O ‧ （ 注意到 了 嗎 ？ 它 的 價 電子 總數目 是 7+6 = 13 ， 又 是 奇數 ） 。 這些 粒子 會 催化 臭氧 耗竭 反應 ， 所以 臭氧洞 擴大 。 而 南極 的 全 年 平均 單日 最低溫 是 -90℃ ， 比 北極 的 -80℃ 還 低 ， 所以 南極 上空 的 臭氧洞 比 北極 大 。 UV 射線 氯 原子 侵襲 臭氧 ， 分離出 O 及 O2 氯原子 及 氧原子 合成 CIO 一旦 游離 後 ， 氯原子 再 侵襲 臭氧 分子 ， 開始 再次 循環 氧化氯 分子 中 分離出 的 氧原子 、 結合成 O2 釋出 自由 氯原子 太陽 ▲圖 4- 2 氯原子 破壞 臭氧層 示意圖 臭氧 ─ 地球 的 防護罩 臭氧 如何 殺菌 ？ 在 高空 的 臭氧 可以 保護 生物 ， 但是 在 地面 的 臭氧 ， 即使 只有 0.1 ppm 的 濃度 ， 也 會 對 人類 的 呼吸道 造成 傷害 。 不過 任何 事物 都 有 正反 兩 面 的 效應 ， 臭氧 的 氧化 能力 也 對 微生物 造成 傷害 ， 所以 也 被 拿來 消毒 殺菌 。 通常 在 打雷 後 ， 由於 放電 的 緣故 ， 空氣 中 的 部分 氧 分子 會 變成 臭氧 ， 有 人 認為 雷雨 過後 的 空氣 比較 清新 ， 可能 是 因為 雨水 沖刷掉 塵埃 ， 而且 臭氧 又 殺死 空氣 中 的 細菌 。 不過 研究 顯示 ， 雷雨 過後 ， 空氣 中 臭氧 濃度 提高 ， 所以 因 氣喘 發作 而 住院 的 人數 也 會 增加 。 紫外線 也 會 把 空氣 中 的 部分 氧 分子 變成 臭氧 ， 平流層 的 臭氧 就是 這麼 來 的 。 辦公室 內 的 影印機 因 利用 紫外線 複製 影像 ， 所以 影印機 附近 的 臭氧 濃度 總是 偏 高 。 這 一 點 可以 用 一 個 簡單 的 實驗 加以 證實 。 一 張 放入 塑膠袋 ， 另 一 張 放 在 塑膠袋 外面 放 在 影印機 旁 經過 一 段 時間 袋 內 的 試紙 不 變色 ， 袋 外 的 試紙 變成 藍色 結論 ： 影印機 影印 時 會 放出 臭氧 首先 取來 兩 張 碘化鉀 － 澱粉 試紙 ， 如果 沒有 這 種 試紙 ， 自己 做 就 行 了 。 只要 取 一 段 海帶 和 幾 粒 米飯 放 在 乾淨 的 水 中 煮成 粥 ， 再 把 畫 國畫用 的 宣紙 浸 在 粥 裡面 幾 分鐘 ， 然後 取出 晾乾 ， 剪成 小 紙片 備用 即可 。 海帶 含有 碘化鈉 （ 與 碘化鉀 化學 性質 類似 ） ， 米飯 含有 澱粉 ， 這 種 試紙 因 無色 的 碘離子 （ I - ） 和 白色 的 澱粉 混合 在一起 而 呈 白色 。 把 兩 張 試紙 的 其中 一 張 封入 塑膠袋 中 ， 另 一 張 放 在 塑膠袋 外 。 兩 張 試紙 並 排放 在 影印機 旁 ， 只要 有 人 去 操作 影印機 ， 不久 之後 ， 暴露 在外 的 試紙 就 會 變藍 ， 而 封 在 袋 內 的 試紙 仍 維持 白色 。 這 是 因為 臭氧 是 氧化劑 ， 會 把 碘 離子 的 電子 搶走 ， 使 碘 離子 變成 碘 分子 （ I ） 。 而 碘 分子 與 澱粉 結合 ， 會 產生 藍色 。 由 此 可 知 ， 置放 影印機 的 場所 一定 要 維持 良好 的 通風 ， 否則 對 操作 人員 的 健康 有害 。 碘化鉀 － 澱粉 試紙 2 張 臭氧 ─ 地球 的 防護罩 臭氧 這 種 氧化 能力 若 用來 攻擊 細菌 ， 就 有 殺菌 功能 ， 有些 廠商 便 製造出 臭氧機 及 臭氧 水龍頭 來 販賣 。 只要 在 機器 內部 進行 放電 或 產生 紫外線 ， 就 可以 把 氧氣 變成 臭氧 。 這些 廠商 還 宣稱 可 淨化 空氣 、 除臭 、 殺菌 、 消毒 ， 預防 腸病毒 傳染 ， 預防 流感 。 在 廠商 的 宣傳 中 ， 還 說 濃度 控制 在 只 殺菌 不 傷人 的 範圍 。 有些 消費者 更 是 走火入魔 ， 家 中 用水 都 先 經 臭氧機 處理 ， 才 敢 用於 洗淨 飲用 ； 蔬果 食品 一定 要 經 臭氧水 洗 過 ， 相信 可以 解毒 ； 又 說 用 這 種 水 浸泡 擦拭 可以 治 香港腳 、 青春痘 。 我 有 一 位 同事 還 信誓旦旦 地 說 ： 「 絞肉 用 臭氧水 清洗 之後 ， 會 浮出 許多 髒兮兮 的 碎屑 ， 那 就 是 肉 中 的 毒素 ， 不用 臭氧 去除 的話