科學新粹


1989年9月237期｜上一篇｜下一篇＃發行日期：1989、9 ＃期號：0237 ＃專欄：科學新粹＃標題：科學新粹＃作者：袁尚賢編輯部．由碳-13含量看哈雷彗星何來．釜底抽薪滅酸雨．表一：各彗星中碳同位素比率。．表二：碳同位素比較。．圖一：1986年四月四日哈雷彗星CN光譜之紫色部分。．圖二：實線為哈雷光譜，與計算之理論光譜（虛線），以¹²C / ¹³C值訂為65，兩光譜最相符。		科學新粹由碳-13含量看哈雷彗星何來袁尚賢哈雷彗星來訪，人類不僅是拍照留念，還送了好幾個迎客衛星，從它邊上擦身而過。收集的這許多資料裡，有一項是澳洲史壯羅（Stromlo）天文台「拍」的，哈雷身上CN分子（．C≡N:）的光譜（見圖一）。這個光譜主要是由¹²C¹⁴N氰根所放出，而含量比較少的¹³C及¹⁵N同位素，會造成同位素移位（isotopic shift），於是在¹²C的光譜尖峰附近，出現微弱的¹³C尖峰，放大之後如圖二所示。魏可夫（Wykoff）等人分析此光譜之後，認為如果¹²C與¹³C含量比率為65時，由理論計算出來的光譜（圖二中虛線）與實測光譜（實線）最相符合。可見哈雷彗星中¹²C/¹³C=65±9。同法大約算出【瀏覽原件】。已知我們太陽系中¹²C/¹³C=89，可見哈雷彗星也許有可能不屬於太陽系（編註）。過去測得各彗星中¹³C含量如表一所示。已往多用．C≡C．光譜來測，準確度較差，此次CN光譜測得的值較準。（彗星除加以發現者名字之外，附上那年第幾個彗星之數，以前用羅馬數字，近來改作字母。1988年發現彗星超過26個，所有字母用完後變成1988aa、1988bb、1988cc.......）。把哈雷彗星的¹³C含量與表二銀河與太陽系碳同位素含量作比較之後，的確哈雷彗星跟我們不同，¹³C含量多了30％（表二以太陽系比率為1，哈雷彗星為1.3）。可見它不太可能在太陽系中形成。魏可夫等提出兩種猜測。一﹒它在太陽系中形成，而在某特別環境中受保護，沒被新星爆出的¹²C沖稀；或是經過長期分化，¹²C大多失去了。二﹒或是它在已經分化的¹³C較多的星際物質（interstellar matter, ISM）中，最近才凝結而成，然後被太陽系捕捉了，所以它的軌道與太陽系內行星的運轉方向相反。（取材自S. Wykoff, E.Lindholm , P. A. Wehinger,B.A. Peterson, J.-M. Zucconi,M.C.Festou, The Astrophysical Journal, 339:488, 1989.）編註：由於隕石中亦已發現¹³C/¹²C比值，高達太陽系平均值兩倍者，而且CN的同位素分化作用可在太陽系內進行，所以立即作哈雷「非吾類」的結論，太急促，只能說有可能不屬於太陽系。釜底抽薪滅酸雨編輯部譯有一天，火力發電場煙囪排放的二氧化硫，可能成為製造硫酸的原料，而不再是酸雨的禍首了。英國曼徹斯特大學科學及技術研究所的化學家，已經發現一種能將二氧化硫轉化為硫酸的觸媒。麥考里夫（N. McAuliffe）及麥克羅利（P. MacRory）二人，發現一種錳化合物能吸收二氧化硫，而當壓力降低時即會釋放它。這不啻是收集二氧化硫的方法，他們更發現另一種反應可用錳化合物將其吸收的二氧化硫直接轉變成硫酸。這觸媒是一種金屬錯合物，它的中心有一個錳原子，結合了氧化三苯膦團〔triphenylphosphine oxide groups,(C₆H₅)₃PO〕及硫氰酸鹽離子（thiocyanate ions,^-SCN ）的化合物。該觸媒有好幾種化學結構形式，但是只有當三或四個氧化三苯膦團與錳原子結合時，這錯合物才具有催化該反應的作用。一般製造硫酸的方法是，燃燒硫成二氧化硫，接著經由氧化釩的催化，使二氧化硫與氧化作用生成三氧化硫，最後溶三氧化硫於水中而產生硫酸。二氧化硫轉化為三氧化硫的這個步驟相當困難，稱之為接觸法（contact process），必須在500℃及很大壓力下進行。硫酸是世界上最重要的化學品，光是1988年就生產了7千萬噸以上。燒煤的火力發電廠，每年釋出的二氧化硫足夠生產1億噸以上的硫酸。目前它只有一條出路──普降為酸雨。麥考里夫說：將已吸收二氧化硫的觸媒置於露天中，它會產生淡黃色的晶體──氧化三苯膦硫酸氫鹽〔triphenylphosphineoxide hydrogen sulphate,(C₆H₅)₃POHSO₄^-〕。若置之於水中並搖一搖，則會生成硫酸溶液。此一研究報告的細節將刊登於《Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions》期刊上。曼徹斯特有一家公司的製程工程師們，正在評估該觸媒在商業應用上的潛力。麥克里夫說，初步的結果看來不錯。（譯自New Scientist, 22 July, 1989.）
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