International Year of Chemistry IYC 2011

1. 應化系 邱秀貞 國際化學年 International Year of ChemistryIYC 2011

2. 1.利用膽固醇及其衍生物合成液晶材料 2.化妝水調製

3. 物質三態 氣態 (水蒸氣) 液態 (水) 固態 (冰) 液晶是什麼? 液晶: 具結晶性的液體，是介於固態與液態的中間狀態，是具有方向性且整齊排列的液體，因此，其擁有晶體的光學特性與液體的流動性。

4. Cholesteryl benzoate 苯甲酸膽固醇 加熱 加熱 白色晶體 白色雲霧狀　　 透明液體 145.5°C 178.5°C 液晶的發現 1880 年奧地利植物學家 Firedrich Reinitzer

5. 液晶的發現 1888 年德國科學家 Otto Lehmann 偏光顯微鏡

6. 偏光顯微鏡 : 雙折射紋理圖 液晶的發現 1888 年德國科學家 Otto Lehmann Cholesteryl benzoate

7. 液晶的分類 • 以凝集構造的不同可分成三種 （一）向列型液晶(Nematic liquid crystals) （二）層列型液晶(Smectic liquid crystals) （三）膽固醇型液晶(cholesteric) • 以產生相變之原因來區分 （一）熱向性液晶( thermotropic liquid crystals ) ：因溫 度的改變而產生相變 （二）液向性液晶( lyotropic liquid crystals )：因溶於溶劑 中濃度比例的改變而產生相變 。 （三） Amphiphilic 化合物 ：既可以是thermotropic，也 可以是lyotropic 。

8. 以凝集構造的不同可分成三種 （一）向列型液晶(Nematic liquid crystals) 分子通常依長軸方向平行排列，具有一度空間的規則性排列， 層與層之間則無一定的規則排列性，黏度小，受外界因素之影 響改變排列狀況快，通常用於如電腦或電視的顯示器上。 （二）層列型液晶(Smectic liquid crystals) 具有二度空間的層狀規則排列性，分子在單層中有規則的排列， 層與層間也有規則的排列，展現一定的方向性，黏度大，受外界 因素之影響改變慢，多用在記憶材料的領域。 液晶的分類

9. 液晶顯示器具有薄型化、 輕量化、低耗電量、無輻射污染、 且能與半導體製程技術相容等優點。

10. （三）膽固醇型液晶(cholesteric) 屬於向列型液晶的一種，可稱之為多層向列型液晶， 這類分子具有立體中心（chiral center）， 因此分子間的排列呈螺旋平面狀，同層分子間為向列型排列， 層與層間的分子互相平行，但各分子的長軸方向不同， 代表在相鄰二層間分子的長軸夾著一個角度， 兩個平面上的分子長軸方向相同時，這兩平面之間的距離稱為一個pitch， 此pitch的長度會隨温度的改變而變化，因而會反射不同波長的光， 產生不同的顔色，因此常用在温度感測器上。

11. 實驗一 利用膽固醇及其衍生物合成液晶材料 製備對温度敏感之液晶 實驗藥品 cholesterol benzoate (膽固醇苯甲酸)、 cholesterol pelargonate (膽固醇壬酸酯)、 cholesterol oleyl carbonate (膽固醇油醇碳酸酯)、 cholesterol (膽固醇)

12. 實驗步驟 • 製備在較低温度及較高温度變色之液晶。 • 依下表分別秤取膽固醇之衍生物，加入試管中。

13. 實驗步驟 2. 以試管夾夾試管，用酒精燈加熱至固體完全熔化呈透明狀。 加熱時可將試管以進出火焰的方式加熱以免焦黑， 加熱時可搖動試管，使化合物充分混合。 冷卻，並觀察試管中顏色的變化。 3. 以手加熱試管，觀察並記錄顏色的變化。 4. 以玻棒取少量在步驟6所製造的液晶，塗抹在透明塑膠片上， 在液晶材料上覆蓋一塊約2.5分分大小的黑色塑膠布， 再以大一塊約3.5分分大小的透明膠布貼好、 固定住液晶及黑色塑布。

14. 實驗步驟 5. 由透明膠布那一面加熱或冷卻液晶， 觀察顏色變化並記錄顏色發生變化的温度。 6. 取少量膽固醇粉末，加入含高温液晶材料的試管中， 重新加熱至透明狀，冷卻，並觀察試管中顏色的變化。 7. 以手加熱試管，觀察並記錄顏色的變化， 並與未加入膽固醇粉末時之液晶比較， 記錄膽固醇對液晶變色温度之影響。

15. 實驗二 化妝水調製

16. 甜橙 茉莉 葡萄柚 薰衣草 杜松. 佛手柑 薄荷 薄荷 玫瑰 茉莉 Essential oil – 精油 Aromatherapy Rene-Maurice G.

17. 萜烯（terpenes） 類萜（terpenoids） 異戊二烯的化學結構 芳香分子

18. 精油提煉 1. 蒸氣蒸餾（steam distillation） 2. 溶劑萃取（solvent extraction） 3. 油脂蒸取法（effleurage） 4. 擠壓法（expression）

19. 直接蒸汽蒸餾法 為最常見的精油提鍊方法，將蒸汽直接由蒸餾塔底吹入 與萃取植物直接接觸的方法 http://www.attar.com.tw/refine-oil.htm

20. 間接蒸汽蒸餾法 萃取植物與水一起加熱至沸騰方法 http://www.attar.com.tw/refine-oil.htm

21. 簡易蒸氣蒸餾的裝置 Water out Water in

22. 實驗二 化妝水調製

23. 成份分析 迷迭香: 常綠開花灌木，舒緩感冒呼吸道不適，調 合情緒低落，消水腫等等。 薄荷: 鎮靜止痛效果，促進皮膚排毒及改善黑頭粉刺，在心靈上具調節激勵作用。 金縷梅萃取液: 調節皮脂分泌，具嫩白保濕效果。 小黃瓜萃取液:在中藥上屬性涼，具柔軟、消除充血、清潔、鎮靜、舒緩、保濕、潤膚、改善皺紋並有效緊緻肌膚毛孔等功效。 對-羥基苯甲酸甲酯: 殺菌防腐劑。 丙二醇：保濕劑 甘油：皮膚軟化劑及保濕劑 LRI : 界面活性劑。

24. 清潔作用 被肥皂分子包住的油滴 起泡作用 泡泡的構造 LRI : 界面活性劑 (親油端) 界面活性劑結構 乳化作用：使油和水乳化成穩定的均勻物質 。溶化作用：幫助與水互溶。 分散作用：將不同的粉末和色料做有效的均勻分散，使製得的產品分散的顆粒越細越好 。 濡濕作用：降低界面張力的作用，使不易吸附、附著的物質易於吸附附著 。

25. 溶液

26. 膠體溶液

27. (二)化妝水製作 • 秤取0.1克的對-羥基苯甲酸甲酯， • 溶於2.5 毫升的乙醇中，混合均勻。 • 2. 另取金縷梅萃取液3 毫升、小黃瓜萃取液3毫升、 • 丙二醇2毫升、及甘油2毫升，混合均勻。 • 3. 混合步驟1、及2的溶液，製成溶液A。 • 4. 取一支小試管，滴入30滴的界面活性劑 (LRI) • 及3~4滴精油，混合均勻。 • 5. 取90毫升的去離子水，加入塑膠的廣口瓶中 • (到瓶身藍色標劑處即為90毫升)，加入溶液A，混合均勻。 • 6. 取約3~5毫升 (估計，不需要用量筒量) • 步驟5的水溶液加入步驟4所製含精油的界面活性劑中， • 用滴管快速吸放混合物數次直到混合均勻為止。 • 7. 將步驟6所得的混合物加入步驟5的溶液中， • 混合均勻後的溶液即為化妝水。 • 8. 將化妝水分裝在樣品瓶中。 • 9. 以樣品瓶取去離子水(2/3滿)，與裝有化妝水的樣品瓶並排， • 利用雷射筆觀察廷得耳效應。

28. Thank You