PDF《科别：化学科》

10 Thu Apr

03 15:15:24

2003 18

19 20

21 22

23 24

25 26

27 28

29 %T

1000 2000

3000 4000 cm-1 S 键-H (图6) cysteine 在230℃下的红外线光谱图. S-H 键消失 Thu Apr

03 15:23:40

2003 13

14 15

16 17

18 19

20 21

22 23

24 25

26 %T

1000 2000

3000 4000 cm-1 (图7) cysteine 在250℃下的红外线光谱图.

11 伍、研究结果

(一)由以上的红外线光谱图得知 cystine 的peak 位置: νOH :3242~2380(cm-1 )(b) νNH3 + :~2700(cm-1 )(b) νNH3 + :1491(cm-1 )(s) νNH3 + :1524(cm-1 )(w) νCO:

1629、

1589、1413(cm-1 )(s) 我们把

5 分、15 分、1 小时的红外线光谱图叠合来比较,发现它出现 peak 的位置都相同,也就是其官能基相同,所以判断三者皆为同样产物.

(二)由(图2)得知,cystine 的产率在 10~15 分钟明显高於其他时间,15 分钟以后则无显著增长.

(三)由(图3)可看出 cysteine 结构并没有改变,说明它在

100 ℃时不会 随著加热时间长短而发生结构的改变.

(四)由图

4、

5、

6、7 得知,cysteine 的结构会受温度影响:在180℃时没 有明显改变;

但随著温度的升高,S-H 键的相对强度逐渐变小,一直 到250℃时已经没有 S-H 键的 peak 了,显示 S-H 键已被破坏.吻合 我们查资料的结果,即cysteine 在240℃时结构会被破坏.

12 陆、讨论

(一)我们原本假设氧化剂(Sodium Bromate)和cysteine 反应过久后,会导 致cystine 的双硫键被破坏 , 进而氧化成 SO2 甚至是 SO3 、 SO3 2- 、 SO4 2- , 使头发成焦状.但从(图1)的结果,我们可得知无论是

5 分、15 分、或是

1 小时的样本,打IR 的结果都显示为同样的产物结构,推 翻了我们的假设.所以我们了解到头发产生焦状与否和上完第一剂的 头发与氧化剂 Sodium Bromate 反应的时间长短无关.

(二)既然

15 分钟以后产率已无明显改变,所以我们认为不用再耗费多余的 宝贵时间,就能得到最佳的烫发效果.所以,上第二剂的最佳时间约 为15 分钟,这也符合现在一般美发院所花的时间.

(三)既然由实验

(一)知,头发成焦状和 Sodium Bromate 与上第二剂头 发的反应时间无关,因此,我们推论引起焦状发质的因素是在上完第 一剂以高温夹头发时,而那时的头发已被还原成 cysteine(胺基酸的 一种) ,又胺基酸遇高温结构会改变,所以我们设计了实验

(三) .但 是由实验结果却发现它结构并没有改变;

后来我们查资料得知 cysteine 必须在 240℃的环境下才会完全分解,所以我们在 100℃下所 做的实验并不能证明夹头发时间长短会决定烫坏与否.

(四)一开始我们无法将 cysteine 水溶液加热到 180℃,因为水会蒸发.后 来我们查资料发现隔著矽光油加热 cysteine 可超过 180℃,解决了温 度的问题.比较(图4) 、 (图5)打IR 的结果,证明了 cysteine 的S-H 键在 180℃结构没有遭到破坏,而实验结果显示 180℃正是 cysteine 结构不会遭破坏时的最高温度,加上温度越高越容易塑形,这也就是

13 一般店家使用 180℃热夹夹头发的原因.

(五)既然店家都使用 180℃烫头发,为何还会有烫坏的情形发生呢?大致 可分为以下两个原因:1. 头发除了半胱胺酸之外,还有其他化学成 分,这些都可能导致头发烫坏.2.颐窍虻昙业鞑榈慕峁,夹一小 段头发的时间不能超过三秒钟,而有些美发师可能因为技术上的问 题,夹头发时间过久,导致头发烫坏.3.实验结果发现,热夹温度过 高(约超过 180℃)时,头发结构会造成变化,导致头发伤害.由以 上结论,我们大致可推断头发烫坏的原因. 柒、结论 从本次科展实验中,学会了很多东西,像是学会了使用红外线光谱 仪、分析简略的 IR 图片(真的很难) 、使用离心机等等.藉由各种 管道搜寻各种宝贵的资料以及询问相关的师长,虽然所做的实验不 一定都完全符合我们所假设的结果,但毕竟实验本来就不是每次都 会尽如人意,不管成功或失败,这都是我们这一整年的辛苦结晶, 虽然一路上与到了很多挫折,从单纯的想法渐渐进入微观的世界, 随著实验的成败与否,我们的心情就像坐云霄飞车般随之起伏,了 解做科学研究原来是这麽的不容易!从想题目到实验一次又一次的 修改,一步一步地做下来,现在终於完成了,我们的感受就像怀胎 十月的妈妈般终於把孩子生出来了不管是好是坏,我们永远珍惜 它,同时我们更感谢一路上陪伴我们、教导我们的师长.