給學生的一封信
歡迎各位到化學世界來。在這個奇妙的世界裡，你們身邊的所有東西，都可以追溯到不可置信的微小顆粒上，這種顆粒叫做原子。化學是研究原子怎麼結合成物質的學問。學了化學之後，你們看事情會有全新的視野，不僅知道物質是怎麼形成的，也知道它們為什麼會表現出這種特性。
化學是一門非常實際的科學。當化學家了解原子的行為模式，找到方法進一步加以控制原子的行為後，就開始製造許多有用的新物質，例如：合金、肥料、藥品、聚合物、電腦晶片、重組DNA等。這些物質把人類的生活提升到空前的水準。就憑化學對社會有這麼大的影響，就值得好好把它搞清楚。了解化學也賦予我們保護自然環境的能力。
不僅如此，深入了解日常生活的現象，也很有價值：為什麼冰會浮？為什麼魚能在水裡「呼吸」？為什麼水要煮那麼久才會沸騰？同樣重要的是，有了化學的基礎，我們才有能力了解最新研究的價值與潛在的影響。無論你將來的職業是什麼，這種科學的基礎有可能會在你的職業生涯中，為你帶來幫助。
本套書以觀念介紹化學，主要專注於化學觀念，並不特別強調計算。雖然化學有時候真的很奇怪，但是化學的觀念其實既直接又平易近人。我很喜歡化學，我知道您一定也會喜歡。因此，做好準備，和我一起到化學世界去逛逛吧，我們就從最基本的觀念開始，接著有各種精采的事物正等著您發現。
祝您有美好的化學！
蘇卡奇

第12章 情境學習短文 頭髮與皮膚的保養
受現代生活形態影響，我們習慣用商品來清潔頭髮與皮膚，並加以保護。這些商品都以化學物質為基底，包括肥皂、洗髮精、護髮劑、保濕霜、防曬乳，以及其他種種，全是為了幫助我們維持健康的外表而設計。
仔細探究這些跟頭髮與皮膚相關的商品，會發現主要成分全都屬於界面活性劑。界面活性劑是一種化學藥劑，它們的分子均是一端為極性，另一端為非極性。非極性的那一端不想溶於水中，所以分子會依附在水面，把非極性端伸出水面。在含界面活性劑的水中倒一些油，非極性尾端將依附在油的表面。靠著這種方式，界面活性劑把水面和非極性物質拉在一起。
只要稍加攪動，界面活性劑尋找表面的特性就會形成泡沫，增加表面積。表面積增加之後，就有很多油能夠與水混合，經由稱為乳化的作用，形成單一相。所以，界面活性劑並不是幫助非極性物質「溶於水」，它們只是幫助這兩種物質混合。
一般洗髮精使用的界面活性劑是月桂硫酸鈉，屬於清潔劑。清潔劑的優點是不會在硬水中形成浮渣（參7.5節），這一點對洗髮精特別重要，否則浮渣會附著在頭髮上。沖洗頭髮的目的，首先是要去除極性物質，如鹽、灰塵或任何脫落的碎屑。濕潤的頭髮也會膨脹，頭髮的角質層因而打開，角質層是排列在頭髮外面像鱗片一樣的結構（圖12.54）。清潔劑的主要功用是去除皮脂，這種皮膚油脂會沿著頭髮往上移動，並進入角質層，使頭髮「油油膩膩」。洗髮精會因配方不同而有不同的洗淨力，專門洗「油性」頭髮的配方通常比洗「正常」頭髮的配方強。
很多人在使用洗髮精之後，會塗護髮劑，使頭髮變得柔軟，並防止靜電累積而減少捲曲。值得注意的是，洗髮精界面活性劑的極性端是帶負電的離子，這類界面活性劑稱為陰離子界面活性劑。然而，護髮劑界面活性劑的極性端是帶正電的離子，這類界面活性劑稱為陽離子界面活性劑。洗髮精和護髮劑通常不會放進同一個配方，畢竟這些帶相異電荷的界面活性劑會互相吸引，從而降低它們的功效。標榜「二合一」的商品是把陽離子界面活性劑放入微膠囊中。
一般護髮劑使用的界面活性劑是氯化鯨蠟三甲銨，又稱為氯化十六烷三甲銨。它的正電荷使護髮劑能黏在頭髮上，即使沖洗之後，仍然有很多護髮劑留在頭髮上。結果，會使人覺得頭髮更光滑、更容易梳理。洗衣服用的柔軟精也是運用同樣的原理。
輕輕鬆鬆濕潤皮膚的祕訣，是將早就存在於皮膚裡的水分留住。皮膚的深層水分高達80%，因為皮膚的水分比外界環境多很多，所以水氣的運動方向通常是由皮膚向外移動，而皮膚油脂會協助外層皮膚留住這麼大量的水。不過，當皮膚的水分加速蒸發時，會開始覺得皮膚乾燥。當空氣非常乾燥，或皮膚的油脂被強效肥皂或清潔劑除去時，就會發生這種情形。比較實用的解決方法不是用水潑濕皮膚，而是用保濕的非極性物質塗在皮膚上，可以加強或模仿皮膚油脂的功能。常用的物質包括丙二醇、甘油，以及六甲基二矽氧烷等化合物。如果想在皮膚上塗抺這類化合物，最好的方法是使用非離子界面活性劑製成的乳液，如聚硬脂酸乙二酯，又稱為PEG-100。選擇非離子界面活性劑做為保濕霜，是因為它們比較沒有刺激性，而且比較不會除去皮膚脂肪。
把吸收UV的化合物加到皮膚保濕霜中，就得到防曬乳。然而，要製造可以防水的防曬乳有點困難。碰到水的時候，乳液裡的界面活性劑會幫忙除去乳液。廠商通常會建議使用者在游泳之後，再塗一次乳液。界面活性劑較少的乳液有較強的防水力，但它們通常過度油膩。基於這些理由，許多防水的配方會把不同的化合物聚合成非極性的防水薄膜，幫助防曬乳在接觸到水時，仍然能夠留在皮膚上。
選購防曬乳時，還有一個特殊考量，就是它們要阻斷UV光譜中的哪個部分。幾乎所有的防曬乳都能有效阻斷290至320 nm，稱為UV-B的區段。傳統防曬係數（SPF）分級制度所標示的，是防曬乳阻斷UV-B的效力，因為這區段的電磁波會導致曬傷。然而，科學家發現從320至400 nm，稱為UV-A的區段，是造成皺紋和皮膚癌的主因。能同時阻斷UV-A和UV-B的防曬乳才可以標示為「廣效」。
最普遍使用的UV-A阻斷劑是亞佛苯酮，它能輕易混入乳液的配方，但如果配方裡沒有適當的安定劑，很快就會失去效力。另一種較穩定的UV-A阻斷劑是對苯二亞甲二樟腦磺酸。美國食品藥物管理局批准的UV-A阻斷劑還有另外兩種，分別是二氧化鈦和氧化鋅，兩者都是不透明的物質，不適合大面積塗抹在身體表面。
澳洲、加拿大和歐洲國家批准的UV-B和UV-A防曬乳名單比美國長很多。這些國家把防曬乳當成化妝品，而美國則把它們當藥品，所以需要接受較嚴格的規範。
另一種讓皮膚保持年輕外觀的方法是塗抹α-羥基酸，如乙醇酸。這些化合物被當成磨砂膏，意思是它們可以協助去除死掉的表皮，進而會刺激皮膚產生新細胞，有助於隱藏臉上的細紋。
本文所討論的，僅限於頭髮與皮膚保養品中所含的主要化合物。隨便拿起一瓶保養品，上面的成分表就會告訴你，裡面還加了一堆化學物質，各有各的用途。
展望不久的將來，皮膚保養品在很多領域都即將出現重大的進展。當我們愈來愈老，皮膚會因失去彈性而出現皺紋，皮膚失去彈性的理由之一，就是相鄰的各股膠原蛋白間形成了化學鍵，稱為交聯。膠原蛋白是皮膚細胞為了形成皮膚而製造的纖維，研究人員正在尋找能抑制，甚至逆轉膠原蛋白交聯的藥劑。

給學生的一封信
歡迎各位到化學世界來。在這個奇妙的世界裡，你們身邊的所有東西，都可以追溯到不可置信的微小顆粒上，這種顆粒叫做原子。化學是研究原子怎麼結合成物質的學問。學了化學之後，你們看事情會有全新的視野，不僅知道物質是怎麼形成的，也知道它們為什麼會表現出這種特性。
化學是一門非常實際的科學。當化學家了解原子的行為模式，找到方法進一步加以控制原子的行為後，就開始製造許多有用的新物質，例如：合金、肥料、藥品、聚合物、電腦晶片、重組DNA等。這些物質把人類的生活提升到空前的水準。就憑化學對社會有這麼大的影...

《觀念化學（全新升級版）1：基本概念．原子》
關於觀念學院
關於PocketLab
觀念學院的科學叢書
給學生的一封信
給老師的一封信
關於本套書
致謝

第1章  關於科學
1.1 了解大自然
1.2 研究海蝴蝶
1.3 科技是應用科學
1.4 大自然
1.5 日常生活少不了化學
1.6 以單位表示測量
1.7 科學記號
1.8 有效數字
觀念考驗
情境學習短文　科學否定主義：我們登陸過月球嗎？

第2章  構成物質的粒子
2.1 亞微觀的世界
2.2 發現原子
2.3 質量與體積
2.4 密度
2.5 能量
2.6 溫度與熱
2.7 物質的相和粒子的運動
2.8 氣體定律
觀念考驗
情境學習短文　綠色化學

第3章  化學元素
3.1 物理性質和化學性質
3.2 原子
3.3 週期表
3.4 化合物
3.5 化合物的系統化命名
3.6 混合物
3.7 純物質與不純物
3.8 奈米科技
觀念考驗
情境學習短文　延長人類的壽命

第4章  原子模型
4.1 實體與概念模型
4.2 電子
4.3 原子的質量集中在原子核
4.4 質子與中子
4.5 光是能量的一種形式
4.6 原子光譜與量子
4.7 電子的波動性質
4.8 軌域與能階圖
4.9 殼層模型與週期表
4.10 量子現象
觀念考驗
情境學習短文　鑑識化學

週期表
圖片來源

《觀念化學（全新升級版）2：原子核．化學鍵．分子》
第5章  原子核
5.1 不穩定的原子核
5.2 放射性是自然現象
5.3 放射性的起因
5.4 放射性元素的遷變
5.5 半衰期
5.6 同位素定年法
5.7 核分裂
5.8 質量與能量
5.9 核融合
觀念考驗
情境學習短文　比較安全的核分裂反應

第6章  原子的鍵結方式
6.1 電子點式
6.2 離子的形成
6.3 離子鍵
6.4 金屬鍵
6.5 共價鍵
6.6 分子形狀
6.7 極性共價鍵
6.8 分子極性
觀念考驗
情境學習短文　水中加氟

第7章  分子混合
7.1 偶極吸引力
7.2 溶液
7.3 濃度與莫耳
7.4 溶解度
7.5 為什麼肥皂能洗淨
7.6 軟化硬水
7.7 純化飲用水
觀念考驗
情境學習短文　超級基金法案的故事

第8章  奇妙的水分子
8.1 開放結構的晶體
8.2 熔化與凝固
8.3 水的黏性
8.4 液相與氣相
8.5 水的比熱
8.6 相變與能量
觀念考驗
情境學習短文　風生水起

圖片來源

《觀念化學（全新升級版）3：化學反應》
第9章  化學反應如何進行
9.1 化學方程式
9.2 分子的數目
9.3 從公克到莫耳
9.4 放熱或吸熱
9.5 熵與化學反應
9.6 化學動力學
9.7 化學催化劑
9.8 化學平衡
觀念考驗
情境學習短文　汞排放

第10章  酸和鹼
10.1 質子轉移
10.2 酸與鹼的強度
10.3 酸性、鹼性或中性
10.4 緩衝溶液
10.5 雨水是酸性
觀念考驗
情境學習短文　海洋酸化

第11章  氧化和還原
11.1 得失電子
11.2 駕馭能量
11.3 電池
11.4 燃料電池
11.5 光電池
11.6 電解
11.7 冶煉金屬
11.8 腐蝕與燃燒
觀念考驗
情境學習短文　神奇的化學物質，但……

第12章  有機化合物
12.1 烴
12.2 不飽和烴
12.3 官能基
12.4 醇、酚及醚
12.5 胺與生物鹼
12.6 羰基化合物
12.7 有機合成
12.8 聚合物化學
12.9 塑膠簡史
觀念考驗
情境學習短文　頭髮與皮膚的保養

圖片來源

《觀念化學（全新升級版）4：生活中的化學》
第13章  營養素
13.1 生物分子
13.2 碳水化合物
13.3 脂質
13.4 蛋白質
13.5 核酸
13.6 維生素與礦物質
13.7 代謝
13.8 健康的飲食
觀念考驗
情境學習短文　肌肉健美基因學

第14章  醫藥化學
14.1 醫藥改善健康
14.2 鎖鑰模型
14.3 化學療法
14.4 神經系統
14.5 精神藥物
14.6 止痛藥
14.7 治療心臟疾病的醫藥
觀念考驗
情境學習短文　益智藥

第15章  改良食物生產方式
15.1 人類吃遍各個營養階層的食物
15.2 植物也需要營養素
15.3 土壤的肥力
15.4 天然肥料與合成肥料
15.5 農藥殺死作物的天敵
15.6 過去的農耕操作
15.7 優質的農耕操作
觀念考驗
情境學習短文　基因改造食物

第16章  水與空氣資源
16.1 水文循環
16.2 日常用水
16.3 水汙染
16.4 廢水處理
16.5 地球的大氣層
16.6 空氣汙染
16.7 全球暖化
觀念考驗
情境學習短文　爭論不休的氣候變遷

第17章  捕獲能量
17.1 來自電的能量
17.2 化石燃料
17.3 核能工業
17.4 永續能源
17.5 水力發電
17.6 生質能是化學能
17.7 直接太陽能
17.8 氫燃料
觀念考驗
情境學習短文　以壓裂法開採頁岩氣和頁岩油

圖片來源

《觀念化學（全新升級版）1：基本概念．原子》
關於觀念學院
關於PocketLab
觀念學院的科學叢書
給學生的一封信
給老師的一封信
關於本套書
致謝

第1章  關於科學
1.1 了解大自然
1.2 研究海蝴蝶
1.3 科技是應用科學
1.4 大自然
1.5 日常生活少不了化學
1.6 以單位表示測量
1.7 科學記號
1.8 有效數字
觀念考驗
情境學習短文　科學否定主義：我們登陸過月球嗎？

第2章  構成物質的粒子
2.1 亞微觀的世界
2.2 發現原子
2.3 質量與體積
2.4 密度
2.5 能量
2.6 溫度與熱
2.7 物質的相和粒子的運動
2.8 氣體定律
觀念考驗
情境學習短文　綠...