教室活動

化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔II〕

2013/10/19
化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔II〕 有 1 則迴響。

化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔II〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「製作磁性異形〔I〕」

教師指引（Teacher’s Guide）

教學提示

1. 切記四氧化三鐵不可添加過量，否則不易攪拌均勻，易發生疙瘩狀的結塊。

2. 飽和的硼砂水溶液切勿添加太快或過量，否則「異形」會太Q或太硬，影響強力磁鐵的操作的效果。

3. 製作完成的磁力異形請務必放置入可密封的塑膠瓶中，以防水分蒸發，甚至乾掉硬化。

4. 製作磁力異形時，必須攪拌均勻並搓揉至油亮光滑的程度，細小的四氧化三鐵粉末很容易被磁鐵吸引。

原理和概念

磁力異形的製作原理主要是高分子聚合物之間的交聯反應（cross-linking)。以下分別詳細地說明相關的反應與作用。

● 白膠與硼砂的交聯作用：白膠的主要成分是聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate, PVAc），化學式為(C4H6O2)n，其單體為醋酸乙烯酯，是一種有彈性的高分子加成聚合物，廣泛用於木材、印刷裝訂和書籍藝術的黏著劑，其結構容易與透明膠水的主要成分－聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）相混淆；而硼砂（borax）在水中會形成硼酸根離子，三者的結構式，分別如圖六所示：

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化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔I〕

2013/10/19
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化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義（Student Handout）

磁性異形簡介

本實驗活動係利用白膠的主要成分－聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate, PVAc）取代製作異形或QQ球的透明膠水主要成分－聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）。在透明膠水中，加入不等量的飽和硼砂水溶液，使高分子鏈之間產生交聯作用（cross-linking），以降低它的流動性。在加入氧化鐵黑（ferroferric oxide）粉末後，充分攪拌均勻，形成「異形」。利用強力磁鐵進行演示，結果發現「異形」能被強力磁鐵吸引，且能靈活伸展移動，模樣仿如外星生物（亦稱磁力異形），讓學生感受驚奇有趣，甚至連大人也張目咋舌，愛不釋手。

透過教育部化學學科中心種子教師工作坊培訓活動、化學闖關教師工作坊以及縣市夥伴的研習，「製作磁力異形」有機會推廣與分享到全國各高中，如中山女高、竹山高中和高雄中學等學校，約有250位化學教師參與磁力異形的製作工作坊，並且獲得多數老師的贊同與肯定；除此之外，磁力異形亦應用於高三學生有機高分子的實驗教學，深受學生喜愛。分享「製作磁力異形」工作坊的活動照片，如圖一所示。

4

圖一 化學學科中心趣味實驗教具製作工作坊（於大甲高中）

本文除描述磁性異形的製作方法外，也提供其有趣的演示戲法和自製的影片，並且詳細地說明此實驗所涉及的原理與概念。

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔IV〕

2013/10/15
化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔IV〕 沒有迴響

化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔IV〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計〔III〕」

D. 繪製檢量線：用MS-Excel繪製檢量線

  1. 在MS-Excel的一張表單裡，在A4及B4儲存格中，分別輸入「色素濃度S（%）」與「吸光度（A × 100）」。在A5~A11的儲存格中，分別輸入0、20、40、60、80、100和unknown，並且分別輸入表二的數據於B5~B11的儲存格中，如圖二十五所示。

    圖二十五 在MS-Excel中輸入實驗數據

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔III〕

2013/10/15
化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔III〕 沒有迴響

化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔III〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計〔II〕」

利用簡易光電比色計測定未知濃度的溶液

A. 實驗原理

  • 光電比色計的比色原理是根據比爾–朗伯定律（Beer–Lambert law），比爾–朗伯定律：當一束平行的單色光通過均勻且無散射現象的溶液時，其光線的吸收度與溶液的濃度及液層厚度的乘積成正比。比爾定律不僅適用於有色溶液，也適用於無色溶液。比爾–朗伯定律運用於比色計的示意圖，如圖二十所示：

    圖二十 比爾–朗伯定律的吸收光束示意圖 （圖片來源：Beer–Lambert law, Wikipedia.）

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔II〕

2013/10/15
化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔II〕 沒有迴響

化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔II〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計〔I〕」

製作簡易光電比色計

B. 利用樂高積木製作比色槽

  1. 取4個樂高積木（LEGO brick）及1片樂高板（LEGO plate），樣式如圖四之左所示，組裝比色槽的底座，組裝如圖四之右所示。

    圖四 組裝比色槽的底座 

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化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔I〕

2013/10/15
化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔I〕 沒有迴響

化學教室活動：利用樂高製作簡易光電比色計（Making Simple Spectrophotometer using LEGO）〔I〕
國立豐原高級中學化學科蔡亞柏退休教師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

實驗簡介

本實驗的目的是讓學生利用LEGO NXT 9797（樂高套件主機）、LEGO 9844 light sensor（樂高光感測器）及LEGO Building Block（樂高積木），自製簡易光電比色計，如圖一所示，其中感測器被放置在以樂高積木組裝的比色槽中。透過配製五個已知濃度的標準溶液，以及MS-Excel軟體製作出檢量線，來測定有色溶液的未知濃度。透過此次實驗的實作，讓學生學習光電比色計所涉及的光電原理及探討LEGO NXT在化學實驗之應用。

圖一 利用樂高的積木和主機自製簡易光電比色計

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化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）〔IV〕

2013/10/01
化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）〔IV〕 沒有迴響

化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）〔IV〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「教師指引之二」

教師指引之三（Teacher’s Guide III）

影音連結

化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）

教學提示

  1. 新的不鏽鋼盤表面附著一層油脂，須事先用藥用酒精擦拭過，否則容易造成斷路，影響電解實驗的效果。
  2. 切換開關的單芯線容易在焊接的過程中因拉扯而斷裂，可於焊接電路完成時，以熱熔膠填入固定之。
  3. 多芯細線組成的電線，焊接前最好交岔纏捲成單一股線，再焊上焊鍚。否則不易焊鍚，而且容易脫落。可在電線上先焊鍚，再焊在金屬柱孔上，較容易成功。
  4. 水彩紙應該事先泡過硫酸鈉水溶液，電解時才容易導電，實驗效果佳。
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化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）〔III〕

2013/10/01
化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）〔III〕 沒有迴響

化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）〔III〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「教師指引之一」

教師指引之二（Teacher’s Guide II）

影音連結

化學教室活動：利用化學平板探索電解（Exploring Electrolysis using ChemPad）

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化學教室活動：利用化學平板探索電解 – I

2013/10/01
化學教室活動：利用化學平板探索電解 – I 沒有迴響

化學教室活動：利用化學平板探索電解 (Exploring Electrolysis using ChemPad)〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義 (Student Handout)

影音連結：化學教室活動：利用化學平板探索電解

實驗介紹

在此教室活動中，你將使用老師事先製作完成的化學平板（ChemPad），進行有趣的電解實驗。化學平板包含一個電解平板及兩支電解筆（不鏽鋼線和銅線）。電解平板的設計，外觀是一個相框，材質是木製或不銹鋼，底面是一塊金屬板（不鏽鋼和鋁板），上面鋪上一張濕潤的水彩紙（或不織布），一個電池及電流切換開關嵌入相框的背面。利用化學平板，及不同材質的電解筆，於水彩紙（或不織布）上，噴上電解液和酸鹼指示劑，即可在課堂上進行一系列的氧化還原反應、酸鹼中和及錯合反應等典型的化學實驗。化學平板可多次重複使用、藥品減量達95%以上，符合綠色環保的原則。兩款不同材質的化學平板的示意圖，如圖一所示。本活動你將使用不銹鋼製作的化學平板進行電解實驗，圖二為利用不銹鋼盤製作化學平板的背面組裝零件。

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