3D 有趣實驗:自製鋁空氣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
鋁箔上的鋁金屬碰到鹽水會氧化成為鋁離子放出電子，與備長炭中的氧氣接收電子發生還原變成氫氧根離子，鋁的氧化與氧的還原形成一個氧化還原反應，應由外部電路形成電池。在此裝置中，備長炭能導電當作電池的電極的一端，鋁箔紙能導電當作電極另一端，如此可以形成一個鋁空氣電池。
Al (s) + 3H2O (l) → Al(OH)3 (s)+ H2 (g) — (1)
4Al (s) + 6H2O (l) + 3O2 → 4Al(OH)3 (s) — (2)
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3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
利用廚房鋁箔紙，以食鹽水浸濕過的廚房紙巾，與一元硬幣，就可以組成一個微型電池，讓音樂電子鈴發出聲響。實驗原理主要是鋁箔上的鋁發生氧化，形成鋁離子，而沾濕食鹽水中紙張中的水中的氫離子，還原成氫氣，放出電子，由銅那一端接受電子。因此，鋁箔銅幣電池，鋁箔為負極釋放電子，銅幣為正極接收電子，在銅幣端有氫氣生成。化學反應方程式如下:
2Al (s) + 6H2O (l) → 2Al(OH)3 (s) + 3H2 (g)
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光觸媒於環境污染物降解的應用 (Application of photocatalyst on contaminant degradation)
國立臺灣大學環境工程學研究所 黃教程
我們身處的環境，不論是在水中、空氣中都含有可能會對人體造成危害的污染物或細菌，現有的技術中，有相當多方法能將這些環境污染物去除，或者分解成毒性較低的產物，然而，這麼多方法中，沒有一個能比的上由光能啟動的光催化反應具有低能耗、低成本、效率高等特性。
追求不再貴重的催化 (catalysis)之路
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明
現代人類的生活和文明離不開化學，化學品的製造經常隨伴著副產物的產生，這些副產物若不謹慎處理，容易造成環境的污染。從效率的角度來看，產生無用而需廢棄的副產物，是一種浪費。以現在愈來愈受注重的綠色化學(註1)概念來看，我們需要發展更有效率的化學製程，其中催化劑的發展是一個重要的方向；催化劑可以降低化學反應的活化能，使得反應加速，因此能在較為溫和的條件下進行反應，明顯的具有節能的效果。催化劑扮演的是協助的角色，本身並不會成為產物的一部分；透過一個循環的機制，催化劑在每一次的循環結束時，會重新產生，進行下一輪的催化循環，因此並不需要使用許多的催化劑。在工業上，好的催化劑用量最好能在0.01當量以下，愈少愈好，若是超過0.05當量，將不會是很理想的催化劑。
催化劑基本上分為兩種：異相催化與勻相催化。前者是使用的催化劑與反應溶液不互溶，催化的反應發生在催化劑與溶液的介面，因此催化劑的表面積愈大效果愈好。常見的異相催化劑，例如食品工業中，將不飽和脂肪酸的碳-碳雙鍵飽和化時，使用氫氣為還原劑，但需要鈀(Pd)、鉑(Pt)或銠(Rh)等金屬做為催化劑。這些金屬不溶於反應使用的有機溶劑，屬於異相催化劑。為了充份將金屬的表面攤開以提高效率，細微的金屬顆粒是靠著吸附的方式附著在各種固相的擔體上面，常用的擔體是木炭(charcoal)的粉末。異相催化的好處是去除容易，透過簡單的過濾即可，需要的話可以回收再使用，符合綠色化學的精神；但壞處是表面積的多寡與顆粒的大小和均勻度有關，不易控制。反應發生在兩相介面，攪拌的效率很重要，因此反應的時間必須視實際進行狀況來判定。不同的擔體會影響金屬的表面結構(註2)，進而影響反應活性和選擇性，不同的金屬化學反應性也不同。
圖1 銠(Rh)金屬是碳-碳雙鍵氫化常用的異相催化金屬，將三氯化銠與過量的三苯磷反應可得到著名的威爾金森催化劑(Wilkinson catalyst)，此催化劑可以溶解於許多的有機溶劑中。
勻相催化的系統中，催化劑是可溶於反應溶劑中的，因此反應是發生在均勻的單相中，反應的速率易於掌控，但是去除催化劑以及回收不易。許多的勻相催化劑乃以金屬為催化的核心，那麼要如何讓金屬溶於有機溶劑呢？操控溶解度是利用金屬的配位能力，使用有機化合物做為配位基(ligand)，與金屬生成的配位化合物(coordination compound)，被稱為有機金屬化合物(organometallic compound)，可以溶於有機溶劑 (圖1)。這些有機金屬的催化劑另一項最重要的優點，在於有機配位基的結構可以改變，進而影響金屬催化的活性以及選擇性，這就給予了化學家很大的空間去發展符合他們需求的催化劑。
3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生許紘齊 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
原理和概念
3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle）〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生許紘齊 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
前言
童話故事中的神燈精靈伴隨著神燈噴出的陣陣白煙而現身，為故事增添了許多的神秘與神奇的色彩。當雙氧水受到二氧化錳的催化時，便會快速分解並產生大量白色煙霧。本實驗中使用二氧化錳或碘化鉀當催化劑，在鹼性的環境下，進行雙氧水的分解。當酒瓶中產生的大量水蒸氣的白色煙霧時，如同童話中的神燈一般，精靈出現在瓶口上。
實驗影片
請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle），YouTube。
3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
原理和概念
● 本實驗使用的過氧化氫（H2O2），俗稱雙氧水，在自然情況下會隨著時間而慢慢分解成水和氧氣。在本實驗中，透過添加催化劑－碘化鉀（KI），使雙氧水分解速率加快，而快速產生大量的小氣泡，如火山爆發。利用碘化鉀催化過氧化氫的分解反應涉及兩反應，這兩個反應如反應式[1]和[2]所示，過氧化氫分解的總反應如反應式[3]所示：
H2O2(aq) + I−(aq) → H2O(l) + IO−(aq) [1]
H2O2(aq) + IO−(aq) → H2O(l) + O2(g) + I−(aq) [2]
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總反應：2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) [3]
● 本實驗加入碳酸鈉（Na2CO3），是為了去除反應所生成的碘（I2）。由於碘在鹼性環境（碳酸鈉溶液含OH–）中會產生自身氧化還原反應，以避免碘蒸氣的產生。其反應式如反應式[4]所示：
3D有趣實驗：大象牙膏 (Elephant Toothpastes)〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
前言
此實驗使用實驗室高濃度的雙氧水及家用洗碗精，加入催化劑（碘化鉀）大量筒後，立即快速地產生柱狀的許多泡沫，如火山爆發，更像擠出巨大的牙膏，給大象刷牙用。此實驗的戲劇性效果驚人，能提高學生學習的興趣及動手做實驗的意願。
實驗影片
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3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔II〕
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
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實驗影片
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原理和概念
14KMnO4(s)+ 4C3H5(OH)3(l) → 7K2CO3(s)+ 7Mn2O3(s)+ 5CO2(g)+ 16H2O(g) + heat
3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔I〕
國立台中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
前言
在許多的江湖騙術中，有些是運用視覺障眼法，有些則是利用特殊的化學反應。這次的化學示範是利用一個激烈的氧化還原反應，並透過「內功運氣」的假象來製造衛生紙突然燃燒起來，表演江湖詐騙術。你們曾經在夜市看過此江湖騙術嗎？你們想知道此騙術隱藏什麼化學原理和概念嗎？
實驗影片
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