3D影片 | 科學Online

3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle）〔II〕

2013/10/23

沒有迴響

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

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：瓶中精靈〔I〕」

原理和概念

催化劑（Catalyst）又稱為觸媒，在一些化學反應中，某物質既不是反應物也不是生成物，但可以改變該化學反應的速率，加速這項化學反應，稱該物質為催化劑。催化劑在反應完成後，本身的質量既不增加，也不減少。生物體中的催化劑，叫做酵素（Enzyme）。一般而言，催化劑加速反應過程具有兩個途徑，一個是增加反應物的活性中心，另一種是改變反應途徑。
催化劑的定義：催化劑可參與反應但不出現在反應式中，反應前或反應後催化劑的性質和質量都不改變，不同的反應所使用的催化劑不相同，不一定每一個反應都有催化劑可以使用。催化劑的作用：催化劑就是藉著改變反應的路徑，造成不同的活性複合體（activity complex），可降低活化能（activity energy），達到催化的目的。催化劑加入反應中，同時使正反應和逆反應的活化能也降低，正反應和逆反應的速率同時加快，故不會改變化學平衡，如圖六所示。

繼續閱讀→

3D有趣實驗：瓶中精靈（Genie in the Bottle）〔I〕

2013/10/23

沒有迴響

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。

繼續閱讀→

3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）〔II〕

2013/10/20

沒有迴響

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

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：大象牙膏〔I〕」

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] ————————————————————————-
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：

繼續閱讀→

3D有趣實驗：大象牙膏〔I〕

2013/10/20

有 1 則迴響。

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

請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）紅藍，YouTube。

繼續閱讀→

3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔II〕

2013/10/16

沒有迴響

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

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：表演化學詐騙術〔I〕」

實驗影片

請參考上方連結。

原理和概念

當過錳酸鉀（KMnO₄）接觸到甘油（C₃H₅(OH)₃）時，立即發生反應並放出熱量，隨之升高的溫度使液態的甘油汽化成氣態，氣態的甘油易與產物之一的水蒸氣和空氣中的水蒸氣結合，而形成白色煙霧。接著，反應繼續發生，放出更多的熱量，升高更高的溫度，達到甘油的燃點（封閉杯160℃，開放杯176℃）而起火燃燒，此燃燒又繼續放出熱量也使得衛生紙燃燒起來（紙的燃燒溫度約230℃）。在此氧化還原反應中，過錳酸鉀為氧化劑，甘油為還原劑，此反應是一個激烈的氧化還原反應。本示範實驗的化學反應如下反應式所示：
```
14KMnO₄(s)+ 4C₃H₅(OH)₃(l) → 7K₂CO₃(s)+ 7Mn₂O₃(s)+ 5CO₂(g)+ 16H₂O(g) + heat
```

繼續閱讀→

3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks）〔I〕

2013/10/16

沒有迴響

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

請按此連結，配戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗（3D Funny Experiments）：表演化學詐騙術（Showing Chemical Tricks），YouTube。

繼續閱讀→

3D有趣實驗：美麗彩虹的消失（Disappearing Beautiful Rainbow）〔II〕

2013/10/08

沒有迴響

3D有趣實驗：美麗彩虹的消失（Chemical Whoosh Bottles）〔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

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：美麗彩虹的消失〔I〕」

原理和概念

酸鹼指示劑的作用原理是當環境發生pH值改變時，自身的形態會改變，從而改變顏色，透過顏色的改變來指示滴定的終點。在滴定終點的附近，指示劑變色的過程中，會呈現出一種中間的顏色，處在這個過程中的範圍稱為指示劑的變色範圍。選擇指示劑的標準，一是變色範圍（包括終點），二是反應靈敏。也就是說，一種合適的指示劑在達到終點時必須很快的變色。常用的酸鹼指示劑之變色，如表一所示。
表一常用的酸鹼指示劑之變色
本實驗使用的酚酞（phenolphthalein）、間硝基苯酚（m –nitrophenol）和百里酚酞（thymolphthalein）三者皆為酸鹼指示劑，依照溶液環境的pH值的不同而顯現出不同的顏色，如表一所示的前三者。利用這些酸鹼指示劑的特性，在高pH值的環境下，溶液呈分別現出紅、黃、藍三種顏色。再藉由這三種指示劑之二種，以不同比例混合，使顏色混合呈現出橙（紅加黃：酚酞加間硝基苯酚）、綠（黃加藍：間硝基苯酚加百里酚酞）、紫（紅加藍：酚酞加百里酚酞）三種顏色。這三種指示劑具有共通點，就是在酸性環境中皆呈現無色。
乾冰（Dry Ice）是二氧化碳（carbon dioxide）的固體形式，二氧化碳略溶於水，容於水中隨之發生化學反應，產生碳酸（carbonic acid），如反應式[1]所示。碳酸與溶液中的氫氧化鈉反應，發生酸鹼中和，產生碳酸鈉，如反應式[2]所示。乾冰直接與氫氧化鈉反應，產生碳酸鈉，如反應式[3]所示。亦即，反應式[3]為反應式[1]和[2]之和。本實驗是透過乾冰的酸性，使溶液的pH值下降，進而使指示劑逐漸趨向無色。
```
CO₂(g) + H₂O(l) → H₂CO₃(aq)    [1]
H₂CO₃(aq) + 2NaOH(aq) → Na₂CO₃(aq) + H₂O(l)    [2]
2NaOH(aq) + CO₂(g) → Na₂CO₃(aq) + H₂O(l)    [3]
```

繼續閱讀→

3D有趣實驗：美麗彩虹的消失（Disappearing Beautiful Rainbow）〔I〕

2013/10/08

沒有迴響

3D有趣實驗：美麗彩虹的消失（Chemical Whoosh Bottles）〔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

酸鹼指示劑在化學實驗中常用在檢驗溶液的酸鹼性，藉由指示劑呈現不同的顏色來判定溶液的酸性、中性或鹼性。本實驗是利用三種指示劑在鹼性的溶液中呈現六種不同顏色的「美麗彩虹」，然後加入乾冰使「彩虹」逐漸消失，顏色變化非常明顯，視覺效果令人驚艷。

實驗影片

請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：美麗彩虹的消失（Disappearing Beautiful Rainbow），YouTube。

繼續閱讀→

3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔II〕

2013/10/08

沒有迴響

3D有趣實驗：化學咻聲瓶（Chemical Whoosh Bottles）〔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

請按此連結，參閱「3D有趣實驗：化學咻聲瓶〔I〕」

原理和概念

本實驗使用的藥用酒精，含95%乙醇（ethanol），乙醇為低沸點的醇類。當少量的乙醇置入有一小孔洞的塑膠瓶中時，氣態乙醇與空氣形成氣體混合物，在瓶口的混合物剛好提供了燃燒的必要條件之二條件－可燃物和助燃物；用點火槍點燃時，提供燃燒的第三個必要條件－達到燃燒的溫度。
乙醇易與氧氣發生反應，點火後發生燃燒產生氧化還原反應，過程中伴隨著火焰的產生及能量的釋放。乙醇在空氣中燃燒的反應及其燃燒熱，如下反應式所示：
```
C₂H₅OH(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)  ΔH_c = -1409.26 kJ/mol
```
乙醇剛開始燃燒時，在瓶蓋孔洞附近的氧氣的相對濃度較高，因此氣態酒精的燃燒速率率極快。然而，燃燒到瓶蓋孔洞下方時，由於空氣只能從小孔洞進入，無法瞬間大量進入，此時氧氣的相對濃度較低，因此氣態乙醇並非一次全部燃燒，導致的燃燒速率變慢，而造成由上往下漸層的燃燒效果。
由於氣態乙醇比酒精燈的液態乙醇的粒子表面積較大且活化能較低，因此氣態乙醇的燃燒速率比液態乙醇快。再者，由於酒精塊的酒精分子被醋酸鈣緊緊抓住（亦即酒精與醋酸鈣之間有強的氫鍵和離子－偶極吸引力），因此酒精燈的液態乙醇的燃燒速率比酒精塊的膠態酒精為快。
由於氣態乙醇的燃燒反應非常快速且發生在具有小孔洞的瓶內，乙醇燃燒產生的高熱使二氧化碳氣體和水蒸氣快速膨脹，並衝出瓶蓋的孔洞，發出類似”咻”的尖銳聲響。
不同的醇類會有不同的燃燒效果，像是焰色或是聲音的不同。若是使用甲醇則反應會較快，焰色則為藍色；若是使用正丙醇或異丙醇，則聲音會有些微不同，反應會較慢更易觀察，並產生藍色或黃色的火焰。