化學示範實驗：化學發光龍捲風（Chemical Tornado Formation by Chemiluminescences）〔I〕

化學示範實驗：化學發光龍捲風（Chemical Tornado Formation by Chemiluminescences）〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生葉明蕙 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

龍捲風是一種相當猛烈的天氣現象，在台灣我們不容易見到這種天氣現象，在這個示範實驗中我們要製造一個類比的龍捲風—〝化學發光龍捲風〞！利用磁石攪拌溶 液產生類似龍捲風的漩渦，然後再滴入另一溶液到原本的溶液中產生化學反應而發光，讓我們能夠清楚地觀察化學發光的類比龍捲風。

示範實驗影片

請按此連結：化學發光龍捲風（Chemical Tornado Formation by Chemiluminescences），YouTube。

示範步驟

1. 準備此示範實驗所需的藥品與器材，並配製三種溶液，這些包括1台電磁加熱攪拌器及1個磁石、1個100 mL的燒杯、10 mL的10%氫氧化鈉、0.4 g的魯米諾、40 mL的蒸餾水、1個2000 mL的燒杯、1000 mL的3%鐵氰化鉀、1000 mL的3%過氧化氫以及3支PE滴管。圖一為此示範實驗的四種重要藥品。

圖一 本示範實驗所需的重要藥品

2.  老師帶上述的藥品、器材及溶液到一間有遮光的教室。打開電燈，在示範桌上放置一個100 mL的燒杯，加入10 mL的10%氫氧化鈉溶液和0.4 g的魯米諾（luminol），攪拌均勻，再用40 mL的蒸餾水稀釋，此混合溶液當作A溶液。

3. 然後，在一個2000 mL的燒杯中，加入1000 mL的3%鐵氰化鉀，再加入1000 mL的3%過氧化氫，攪拌均勻，此混合溶液當作B溶液。

4. 放置裝有B溶液的大燒杯在一台電磁加熱攪拌器上，放入一個磁石並開啟攪拌鈕（攪拌的速率由慢漸增），使磁石能穩定地旋轉，並且在液面上的中央處形成一個倒置的三角形龍捲風般的漩渦。

5. 請學生關上電燈，老師再用PE滴管滴入3-5滴的A溶液於燒杯中的漩渦處。剛開始，漩渦處會發出藍色的螢光，然後立即形成龍捲風，持續一段時間後才消失，如圖二和圖七所示。

圖二 剛形成的化學發光龍捲風（當滴入A溶液於漩渦時）

圖三 逐漸形成的化學發光龍捲風（尚未到達底部）

圖四 最強的化學發光龍捲風（已到達底部）

圖五 逐漸減弱的化學發光龍捲風

圖六 非常弱的化學發光龍捲風

圖七 即將消失的化學發光龍捲風

6. 可重複步驟5.數次，繼續製造化學發光龍捲風。

溶液和器材

1. 魯米諾（Luminol）  0.4 g
2. 10%氫氧化鈉（Sodium hydroxide solution, aqueous NaOH）  10 mL
3. 3%鐵氰化鉀（Potassium ferricyanide solution, aqueous K₃[Fe(CN)₆]）  1000 mL
4. 3%過氧化氫（Hydrogen peroxide solution, aqueous H₂O₂)  1000 mL
5. 蒸餾水  40 mL
6. 燒杯（容量2000 mL）  1個
7. 燒杯（容量100 mL）  2個
8. 電磁加熱攪拌器  1台
9. 磁石  1個
10. PE滴管  2支

連結：化學發光龍捲風〔II〕