3D有趣實驗：變色搖搖瓶

3D有趣實驗：變色搖搖瓶
國立台北教育大學自然科學教育系教學碩士班 葉嘉雯

前言

藍瓶實驗（Blue bottle reaction）是早期，自美國引進台灣的高中化學的演示實驗，由教師演示，藉由魔術般的化學變化，以引起學生對化學的好奇心與興趣。在一個瓶子裡裝入無色溶液，當激烈振動後，水溶液會由無色快速變成藍色，再靜置桌上幾秒鐘之後，藍色會逐漸褪去，轉為無色，此實驗可重複進行，非常吸睛，對於國小學童有很大的吸引力，因此，很適合將本科學活動融入國小高年級水溶液單元課程的第一節課，引起學童學習動機。

實驗影片

3D有趣實驗：變色搖搖瓶，開啟YouTube影片後，若設備允許，可以開啟最高解析度。右下角可以選擇2D或開啟3D。若開啟3D，選項有並排或紅藍等3D效果選項，請依您的設備選取適當格式。

藥品與器材

1. 燒杯一個
2. 寶特瓶一個
3. 水300毫升
4. 氫氧化鈉（NaOH）8公克
5. 葡萄糖10公克
6. 亞甲基藍液少量

實驗步驟

1. 將8公克的氫氧化鈉溶解於裝有 300 毫升水的燒杯中。
   
2. 等此水溶液冷卻後，加入10公克的葡萄糖。
   
3. 將溶解後的水溶液倒入寶特瓶中。
   
   
4. 滴入數滴亞甲藍液於此溶液中，觀察此溶液的顏色變化。
   
5. 將寶特瓶劇烈搖晃後，瓶內的溶液會變成藍色。
   
   
6. 再靜置幾秒鐘之後，溶液又會再度變為無色。
   
7. 此實驗可重複進行十幾次，若由無色變藍色的搖晃時間變成時，可將寶特瓶的瓶蓋打開，再次讓空氣中的氧氣進入，就可以再次進行實驗。

原理和概念

1. 空氣中的氧氣溶於水中，將無色的亞甲基藍（methylene blue）還原態，氧化成藍色的氧化態。

methylene blue + dissolved O₂  → methylene blue

(還原態，無色)                                 (氧化態，藍色)

2. 葡萄糖為還原糖，當溶液靜置時，水中的葡萄糖又將亞甲基藍由藍色的氧化態，慢慢還原成無色的還原態。

glucose + OH^– → glucoside

glucoside + methylene blue → methylene blue + OH^–+ glucose

(氧化態，藍色)        (還原態，無色)

3. 此為氧化還原的反應。
4. 搖晃瓶身時，瓶內空氣中的氧氣會再溶於水溶液中，又將亞甲基藍再度由無色的還原態，氧化成藍色的氧化態。

教學提示

1. 葡萄糖的濃度愈高，藍色退色成無色所需的時間愈短，由此可知，此反應之反應物為亞甲基藍與葡萄糖。
2. 教師在示範實驗前，記得先將蓋子打開一陣子，使瓶內的氧氣量增加，再蓋上瓶蓋。
3. 在示範實驗時，要記得快速搖晃瓶身使氧氣能快速溶於水溶液中。
4. 液體和氣體的接觸面即反應的發生處，所以搖晃瓶身可以增加溶液中的溶氧量，使溶液更快速的反應成藍色。因此，這實驗過程中，可以經常打開瓶蓋補充瓶中的氧氣，使實驗更順利。
5. 本實驗的溶液之反應效果在 20次振動以內效果較好，且藥品配置超過2小時以上時，溶液會逐漸變棕色，就不容易觀察到變色反應了。
6. 可讓學生觀察後，再讓學生想想為什麼溶液中的藍色會出現，稍後卻又消失了。

安全

1. 進行本實驗時必須戴上手套、安全眼鏡和實驗衣，並在通風良好的環境下進行。
2. 氫氧化鈉加入水中，會產生放熱反應，須注意其溫度的變化，確定冷卻後尚可觸摸，並進行下一步驟。
3. 進行本實驗時需要有教師在旁指導，切勿自行實驗。

廢棄物處理

實驗後，廢液須確實倒入廢液回收桶中，以免汙染環境。

參考資料

• 中學化學示範實驗網站，網址：http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/28200