實驗影片

化學示範實驗：紙鈔含鐵嗎？（Is There Iron in Paper Dollar Bills?）﹝II﹞
國立彰化師範大學化學系學生鄭舜竹 / 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「紙鈔含鐵嗎？﹝I﹞」

原理和概念

● 混合物是由二種或二種以上的物質所組成，在混合物中每一個純物質都有本身的物理和化學性質。由於這些性質的存在，因此使我們可以從混合物分離出物質。有些國家的紙鈔含鐵粉，因此紙鈔是混合物。

● 均質混合物（Homogeneous mixture）是每一個組成物質有相同的貢獻度的混合物；異質混合物（Heterogeneous mixture）是每一個組成物質有不同的貢獻度的混合物。鐵粉以細粉狀分散在紙鈔的兩端，因此紙鈔是異質混合物。

● 通常分析一個樣品會不可逆地改變這個樣品，本示範實驗也是如此。

● 會被磁鐵吸引是因為物體具有順磁性，順磁性是指一種物質的磁性狀態。有些物體可以受到外部磁場的影響，產生指同相向的磁化向量的特性，這樣的物質具有正的磁化率。與順磁性相反的現象被稱為抗磁性。

● 判斷一個物質是否可以被磁鐵吸引，就要看它是否有順磁性（paramagnetism）。簡單地說，我們把原子外圍的電子之量子數分成四種，分別是主量子 數、角量子數、磁量子數以及旋量子數。順磁性主要依據旋量子數，每一個軌域都可以填兩個旋量子數不同的電子（+1/2和-1/2），以鐵為例，鐵的電子組 態如圖十四所示：

圖十四 鐵的電子組態

化學示範實驗：紙鈔含鐵嗎？（Is There Iron in Paper Dollar Bills?）﹝I﹞
國立彰化師範大學化學系學生鄭舜竹 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

大家都玩過磁鐵吸引鐵製物品，也試過很多物品看看是否可以被吸引。確實地，生活週遭有很多物品可以被磁鐵吸引，例如迴紋針、鐵釘、刺繡針…等，你（妳）試過有些紙鈔的邊緣也可以被強力磁鐵吸引嗎？可以用化學方法檢驗紙鈔含鐵嗎？

示範實驗影片

請按此連結：紙鈔含鐵嗎？（Is There Iron in Paper Dollar Bills?）﹝I﹞和〔II〕，YouTube。

化學示範實驗：吹不熄蠟燭的製作（How to Make Magic Relighting Candles）［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「吹不熄蠟燭的製作［I］」

原理和概念

● 蠟燭燃燒與熄滅：火柴燃燒的熱，熔化少量的固體蠟而形成液體的蠟油，然後藉由毛細作用，沿著棉芯上升。接著蠟油氣化，蠟蒸氣與上方的氧氣發生燃燒反應，產 生火燄。當對蠟燭大力地吹氣時，由於溫度瞬間降低（溫度是燃燒的三要素之一），並且吹散可燃物（蠟蒸氣），因此蠟燭的火焰熄滅了。

● 「吹不熄的蠟燭」復燃的原理：當此蠟燭燃燒時，蠟蒸氣與氧氣發生燃燒反應，而且鎂金屬與氧氣亦發生氧化還原反應，此二反應都是大量放熱反應。當吹熄蠟燭時，雖然蠟燭熄滅了，但是燭芯上的鎂粉仍處於高溫的狀態，造成鎂金屬發生氧化反應而放出熱與光（有火花出現），此熱足以使固體蠟燭熔化和氣化，並且提供蠟燭燃燒的活化能，接著蠟燭再度復燃。

● 蠟燭由石蠟（paraffin wax）製造而成，石蠟是指烷烴（alkanes）的混合物，其通式為C_nH_2n+2，20 ≤ n ≤ 40。石蠟為白色、無臭、無味、蠟狀固體，具有典型的熔點約47-64℃。石蠟完全燃燒的反應如反應式[1]、[2]和[3]所示：

2C₂₀H₄₂ + 61O₂ → 40CO₂ + 42H₂O + heat    [1]

C₂₅H₅₂ + 38O₂ → 25CO₂ + 26H₂O + heat    [2]

2C₃₆H₇₄ + 109O₂ → 72CO₂ + 74H₂O + heat    [3]

化學示範實驗：吹不熄蠟燭的製作（How to Make Magic Relighting Candles）［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

前言

最近利用化學原理製 作的整人道具越來越流行，比如「吹不熄的蠟燭」這項道具，就常出現在歡樂的生日場合中，在youtube也上傳了非常多類似的影片。其實它的原理與製作過 程都很簡單，老師們只要對蠟燭的燭芯稍作改造，再帶到課堂上演示，學生肯定驚喜連連，大受歡迎。那「吹不熄的蠟燭」要如何製作呢？可能遭遇的困難是什麼？ 要如何克服困難呢？在本示範實驗裡，提出個人的看法，希望對有興趣的老師有所幫助。

示範實驗影片

請按此連結：吹不熄蠟燭的製作（How to Make Magic Relighting Candles），YouTube。

化學示範實驗：用固態燃料錠演示焰色試驗（Flame Test using Solid Fuel Tablets）〔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「用固態燃料錠演示焰色試驗〔I〕」

原理和概念

● 焰色試驗（Flame test）係利用不同的元素受熱產生不同波長的放射光譜（emission spectra），化學上用於檢測某些金屬離子存在的方法。測試樣品以不發光的火焰對元素或化合物加 熱，並觀察顏色的效果。通常，樣品固定在用鹽清洗多次的鉑絲上，有時也用鎳鉻合金絲。有人建議使用棉花棒（cotton swab）或三聚氰胺泡棉（melamine foam）（可用橡皮擦取代泡棉）作為支撐物。本示範實驗有別於上述方法，採用固態燃料錠作為支撐物和加熱源。鈉是在許多化合物中常見的成分或污染物，其 焰色試驗往往支配其他元素，通常用鈷藍色玻璃過濾掉黃色的鈉焰色，而更容易觀看到其他金屬離子。

● 一些常見的金屬及其相應的焰色試驗的顏色，如表一所示：

表一  常見的金屬的焰色試驗顏色
資料來源：Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Flame_test

用固態燃料錠演示焰色試驗（Flame Test using Solid Fuel Tablets）〔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

前言

金屬或金屬鹽類在火焰下加熱，所產生的氣態原子受到激發，會發出特定的可見光。焰色試驗法即是利用發光的顏色，來鑑定特定金屬存在的方法。一般化學實驗室常用的方法可分為白金絲焰色試驗法、甲醇（或乙醇）噴霧試驗法，此處介紹另一種方法－固態燃料試驗法。固態燃料錠原本原本當作露營野炊的加熱源，火力強，容易點燃，焰色明顯鮮豔，而且加熱後不變形，操作容易。經測試，固態燃料錠為很好的焰色試驗加熱源。

示範實驗影片

請按此連結：用固態燃料錠演示焰色試驗（Flame Test using Solid Fuel Tablets），YouTube。

化學示範實驗：竹筒炮的製作（How to Make a Bamboo Cannon）〔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「竹筒炮的製作〔I〕」

原理和概念

● 碳化鈣（俗稱電石，Calcium carbide，CaC₂），與水（H₂O）反應產生乙炔氣體（acetylene, ethyne），其反應相當快速，過程中還放出大量的熱，如反應式[1]所示：

CaC₂(s) + H₂O(l) → C₂H₂(g) + Ca(OH)₂(aq) + heat    [1]

● 乙炔為高爆炸性的氣體，與適量的空氣（適量的氧氣）混合，極易產生爆炸，產物之一為二氧化碳氣體，如反應式[2]所示。乙炔與不充足的氧氣混合，導致不完全燃燒，產物為一氧化碳氣體或黑色碳粒，如反應式[3]或[4]所示。

2C₂H₂(g) + 5O₂(g) → 4CO₂(g) + 2H₂O(g)    [2]

2C₂H₂(g) + O₂(g) → 4C(s) + 2H₂O(g)    [3]

2C₂H₂(g) + 3O₂(g) → 4CO(g) + 2H₂O(g)    [4]