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