國立中央大學高中寒假化學營隊: 無機化學

顯示具有 無機化學 標籤的文章。顯示所有文章

2012年7月31日星期二

【照片分享】化學營 ─ 多采多姿的金屬

晚上8:49 2012, 化學營, 無機化學, 照片分享 No comments

此為第二次梯次的課程，若是要觀看課程內容，可前往以下連結位置：

【課程紀錄】化學營 ─ 多采多姿的金屬

以下則為第二梯次同學活動的照片，以提供下載收藏！

[圖1.1] 鈉金屬的橫切面和外表大不相同，是發出金屬光澤的喔！

[圖1.2] 將鈉金屬丟入水中，產生氫氣，發出爆鳴聲！

[圖1.3] 管老師正在講解噴燈的正確用法，若是出現橘紅色火焰，

就是非完全燃燒喔！

[圖1.4] 在燃燒匙中放入金屬粉末，使用噴燈燃燒，

會有很不一樣的現象喔！

[圖1.5] 看似發紅的鐵粉，似乎已經沒有反應，但是放入水中....

會因為活性較大，可搶走水分子的「氧」，進行燃燒！

[圖1.6] 和鐵粉很大的不一樣，鎂在空氣中燃燒就會放出大量的光芒，

也是仙女棒的原料之一喔！

[圖1.7] 換各位同學親自來試看看喔！

[圖1.8] 不錯不錯！動作十分標準！

[圖2.1] 現在要製作的是「奈米鐵」

[圖2.2] 使用「草酸鐵」不斷的加熱，就可以囉！

[圖2.2] 將製作完成的奈米鐵灑落在鋁箔紙上，

點點的星火！真的是滿好看的！

[圖2.3] 別小看這些小火焰，一不小心也會釀成災害的！

[圖2.4] 造成這樣的原因是因為，接觸面積變大了！

鐵與空氣快速摩擦而形成高溫燃燒！

[圖2.5] 若是將草酸鐵烤得越「乾」，得到的效果也會越好！

[圖2.6] 在奈米等級之下，有些物質就會產生不一樣的現象喔！

[圖2.7] 最後，管老師再向大家複習一下各金屬的特性喔！

[圖2.8] 這是今天早上製作的海底世界！

[圖2.9] 今天上課看到很多平常看不到的金屬吧！

其實這些金屬都在日常生活中被我們應用著！要仔細觀察，

一定會有許多驚人的表現喔！

從有機化學談到無機化學，一定要提到這超厲害的週期表，其實，週期表並不是由一位科學家獨自發明的，在很久很久以前有許多的科學家根據當時發現的元素，試圖找尋出一個有規律的方式，將大家都組合起來，很可惜的是，並沒有正確的週期表出現。一直到了俄國科學家「門得列夫」的誕生，利用個元素之間的質量比較，才將各元素完整的組合起來！但是，在其中仍有少許元素放置錯誤的情形。之後，由「莫色勒」以質子述的方式解決的上述的問題，再經由些許的修正，大致上已成為現在ˇ大家所看到的週期表！

介紹完週期表的始末，就要從週期表出發，談談什麼是無機化學，由師大化學系李位仁教授向各位介紹週期表當中的特色，在大自然中或者是生活當中，到底有多少的事件是和無機化學是有關係的呢？在之前，我們時常討論許許多多管於有機化學當中的各式各樣變化，但是大家卻忘記了，讓這世界充滿絢爛的光彩以及驚奇的變化，有絕大部分都是無機化學的功勞喔！而且，別看金屬只會發冷冷的銀色光芒，當給予適當的能量之後，所綻放出來的光芒更是有別於銀色光芒的燦爛！不管是理論課程的部分，或是實際操作實驗的部分都要讓大家體會到在不同狀態下金屬的變化。

[圖1.1] 這次課程是由李位仁教授來替大家交紹：
什麼是無機化學！

[圖1.2] 利用漫畫來理解原來第一族元素(1A)
的各項特性，並且我們知道，同族之間，
各元素皆有相似的性質！

[圖1.3] 在介紹元素的外圍電子性質時，
貼心的使用黑板解釋！

[圖1.4] 最後再以鐘乳石以及各式各樣的生活例子，介紹無機化學的應用！

最後，要記得李位仁教授的提醒，今天介紹的部分只是無機化學的冰山一角而已，如果想要知道更多的內容，則必須投入更多的時間喔！

一樣的，聽完理論性的內容之後，要讓各位同學體會到，到底金屬有多們的繽紛色彩和神奇的地方！從國中階段到現在，其實我們接觸過很多的無機化合物，例如：硫酸銅、氯化亞鈷、氯化鉀以及氯化鐵等含有金屬的化合物，從外觀來看，會發現，每一項化合物都有屬於自己的顏色！這次的趣味科學實驗當中，就是要利用這樣的特行，以及「水玻璃」的性質，來製造出海底世界般的主要情景！是因為，金屬離子化合物容易融於水中，但是，不溶於「水玻璃」之中，因此在加有水的水玻璃之中，原本的水玻璃會形成一個保護膜，包圍金屬離子化合物，但是，又因為有加水，離子化合物又溶解！在這一來一往之間，形成了海底世界，大家可以明顯地觀察到變動的過程喔！

[圖2.1] 將水玻璃與水混合！搖晃均勻之後即可加入離子化合物囉！

[圖2.2] 小心且隨心所欲地加入小玻璃瓶當中！

[圖2.3] 加完金屬離子化合物之後，會發現，
海底世界已經漸漸地形成囉！

[圖2.4] 把瓶蓋蓋緊之後，就可以會去慢慢觀察囉~

[圖2.5] 慢慢的讓他成長囉~

[圖2.6] 看看！是不是很像神奇的海底世界!!

[圖2.7] 等到確定長得夠高之後，加水加滿，
再使用特殊的膠膜將瓶蓋封住！

當然，還不只有上述這些「緩慢的」反應，別忘記了！還有「燃燒」這個強烈的氧化反應！還記得教授之前說的，每個金屬在燃燒的時候，都有屬於自己的顏色嗎?!現在就讓大家體會一下！

[圖3.1] 當鐵粉燃燒的時候，會發出紅色的細微火焰，
這也是因為，是鐵粉的因素，才會有這樣的現象喔！

[圖3.2] 這是燃燒鎂粉，會放出超級亮眼的光芒，
而且將發出亮光的鎂粉放入水中，依舊可以看見在水中出現火焰的出現，
這是因為，鎂搶氧氣的能力很強，可以將水分子當中的氧原子搶走！
達到氧化反應的結果！

[圖3.3] 燃燒鎂帶會有像燃燒鎂粉的耀眼光芒，但是，
卻不會有像仙女棒的火化四射的感覺！

因為將鈉塊放入水中的實驗，太令人害怕，就沒有做到紀錄....有點可惜！不過對於各位同學來說應該是「印象深刻」吧！

除了給適當的能量之外，我們是否可以像是魔法師一樣，在空中立刻變出燦爛的火花呢？當然是可以！最直接的想法就是，鐵塊不能燃燒，但是鐵粉在給予是當的能量之後，就可以燃燒；鐵粉不會在空氣中燃燒，那有什麼等級的鐵粉可以在空氣當中燃燒呢？當然是有的！也就是前幾年很火紅的「奈米」鐵粉！當形成奈米鐵粉時，將它倒在空氣中，會因為與空氣產生摩擦，而形成細微火花！這就是魔術師的秘密！

[圖4.1] 這就是我們這次製作奈米鐵粉的反應式！
以草酸鐵為原料，而形成奈米鐵的產生！這些過程看似複雜！
但是在實驗操作起來，充滿趣味性！表演起來也很酷喔！

[圖4.2] 這就是這次的產物，草酸鐵(黃色粉末)

[圖4.3] 使用噴燈加熱時，必須要不停地在試管內攪拌，
會發現，原本的鮮黃色開始漸漸地變黯淡！

[圖4.4] 一定要不停地攪拌，才能使反應物反應完全喔!!

[圖4.5] 組員之內也要好好的分工喔！才會讓實驗更為順利！

當反應完成之後，將塞子塞住試管！等試管冷卻之後，就可以像魔術師一樣，在空中製造出火花的效果囉!!!

最後，別忘記李位仁教授今天提醒的，在化學的世界當中，沒有任何東西是例外！因為，每一個物質都有屬於它自己的特性，要好好地了解他們喔！而不是，利用背誦的技巧來認識化學喔！

【課程紀錄】各式金屬陽離子的鑑定

晚上8:32 2012, 無機化學, 課程紀錄 No comments

金屬離子會因為和其他物質產生沉澱或是形成錯離子，而有許多繽紛的色彩，我們亦可以利用這樣的性質，對於未知的金屬容易進行簡單的分析！

今天是無機化學課程的最後一個部分，從一開始提到的"凡是有機化學之外，全部都是無機化學的範疇之一"，當然，金屬就是無機化學裏頭重要的一個角色，我們如何利用之前所學到的知識，再經由搭配組合的過程中，創造出一套分析的技巧！這一點，就是今天的課程主軸，每個人都可以利用今天的金屬性質探究出來的結果，研發出一套分析的流程喔！

在化學的世界當中，最容易觀察到物質的特性，即是藉由比較不同物質之間的活性，金屬也是相同。比較活潑的金屬(活性大)時常搶進所有的風采，使大家都圍繞在他的身邊，使得比較安靜的同學(活性小)孤零零一個人，這樣的情況我們稱之為「金屬取代」。這樣的表現和之前學到的氧化還原的性質也是大有關係喔！

[圖1.1] 將各式各樣的金屬擺放至濾紙上，在濾紙上有錫、鎳、鐵、銅、鋁

[圖1.2] 在滴上氯化亞錫的溶液，會發現.....事情變得不樣了！

[圖1.3] 有發現，某些金屬之界線慢慢的消失，
取而代之的是一點一點的銀白色物體嗎？

[圖1.4] 如果置放的時間夠久的話，會發現有類似雪花的紋路出現！

[圖1.5] 這是另一個比較金屬活性的實驗

由[圖1.5]由左而右分別是：銅→鎳→鋁→鎂，觀察可知，只要將「鎂帶」放入稀鹽酸當中立刻產生量的氣泡，沒有錯，那些氣泡就是氫氣，如果可以將氫氣蒐集起來的話，就可以利用之前所學到的氫氣檢測法囉！(按我見參考資料一)這時候有很多同學提到其三支試管都沒有任何反應啊！！並不是說其他三支試管沒有任何反應，而是「反應比較緩慢」，並不如同鎂帶接觸到稀鹽酸一般來的迅速！

不知道大家對於小時候常聽說，因為水源頭重金屬的汙染，而得到許多怪異的疾病新聞時，會去想說到底是用什麼方式檢測出，是何種重金屬的污染嗎？現代的分析技術已經有了儀器可以直接測出這些重金屬，但是在之前的化學家可沒有這麼的幸福，他們通常都會利用經驗累績出來的知識，經過一道道的分析手續而得到結果喔！就如同今天的實驗一樣的分析方式！

因此，我們今天的分析方式又稱為「古典分析」，在這個實驗當中會藉由個金屬對於各式各樣試劑的不同反應(現象)，而達到我們所要求的鑑定效果。這樣的方式可以省下一筆遺棄的經費，在一般的實驗室當中也可以達到目的喔！但是，如此一來，設計屬於自己的分析流程就會格外的重要了！