July 5, 2012

2012.07.04 台北市民生國中 酸鹼的繽紛世界

今天是第一次帶國中生做實驗,開心 也值得紀念
上次是大一升大二的暑假幫講師帶高中生做實驗
真的很喜歡從事教育的工作,
無論是帶國.高中生做實驗
或是帶國小生演戲
或幫托兒所佈置教室

言歸正傳吧~
今天的實驗室可以在家玩的實驗唷!
有興趣的朋友,可以自己在家玩,或是帶小朋友玩

今天的對象是: 7.8年級的國中生 (8年級有學過酸鹼)

觀念講解:
酸 鹼
阿瑞尼斯 釋放氫離子H+ 釋放氫氧離子 OH-
布朗斯特-羅利 提供質子 H+ 接受質子
例如 硫酸.醋酸.鹽酸.碳酸 氫氧化鈉,碳酸鈉

實驗講解:
器材:
公用桌: 標準液: pH= 1, 4, 7, 10, 13
指示劑: 廣用指示劑 , 紫高麗菜汁 (可用葡萄汁代替,含有花青素都可)
樣品: 食用醋 雪碧 沙拉脫水 水晶肥皂水 蘇打水 鹽水
共13個燒杯和滴管

準備工作: 將紫高麗菜汁撕碎,越細越好,可用玻棒攪碎,加水
將標籤黏在滴管頭,並且示範怎麼使用滴管,用力壓扁後,取溶液,再將滴管倒置,讓溶液集中在滴管頭

Part I: 指示盤

紫高麗菜汁 廣用指示劑 試樣+廣用指示劑
A A+紫高麗菜汁 A+廣用指示劑 食用醋+廣用指示劑
B B+紫高麗菜汁 B+廣用指示劑 雪碧+廣用指示劑
C C+紫高麗菜汁 C+廣用指示劑 沙拉脫水+廣用指示劑
D D+紫高麗菜汁 D+廣用指示劑 水晶肥皂水+廣用指示劑
E E+紫高麗菜汁 E+廣用指示劑 蘇打水+廣用指示劑
鹽水+廣用指示劑




Part II 試著做出三色塔
1. 桌子要平
2. 杯子推疊的方法
3. 倒入指示劑時,不可以太大力,讓溶液慢慢流下
4. 要考慮會酸鹼中和




<<範例>> 五色塔
先疊好 最下層=第五層 加入約5 cc E=NaOH水溶液
第四層 2 cc D= pH10標準液
第三層 1 cc C= pH7標準液
第二層 0.5 cc B = pH4 標準液
第一層 0.2 cc A = HCl 水溶液
再用高麗菜汁從上到下 像香檳塔倒下



<<討論>>
1. 為什麼會變色?
因為紫高麗菜含有豐富的花青素,而花青素是水溶性色素,其顏色會隨著pH值而改變,當pH由1逐漸提高到13時,其顏色會由紅,藍紅,紫,藍,綠,黃。生活中,含有花青素的蔬果有葡萄、櫻桃、蔓越莓、藍苺、草莓、蘋果、紅鳳菜、紫地瓜、紫高麗菜…等,所以都可以用這些材料試著在家玩這個實驗。

如下圖所示,當左邊的分子遇到鹼會釋放出氫離子,就會改變結構得到中間的分子,在繼續加鹼又會在是放出氫離子,又會改變結構得到右邊的分子,不同結構會有不同顏色!




2. 什麼條件下才會變色?
pH值是可以表示氫離子濃度, pH = -log[H+]
例如: HA ↔ H+ + A-
Ka=酸的解離常數= [H+][A-]/[HA]
Ka與氫離子濃度成正比
pKa= -log Ka
當pH< pKa-1 或 pH > pKa+1 就會變色!

3. 為什麼會有顏色?
當物質吸收光線後,都會有特定能量被電子吸收。電子吸收光能後,發生躍遷,所以電子會從基態激發到激發態,當某波段的光被吸收,我們就會看到互補光的顏色 ,當藍色光被吸收後,就會看到紅色的溶液。花青素是有機共軛化合物,結構中含有苯環,而苯環中含有π電子,可以自由流動在苯環中,而有不同的共振式, 吸收不同波段的光,而顯現出不同的顏色。

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