臺灣化學教育

化學示範起始探究與實作：
漂亮結晶的教師示範和學生實作

顧展兆¹、楊水平^2,*
¹國立彰化師範大學科學教育研究所
²國立彰化師範大學化學系
*[email protected]

n  前言

關於混合物的分離，在「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自科學領域課程綱要」中，第四學習階段提到主題「物質的結構與功能（C）」和次主題「物質的分離與鑑定（Ca）」，以及學習內容「Ca-Ⅳ-1 實驗分離混合物，例如：結晶法、過濾法及簡易濾紙色層分析法。」。再者，第五學習階段提到主題「物質的結構與功能（C）」和副主題「物質的分離與鑑定（Ca）」，以及學習內容「CCa-Ⅴc-1混合物的分離過程與純化方法：蒸餾、萃取、色層分析、硬水軟化及海水純化等。」

近年來，臺灣中小學科學教師和學生風靡天氣瓶，其原理主要是樟腦在水與乙醇、硝酸鉀及氯化銨混合溶液內的溶解度會隨著溫度變化。當溫度降低時，樟腦析出羽毛狀的結晶，其結晶形狀實在引人入勝；當溫度升高時，樟腦的結晶溶解。本文作者設計混合物分離方法之一—結晶法—的教材，分為兩階段：(一)教師示範實驗，(二)學生實作實驗。在教師示範方面，規劃影響溶解度的兩項因素：溶劑減少和溫度下降促使晶體析出。(1)前者是使用吹風機快速帶走水分，促使硫酸鎂溶液在大塊玻璃片上快速析出美麗的結晶；和(2)後者是溫度下降促使碘化鉛晶體析出，猶如飄下著「黃金雨」。在學生實作方面，規劃四項結晶方法：(1)硫酸鎂溶液溶劑減少促使結晶析出，製作「窗戶上的雪花」；(2)尿素溶液溫度下降促使結晶析出，觀看尿素美麗針狀結晶的過程；(3)添加晶種到尿素過溶液中促使尿素快速結晶；(4)以溶劑對促使硫酸鎂晶體析出，製作「瓶中生環」；以及一項學生實作的純化苯甲酸的問題解決。本教材的設計重點是藉由教師示範和學生實作，讓學生瞭解結晶法的原理，並欣賞科學之美。

n  教師示範一：溶劑減少促使硫酸鎂結晶

一、  觀看示範影片

影片網址：溶劑減少使硫酸鎂結晶，https://youtu.be/yACeoBZVug0。

二、  事前準備

(一) 材料藥品與器材

大片玻璃（30 cm × 30 cm） 1片、電熱板 1台、燒杯（100 mL） 1個、電子天平 1台、廚房量匙 1組、七水合硫酸鎂（Magnesium sulfate heptahydrate, MgSO₄ž7H₂O） 60克、清潔劑 1瓶、衛生紙 3張、吹風機 1台、刷子（小型） 1支。

圖一：所需器材與藥品

(二) 製備硫酸鎂溶液

1.  稱取60克七水合硫酸鎂和量取40 mL蒸餾水，放在燒杯中混合均勻，用電熱板加熱，如圖二左所示。〘或用廚房量匙取得硫酸鎂和蒸餾水，以3：2的比例混合均勻。〙

2.  在完全溶解後，立即停止加熱，靜置冷卻，備用，如圖二右所示。〘燒杯可移到桌面，靜置快速冷卻。〙

  

圖二：七水合硫酸鎂和水混合（左）；加熱促進溶解（右）

三、  示範過程

1.  用衛生紙沾少許的清潔劑，在乾淨的玻璃上均勻地塗抹一層薄薄的清潔劑，如圖三左所示。〘稍微用力塗抹清潔劑，使之形成薄層。〙

2.  用刷子吸取適量的硫酸鎂溶液，均勻地塗抹於這片玻璃上，如圖三右所示。

 

圖三：先塗抹薄層的清潔劑（左）；後塗抹硫酸鎂溶液於玻璃上（右）。

3.  傾斜地放置這片玻璃在書架上，玻璃塗抹面朝向學生。用吹風機，均勻地吹乾塗抹面上的硫酸鎂溶液，如圖四所示。

圖四：傾斜地放置玻璃片，吹乾硫酸鎂溶液。

4.  仔細地觀察當溶劑揮發時，硫酸鎂結晶的過程和形狀，如圖五所示。

 

圖五：硫酸鎂的結晶，左右兩圖為在兩次不同示範時結晶拍攝的照片

5.  教師透過直播串流媒體以直播方式局部放大硫酸鎂晶體，讓學生近距離觀看結晶的過程和形狀，如圖六所示。

 

圖六：手機直播方式局部放大，讓學生近距離觀看。

n  教師示範二：溫度下降促使「黃金雨」生成

一、  觀看示範影片

影片網址：溫度下降促使碘化鉀結晶，https://youtu.be/kFwTPTAJyEo。

二、  事前準備

(一)  材料藥品與器材

錐形瓶（250 mL） 2個、硝酸鉛（Lead nitrate, PbNO₃） 10克、碘化鉀（Potassium iodide, KI） 10克、錐形瓶（500 mL） 1個、漏斗（7 cm） 1支、濾紙（11-13 cm） 1張、加熱板 1台、透明玻璃瓶（如酒瓶，600 mL以上為佳）、大燒杯（1000 mL，含半杯室溫水） 1個。

(二)  製備碘化鉀溶液

1.  配製約4%硝酸鉛溶液：稱取10克的硝酸鉛，放入一個250 mL的錐形瓶中，加蒸餾水到250 mL的刻度線，搖晃均勻。

2.  配製約4%碘化鉀溶液：稱取10克的碘化鉀，放入一個250 mL的錐形瓶中，加蒸餾水到250 mL的刻度線，搖晃均勻。

3.  混合兩溶液到一個500 mL的錐形瓶中，此時生成金黃色的碘化鉛溶液，如圖七左所示。

4.  加熱錐形瓶中的碘化鉛溶液，直到溶液變成澄清透明。

5.  用漏斗和濾紙，盡快地趁熱過濾熱的溶液到一個透明玻璃瓶（如酒瓶）中，如圖七右所示。

 

圖七：混合硝酸鉛和碘化鉀溶液（左）；趁熱過濾熱的溶液（右）

6.  放置熱的金黃色溶液在保溫箱（簡易的保麗龍箱亦可）中保溫，備用。〘註：此熱的碘化鉛溶液不宜長時間放置，以免冷卻析出晶體，最好在示範前查看是否有金黃色沈澱物出現。〙

7.  取一個大燒杯中，裝入半杯的室溫水，備用。

三、  示範過程

1.  放置裝有熱的碘化鉛溶液之透明玻璃瓶在講台（或示範桌）上，玻璃瓶後面放置一片黑色的塑膠PP板當作背景，如圖八左所示。請學生仔細觀察透明玻璃瓶內的現象變化。

2.  當觀察時，若降溫速率太慢，無法在一分鐘內看到結晶析出，則放置此玻璃瓶於一個大燒杯內，用室溫水快速降溫，如圖八右所示。請學生仔細觀察透明玻璃瓶內的現象變化。

 

圖八：放置玻璃瓶在講台上（左）；放置玻璃瓶於室溫水中快速降溫（右）。

3.  在溫度下降的過程中，金黃色的碘化鉛晶體會從溫度較低的底端開始緩慢地析出，如圖九左所示。

4.  接著，拿起玻璃瓶並搖晃數次促使溫度快速下降，碘化鉛晶體會在整個溶液中析出，如圖九右所示。

 

圖九：碘化鉛晶體開始從底端析出（左）；後來碘化鉛晶體在整個玻璃瓶析出（右）。

5.  取出「黃金雨」的玻璃瓶，並讓學生近距離觀看碘化鉛晶體的形狀。〘註：此「黃金雨」的溶液可以重複使用，不必當作廢棄物處理。〙

n  學生實作一：溶劑減少促使結出「窗戶上的雪花」

一、  材料藥品與器材

玻璃窗戶（大於40 cm × 40 cm） 1片、燒杯（或錐形瓶，100 mL） 1個、電熱板 1台、七水合硫酸鎂（瀉鹽，MgSO₄ž7H₂O） 40克、蒸餾水 35 mL、95%乙醇 15 mL、噴霧罐（60-100 mL） 1個、清潔劑 1瓶、衛生紙 3張。

二、  製備硫酸鎂溶液

1.  稱取40克的七水合硫酸鎂和量取35毫升的蒸餾水，放入一個燒杯（或錐形瓶）中。

2.  加熱促使硫酸鎂溶解，當完全溶解後，停止加熱，如圖十左所示。〘燒杯可移到桌面，靜置快速冷卻。〙

3.  當硫酸鎂溶液冷卻後，加入15 mL的95%乙醇，裝入噴霧罐中，如圖十右所示。〘在加入95%乙醇後，會有明顯地分層。〙

4.  蓋緊噴霧罐的瓶蓋，搖晃均勻，備用。〘使用前，需要搖晃均勻。〙

 

圖十：加熱硫酸鎂溶液促進溶解（左）；硫酸鎂溶液裝入噴霧罐中（右）

三、  溶劑減少促使結出「窗戶上的雪花」

1.  用清潔劑和水，擦拭窗戶上的玻璃使之乾淨。

2.  用衛生紙沾少許的清潔劑，在乾淨的窗戶玻璃上均勻地塗抹一層薄薄的清潔劑。〘稍微用力塗抹清潔劑，使之形成薄層。〙

3.  在噴灑之前，搖晃噴霧罐使硫酸鎂溶液和乙醇混合均勻。

4.  立即均勻地噴灑混合溶液在窗戶的玻璃上，如圖十一所示。

圖十一：均勻地噴灑硫酸鎂溶液在窗戶的玻璃上。

5.  仔細地觀察當溶劑揮發時，硫酸鎂結晶析出的過程和形狀，如圖十二所示。

 

圖十二：硫酸鎂結晶的過程，隨時間變化結晶顆粒越來越大。

6.  近距離觀看硫酸鎂結晶析出的過程和形狀，如圖十三所示。

 

圖十三：近距離觀看硫酸鎂的結晶形狀（針狀晶體）

7.  若使用較稀的硫酸鎂溶液或不加乙醇，則析出的結晶呈現雪花狀，但是需要較長的結晶析出，如圖十四所示。

 

圖十四：近距離觀看硫酸鎂的結晶形狀（雪花狀晶體）。

n  學生實作二：溫度下降促使尿素結晶

一、  材料藥品與器材

尿素（Urea, (NH₂)₂CO） 30克、蒸餾水 15 mL、錐形瓶（125 mL） 1個、樣品瓶（長圓型，容量7-8 mL） 1瓶、量筒（25 mL） 1支、電熱板 1台、坩鍋夾 1支、金屬鑷子（或衛生筷） 1支（1雙）。

二、  製備75%尿素溶液

1.  稱取30克的尿素並量取15毫升的蒸餾水，放入一個錐形瓶中，搖晃使之混合均勻。此時尿素的質量百分比為75%。

2.  用電熱板，加熱使尿素固體完全溶解。當完全溶解後，立即停止加熱，如圖十五左所示。

3.  用坩鍋夾或合適的工具，夾住錐形瓶的頸部，以大瓶口對著小瓶口的方式，小心地趁熱倒入尿素溶液到樣品瓶中。這尿素溶液大約可裝5-6個樣品瓶（約八分滿），分給每組或每人一瓶。

4.  蓋緊的瓶蓋，放在熱水浴中，備用，如圖十五右所示。

 

圖十五：尿素固體完全溶解（左）；樣品瓶放在熱水浴中備用（右）

三、   溫度下降促使尿素結晶

1.  在實作前，若樣品瓶內有出現尿素結晶，用沸水浴加熱使結晶完全溶解或幾乎溶解。

2.  用金屬鑷子（或衛生筷），取出一瓶樣品瓶（裝有熱的75%尿素溶液），放置在桌上，如圖十六所示。

 

圖十六：沒有尿素結晶在樣品瓶中（左）；若有結晶出現，用廢水浴加熱使之溶解。

3.  仔細地觀察尿素結晶的過程和形狀。〘若短時間內沒有出現結晶，偶而搖晃促使結晶出現。一旦出現微小結晶，立即停止搖晃。〙

4.  放置樣品瓶在手機的手電筒的燈光上，仔細地觀察尿素結晶的過程和形狀，如圖十七所示。

  

圖十七：觀察尿素結晶的過程和形狀（左和中）；局放大的結晶（右）

5.  放置樣品瓶在一般手電筒的燈光上，仔細地觀察尿素結晶的過程和形狀，如圖十八所示。

 

圖十八：觀察尿素結晶過程和形狀（左）；局部放大的結晶（右）

6.  本樣品瓶的尿素溶液可重複使用。用沸水浴加熱使尿素晶體完全溶解或幾乎完全溶解，用金屬鑷子（或衛生筷）從沸水浴中取出，重複步驟2-6。

n  學生實作三：添加晶種促使尿素結晶

一、  材料藥品與器材

尿素（Urea, (NH₂)₂CO） 25克、蒸餾水 25 mL、錐形瓶（125 mL） 1個、樣品瓶（長圓型，容量7-8 mL） 1瓶、量筒（25 mL） 1支、電熱板 1台、坩鍋夾 1支、微量藥匙 1支。

二、  製備50%尿素溶液

1.  稱取25克的尿素並量取25毫升的蒸餾水，放入一個125 mL的錐形瓶中，搖晃使之混合均勻。此時尿素的質量百分比為50%。

2.  用電熱板，加熱使尿素固體完全溶解，當完全溶解後立即停止加熱，如圖十九左所示。

3.  用坩鍋夾或合適的工具，夾住錐形瓶的頸部，以大瓶口對著小瓶口的方式，小心地趁熱倒尿素溶液到樣品瓶中。這尿素熱溶液大約可裝5-6個樣品瓶（約八分滿），分給每組或每人一瓶。

4.  蓋緊瓶蓋，靜置冷卻，備用，如圖十九右所示。

 

圖十九：加熱使尿素固體完全溶解（左）；裝有熱的尿素溶液樣品瓶（右）

三、   添加晶種促使尿素結晶

1.  分別取一瓶尿素晶體和一瓶裝有50%尿素溶液的樣品瓶，如圖二十左所示。

2.  加入非常少量的尿素晶體（當作晶種）到樣品瓶中，如圖二十右所示。

 

圖二十：右側瓶裝尿素溶液（左）；加入尿素晶體到尿素溶液中（右）

1.  在加入尿素晶體後，立即蓋緊瓶蓋。

2.  仔細地觀察尿素結晶的過程和形狀。〘若短時間內沒有出現結晶，以間斷地搖晃方式促使結晶出現。一旦結晶出現，立即停止搖晃。〙

3.  利用手電筒從旁邊照射，有利於觀察和拍攝晶體形成的過程和形狀，如圖二十一所示。

  

圖二十一：觀察尿素結晶的過程和形狀。

4.  放置樣品瓶在手機的手電筒的燈光上，仔細地觀察尿素結晶的過程和形狀，如圖二十二所示。

 

圖二十二：放置樣品瓶在手機的燈光上，觀察結晶的過程和形狀。

5.  本樣品瓶的尿素溶液可重複使用。用沸水浴加熱使尿素晶體完全溶解，用金屬鎳子（衛生筷）取出，添加晶種到尿素溶液中，重複步驟2-4。本樣品瓶重複次數有限，若加入尿素晶體過多會造成尿素溶液形成飽，則不需添加晶種熱溶液就會析出晶體。

n  學生實作四：溶劑對促使「瓶中生環」

一、  材料藥品與器材

七水合硫酸鎂（Magnesium sulfate heptahydrate, MgSO₄ž7H₂O） 20克、蒸餾水 17.5 mL、錐形瓶（125 mL） 1個、樣品瓶（長圓型，容量7-8 mL） 6瓶、量筒（25 mL） 1支、電熱板 1台、坩鍋夾 1支、乙醇（95%） 20 mL、PE滴管（3 mL） 1支、金屬鎳子 1支、衛生筷 1雙。

二、  製備硫酸鎂溶液

1.  稱取20克的七水合硫酸鎂並量取17.5毫升的蒸餾水，放在錐形瓶中混合均勻。

2.  用電熱板，加熱促使硫酸鎂固體完全溶解，當完全溶解後停止加熱，如圖二十三右所示。

3.  用坩鍋夾（或合適的工具），夾住錐形瓶的頸部，以大瓶口對著小瓶口的方式，小心地趁熱倒入硫酸鎂溶液到樣品瓶中。這硫酸鎂溶液大約可裝5-6個樣品瓶（約六分滿即可），分給每組或每人一瓶。

4.  蓋緊的瓶蓋，靜置冷卻，備用，如圖二十三左所示。

 

圖二十三：加熱七水合硫酸鎂和蒸餾水（左）；可裝5-6個樣品瓶（右）

三、  溶劑對促使「瓶中飄雪」

1.  分別取一瓶95%乙醇和一瓶裝有硫酸鎂溶液的樣品瓶，如圖二十四左所示。

2.  用PE滴管，吸取1-2 mL的95%乙醇，逐滴地慢慢滴加乙醇到樣品瓶的中央位置，如圖二十四右所示。

 

圖二十四：右側瓶裝乙醇，左側瓶裝硫酸鎂溶液（左）；滴加乙醇到硫酸鎂溶液中（右）

3.  乙醇與硫酸鎂溶液之間會形成界面，仔細地觀察硫酸鎂結晶的過程和形狀，如圖二十五所示。

   

圖二十五：在乙醇層的下方出現硫酸鎂晶體。

4.  利用手電筒照射，有利於觀察和拍攝硫酸鎂結晶的過程和形狀，如圖二十六所示。

  

圖二十六：用手電筒照射，觀察硫酸鎂結晶的過程和形狀。

5.  當觀察硫酸鎂結晶時，若短時間內沒有晶體析出，則搖晃促使結晶出現，如圖二十七所示。〘一旦結晶出現，立即停止搖晃。〙

  

圖二十七：搖晃促使硫酸鎂結晶，出現晶體排列凌亂。

6.  這樣品瓶的混合溶液可重複使用。在沸水浴中加熱，使尿素晶體完全溶解，用金屬鑷子（或筷子）從沸水浴中取出，重複步驟2-5。

n  學生實作五：問題解決

一、  情境問題

一位學生不慎打翻裝有苯甲酸（Benzoic acid, C₆H₅COOH）的藥瓶，粉末狀的苯甲酸灑落地面，他細心地收集苯甲酸在一個小燒杯中，卻含有少量的灰塵污染物，稱重為0.5053克。這位學生試圖利用結晶和過濾的方式來純化苯甲酸，以獲得較純的苯甲酸。若你是這位同學，你要如何解決這問題？

二、  網路搜尋溶解度

事先網路搜尋資料，苯甲酸對水的溶解度：1.7 g/L (0℃)、2.7 g/L (18℃)、3.44 g/L (25℃)、5.51 g/L (40℃)、21.45 g/L (75℃)、56.31 g/L (100℃)。由此資料得知，在25℃時，每100 mL的水溶解0.344克苯甲酸，在75℃時，每100 mL的水溶解2.145克；在25℃時，每50 mL的水溶解0.172克，在75℃時，每50 mL的水溶解1.072克。

三、  藥品與器材

不純的苯甲酸（含少量的灰塵） 0.5053克、燒杯（50 mL） 1個、錐形瓶（125 mL） 2、藥匙 1支、漏斗（6 cm） 1支、迴紋針 1支、濾紙（110 mm） 1張、蒸餾水 100 mL、金屬坩堝夾 1支、電熱板 1台，主要的藥品與器材如圖二十八所示。

 

圖二十八：主要的藥品與器材

1.      取0.5053克的不純苯甲酸，放入一支125 mL的錐形瓶，加入50.0 mL的蒸餾水。

2.      放在電熱板上加熱，直到苯甲酸完成溶解，如圖二十九所示。

 

圖二十九：加熱到水苯甲酸完成溶解

3.      用坩堝夾夾住錐形瓶的頸部，趁熱過濾此熱溶液到漏斗內的濾紙，如圖三十所示。

 

圖三十：趁熱過濾（左），濾紙上的不純物（右）。

4.      靜置錐形瓶，直到熱溶液降溫到室溫。觀察結晶出現的情形，如圖三十一所示。

 

圖三十一：降溫過程的結晶（左），降到室溫的結晶（右）。

5.      利用重力過濾，收集苯甲酸晶體，如圖三十二所示。

 

圖三十二：重力過濾（左），含有水的苯甲酸晶體（右）。

四、  實驗結果

1.      靜置隔天，獲得乾的苯甲酸晶體重量為0.3468克，回收率約為69%。

2.      苯甲酸的晶體形狀為針狀，如圖三十三所示。

 

圖三十三：苯甲酸在水中的晶體和苯甲酸乾的晶體

n  實驗注意事項

l  製備尿素溶液完成後，有些示範和實作應該盡快進行，避免溫度下降時晶體析出。

l  當製備熱溶液時，例如碘化鉛溶液和尿素溶液，必須小心地移轉溶液避免燙傷。

l  有些溶液在示範後可重複使用，勿以廢液處理，避免浪費。

l  若碘化鉛溶液欲以廢液處理，應遵照廢棄物傾倒指示進行廢液處理。硫酸鎂溶液和尿素溶液對環境無害，可用大量的流水沖掉。

n  原理和概念

一、  溶劑減少促使結晶

硫酸鎂通常以水合硫酸鎂的形式（MgSO₄·nH₂O）出現，n在1～11之間。最常見的是七水合硫酸鎂（MgSO₄·7H₂O），稱為瀉鹽，是具有許多傳統用途的家用化學品，包括沐浴鹽。本實驗使用MgSO₄·7H₂O，其對水的溶解度（100 mL水）為：無水硫酸鎂：26.9 g（0℃）、35.1 g（20℃）、50.2 g（100℃）；而七水合硫酸鎂對水的溶解度為113g（20℃），其對乙醇微溶。

本實驗使用七水合硫酸鎂，在20℃下，其飽和溶液的質量百分比為53.1%（20℃）。本實驗使用溶液的質量百分比為60.0%。由於硫酸鎂加熱易形成過飽和溶液，因此在示範和實作的過程不易出現結晶。硫酸鎂溶液添加少量乙醇的主要的目的是當乙醇揮發時可以帶水水分，加速水分的蒸發，當溶劑減少時可以快速地觀察到硫酸鎂晶體在玻璃上析出，看起來好像「窗戶上的雪花」。

二、  溫度下降促使結晶

多數物質會隨溫度上升而其溶解度增加，隨溫度下降而下降。本示範實驗選用碘化鉛作為示範的結晶析出物，透過溫度下降促使碘化鉛溶液析出黃金色的晶體。碘化鉛的合成方法是利用硝酸鉛與碘化鉀進行置換反應，其反應如式[1]所示：

Pb(NO₃)₂(aq)+ KI(aq) → KNO₃(aq) + PbI₂(s)    [1]

在示範前，需要加熱碘化鉛沉澱物的溶液，當溫度上升時其溶解度增加而使得碘化鉛溶液呈現澄清透明。在示範時，在溫度下降的過程，碘化鉛的溶解度下降使得晶體緩慢析出，產生金黃色晶體猶如「黃金雨」的效果。

在不同溫度下，尿素對100 mL水的溶解度為108 g（20℃）、167 g（40℃）、251 g（60℃）、400 g（80℃）、733 g（100℃）。由上述數據得知，尿素對水的溶解度隨溫度變化其溶解度變化量非常大。在學生實作時，在短時間就看到大量晶體的產生而達到較佳的效果。尿素晶體的形狀呈現長針狀，其晶體成長過程令人驚艷。

三、  添加晶種促使結晶

根據尿素其對水的溶解度，尿素在不同溫度下的飽和溶液之質量百分比，51.9%（20℃）、62.5%（40℃）、71.5%（60℃）、80.0%（80℃）、88.0%（100℃）。亦有文獻（PubChem）提到尿素對水的溶解度（25℃）：545000 mg/L，亦即54.5 g/100 mL。在25℃下，尿素飽和溶液的質量百分比為35.3%。

本實驗配製尿素溶液的質量百分比為50%，在20℃下，此尿素溶液為過飽和溶液（文獻指出飽和溶液為35.3%）。由於此溶液以加熱方式促進溶解，容易使尿素溶液成為過飽和溶液。過飽和溶液可以添加尿素晶種促使尿素結晶析出。

四、  溶劑對促使結晶

由於有時找不到令人滿意的單一溶劑進行再結晶，因此使用溶劑對（solvent pairs）或混合溶劑（mixed solvents,）是其方法之一。使用一對溶劑進行再結晶，可以先溶解晶體在較加的溶劑中，然後添加較差的溶劑到熱的飽和或未飽和溶液中，直到變得渾濁為止；若添加較差的溶劑到冷的過飽和溶液，出現多量的結晶為止。溶劑對的選擇必須是兩種溶劑為互溶，常用的溶劑對為：水‒乙醇、水‒甲醇、水‒乙酸、甲醇‒乙醚；甲醇‒二氯甲烷、乙醚‒丙酮。

本實驗使用的硫酸鎂溶液加熱促進溶解，容易形成過飽和溶液。添加乙醇（乙醇為較差的溶劑）到硫酸鎂過飽和溶液（水為較加的溶劑），而形成溶劑對，因而促使硫酸鎂結晶析出，製作「瓶中生環」的效果非常明顯。

n  結語

天氣瓶吸引中小學科學教師和學生的主要原因是當溫度降低時，樟腦析出漂亮的羽毛狀晶體，結晶形狀實在令人驚艷。天氣瓶是利用結晶法的溫度下降使純物質從混合物分離出來，除此之外，結晶法還利用溶劑減少、添加晶種及溶劑對等方式從混合物來分離純物質。本教材規劃兩階段：(一)教師示範實驗，(二)學生實作實驗。這兩階段我們成功測試結晶法的這四種方式產生漂亮的結晶，修飾或設計「黃金雨」、「窗戶上的雪花」、及「瓶中生環」等實驗以吸引學生學習結晶法的興趣，以作為中學教師教學的參考。本教材期望藉由教師示範和學生實作，讓學生瞭解結晶法的原理，並欣賞科學之美。

n  參考資料

1.   How to Paint With Epsom Salt，https://www.ehow.com/how_5701668_paint-epsom-salt.html

2.  中學化學示範實驗Chemical Demonstrations: 沉澱現象—透明溶液變不同顏色的沉澱http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/26626

3.  尿素https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_CN_CB5853861.htm

4.  如何在 Facebook 進行現場直播？https://www.facebook.com/help/iphone-app/1636872026560015?helpref=platform_switcher&rdrhc

5.  如何在Instagram上開始直播https://www.facebook.com/help/instagram/292478487812558?helpref=hc_fnav

6.   Magnesium sulfate, https://en.wikipedia.org/wiki/Magnesium_sulfate.

7.  Urea, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Urea.

8.  Urea, PubChem, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Urea.

9.  Recrystallization (chemistry), https://en.wikipedia.org/wiki/Recrystallization_(chemistry).