常見消毒液的介紹及居家實作 陳映辛1,*、林亭佑2、江承翰1 國立竹山高級中學國立東華大學cs60006@gm.chsh.ntct.edu.tw n 前言 從2019年入冬以來,流感和新冠肺炎肆虐全球,確診人數屢創新高,雖然衛福部建議大家勤洗手做好基本的防護,但是並非所有環境都能找到水源來洗手,這時候替代品就相對的重要!由於確診病例屢創新高,讓大家搶購消毒用品,只是市面上消毒抗菌品牌爆增,產品琳琅滿目,酒精、次氯酸水、乾洗手液、漂白水等,該如何用?何時用?可以消滅什麼病菌?一般大眾並不是很清楚的知道。本文介紹常用消毒液的消毒原理,並帶大家一起動手實作居家消毒液。 n 常用消毒液簡介 一、酒精 (一)殺菌原理 酒精含有的化學物質是乙醇(CH3CH2OH),酒精的殺菌原理是因為可以讓蛋白質變性,導致細菌的死亡或病毒的失去活性。但是酒精濃度並不是越高越好,市售的95%酒精因為濃度過大,會使細菌、病毒的表面蛋白質急速凝固,形成硬膜,反而無法順利穿透到病菌的內部,因此病菌的內部仍是具有活性的。75%的酒精兼具蛋白質凝固作用和穿透效果,可以完全滲透到細菌、病毒體內,凝固病菌的蛋白質使其失去活性,達到徹底的殺菌功能。研究顯示,只要濃度介於70-78%的酒精都可以達到殺菌99%的效果。 (二)缺點 酒精具備高揮發度性,且味道刺鼻,噴在皮膚上容易帶走角質層上的水分,讓皮膚乾癢、緊繃進而造成過敏、濕疹等皮膚問題,常用皮膚變乾燥及粗糙。具有可燃性,不適合在密閉空間中大量噴灑使用,必須遠離火源,以免造成火災。 (三)使用方法及時機 75%酒精用在手部或是環境周遭、器物上都適用,將少量75%酒精噴在雙手上,手心、手背、指尖、指縫、虎口、手腕等部位要徹底搓一搓,來殺死附著在雙手上的病菌。民眾也可沾取適量酒精,擦拭日常生活中常用的物品,如手機、平板、鍵盤、滑鼠等3C產品,用來殺菌並保持清潔。 二、乾洗手 (一)殺菌原理 市面上乾洗手產品琳瑯滿目,組成成分類型相當多元,大致上主要以酒精、甘油、香精、高分子膠、三氯沙(triclosan)、三氯卡班(triclocarban)等成分組成。殺菌原理最主要還是利用所含的酒精成份使病菌蛋白質變性。乾洗手大部分做成凝膠狀,以減少酒精揮發度,尤其是幼童,建議以含有75%酒精的乾洗手凝膠取代酒精噴霧,以增加安全性。 (二)缺點 市售乾洗手的組成成分過於分歧,添加物太過複雜,所以在殺菌、抗病毒效用上也較難分析;尤其是含有三氯沙成分的產品,美國食品藥物管理局(FDA)及加拿大政府在2017年已經禁止銷售含有三氯沙的產品。所以選購時盡量選擇添加物少的產品。 (三)使用方法及時機 在沒有水源可以清洗雙手的情況下,不得已的折衷手部清潔方式,擠一些在雙手上,手心、手背、指尖、指縫、虎口、手腕等部位要徹底搓一搓,來殺死附著在雙手上的病菌,因為添加物較多,所以皮膚敏感者不建議使用。 三、次氯酸鈉(漂白水) (一)化學性質與特性 漂白水是一種强而有效的家居消毒劑,其主要成分是次氯酸鈉(Sodium hypochlorite, NaClO),能使微生物的蛋白質變質,有效殺滅細菌、真菌及病毒。1787年被法國化學家柏瑟列(Berthollet)將氯氣通入鹼液,製成次氯酸鈉,其反應如式[1]所示。 Cl2(g)+ 2NaOH(aq) → NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O(l) [1] 1820年法國化學家拉巴拉克(Labarraque)將次氯酸鈉當作漂白水來使用;英國化學家達金(Dakin)在第一次世界大戰時,用4%次氯酸鈉溶液幫傷患進行傷口消毒及清創,而他所發明的配方後來被命名為達金溶液(Dakin’s solution)。除了在醫學上的貢獻,次氯酸鈉在我們的生活也同樣扮演重要的角色,游泳池、廁所乃至於免疫系統,都可以發現次氯酸鈉的存在。 (二)缺點 漂白水稀釋前後都有一定的揮發和刺激性,民眾在稀釋及使用時應配戴口罩和手套,並保持在通風的環境下,以防止對皮膚及呼吸道黏膜造成刺激,吸入過多揮發氣體而造成頭暈、嘔吐不適感。漂白水遇熱和光會分解,絕對不要跟酸、氨、胺類成分混合,以免產生有害物質。漂白水與鹽酸反應會放出有毒的氯氣,如式[2]所示,常常在新聞裡看到民眾在大掃除時,將鹽酸和漂白水混用,而造成氯氣中毒。次氯酸鈉與大多數氮化合物反應形成揮發性一氯胺,二氯胺和三氯化氮,其反應如式[3]-[5]所示。因此,使用相關製品時應注意避免混合。 NaClO(aq) +2HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) + Cl2(g) [2] NH3(aq) + NaOCl(aq) → NH2Cl(g) […]
創意化學實驗—親生活環保電池 黃琴扉*、梁騏霖、劉嘉茹 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 *chinf1027@yahoo.com.tw n 前言 環境教育是目前全世界亟欲推行的教育理念,而其中,節能省碳、節能省電的概念更是日常生活中環境教育的重點。能源與供電是近代人類發展與生活進步的重要驅動力,在日常生活中,人們可以利用能源來使冰箱運轉而保存食物,可以使電燈發光而提供夜間照明,也可以利用石油等能源,提供工廠的運作與汽車的驅動;由此可見,能源與供電對現在人類的生活有不可取代的地位。以日常生活中常見的1.5伏特乾電池(碳鋅電池)而言,其可應用於日常生活中的手電筒照明、時鐘及鬧鐘的轉動、小型電動工具的驅動等,然而乾電池屬於一次性電池,用完即需要回收,使用後會造成許多廢棄物的堆積與環境污染,而乾電池中的電解液若使用不當或放置過久,也會滲出鋅殼外層,導致化學物質外漏的危害,另外,鹼性電池使用氫氧化鉀當電解液,雖然可延長使用時間,但使用後仍需要回收,同樣造成廢棄物堆積與環保問題,而鹼性電解液若不小心外漏,更對人體皮膚造成腐蝕等危害。 目前市面上也有販售許多可充電電池,其電壓也維持在1.5伏特左右,使用的便利性與一般乾電池相似,更提供了可充電的優勢,因此降低了廢棄物的產生,也可以再次循環使用,但是其充電來源是採用家用供電系統進行充電,因此仍是耗費了家用供電能源。再者,充電電池的充電時間往往高達6-8小時,因此對於急需用電的民眾來說是非常不方便的,因此仍有可改善的空間。總結上述,目前的乾電池或充電電池,都需要採用化學物質當導電液,乾電池屬於一次性電池,用完即丟,造成廢棄物堆積,也不能重複使用,而充電電池雖然可以充電後再重複使用,但是其充電來源是家用供電能源,因此並沒有達到實際節省能源的功用。 為了提供一個更環保、更省能的電源,許多研究人員,甚至學生的科學覽展都投入了水果電池的研發。然而,綜觀水果電池的各類研究,大多數均嘗試在改良不同金屬片搭配後電壓大小,或利用不同的果汁、搭配不同濃度,進行相關研究報告。換句話說,傳統的水果電池製作方法,都是以不銅金屬片,插在不同的水果上面,進行電壓或電流的測試,其在操作時果汁的汁液會四處流動,而操作完畢後,那顆水果也無法再利用了;於是,每次要製作水果電池時,就必須再切一顆水果,然後弄得到處都是汁液,非常不方便,導致傳統水果電池的推廣性降低,實用性也降低。為了解決上述一系列的問題,本文作者自行開發了全新的「親生活環保電池」,其設計與組裝詳細說明如下。 n 原理和概念 電化學反應的原理如式[1]~[3]所示。 陰極半反應(銅線,正極):2H+(aq) + 2e–→ H2(g) E°(標準還原電位) = 0.00 V [1] 陽極半反應(鋁線,負極):Al(s) → Al3+(aq) + 3e– E°(標準氧化電位) = +1.66 V [2] 電池總反應:2Al(s) + 6H+(aq) → 2Al3+(aq) + 3H2(g) △E°(電位差) = +1.66 V [3] n 裝置之設計與製作 一、 材料和藥品 鋁線(4公尺) 1條、廢棄電線(15公分) 2條、鱷魚夾 4個、廢棄粗銅線(2公尺)1條、菜瓜布(不限顏色) 1塊、廢棄中藥罐(含藥罐蓋子,100 mL) […]