蠟燭的化學史 The Chemical History of a Candle 作者：Michael Faraday（麥可‧法拉第） 譯者：胡景瀚*、林奕秀 國立彰化師範大學化學系 *chingkth@cc.ncue.edu.tw 第六章　呼吸作用與蠟燭燃燒之類比 各位來到皇家有位聽眾送我兩支日本來的蠟燭，這些蠟燭是用之前上課提到的物質做成的。你看，這兩支日本蠟燭比法國蠟燭更精緻，從外觀看來是高檔的奢侈品。古怪的是，它們是空心蠟燭。亞干先生就是利用這種特殊的方法，創造出實用的油燈。這些來自東方的禮物，其材質隨著時間變化，表面漸漸失去光彩，黯然失色。但只要用一塊乾淨的布或絲質手帕，磨擦蠟燭表面，便能打亮上面裝飾的小皺摺和花紋，輕易地恢復它們原有的美麗色彩。這裡有兩根蠟燭，我擦亮其中一支，另一支留著不擦，你就能清楚看到兩者的差別；但只要同樣地磨擦，另一支也可以恢復漂亮的樣子。仔細觀察，日本的鑄模蠟燭比我們這邊的蠟燭更接近圓錐形。 上次演講我談到很多關於二氧化碳的事。我們從石灰水實驗中發現，當蠟燭或油燈上的蒸氣落入裝著石灰水的瓶子，澄清石灰水（我已經說明過調配的方式，你可以試著做做看）會變成白色混濁，那就是石灰質，存在於貝殼、珊瑚，以及地球上的各種岩石和礦物之中。但是我還沒完全告訴你二氧化碳的化學性質呢！讓我們一塊兒來研究這個主題吧。 我們曾經檢查過蠟燭燃燒所釋放的水，並分析其中所含的元素；現在讓我們來看看蠟燭燃燒產生的二氧化碳，它的元素是從哪裡來的？其實只要幾個實驗，我們就可以讓這些元素現形。我想你還記得，當蠟燭燃燒不完全時，會產生黑煙；但如果燃燒順利，就不會有煙產生。蠟燭的亮度由點燃的煙霧所決定。有個實驗可以證明這點：只要煙在燭焰中被點燃，它就會放出美麗的光芒，也不會產生黑色微粒。現在我要來製造出強烈的火焰。我在海綿上沾一點松節油。你看見煙霧大量升起、飄散到空氣中。記好了，從蠟燭得到的二氧化碳，就是來自這種煙。 n  二氧化碳中含有碳和氧 為了讓你看清楚，我會把燃燒松節油的海綿丟入充滿氧氣的燒瓶，現在，煙霧完全被消耗掉了。這是我們實驗的第一部分，接下來呢？松節油燃燒，進而產生碳粒飛散在空中，這些碳粒在氧氣中被完全燃燒掉；藉著這個簡單的實驗，我們得到的結果和蠟燭燃燒一樣。在氧或空氣中燃燒的碳，以「二氧化碳」的形態出現；而那些不完全燃燒的粒子，告訴我們二氧化碳中的第二種物質：「碳」。空氣充足時，「碳」會使火焰明亮；但當氧的份量不足以燃燒「碳」時，碳就被大量地拋出來。 接下來我要演示碳和氧結合為二氧化碳，你現在對這個過程比之前更為了解。這個廣口瓶裡裝著氧氣，坩鍋中加進了碳並且被加熱到火紅。我讓廣口瓶保持乾燥，為了讓燃燒看起來更加明亮。我要讓碳和氧作用。你會看到碳粒（磨成粉的普通木炭）與氧在空氣中燃燒（從坩鍋弄出燒紅的碳粒）。現在我讓碳在氧氣中燃燒，仔細觀察它們的特別之處。從遠處看來燃燒好像有火焰，但其實沒有。每一顆碳粒燒起來放出亮光，就像顆小火星；當碳粒以此方式進行燃燒作用，就製造出二氧化碳。我尤其希望這些實驗能指出待會兒要加強說明的部分，碳粒是這樣燃燒的，而非以火焰的形式燃燒。 與其燃燒碳粒，不如用大塊一點的東西，讓你看清楚外形和尺寸，而且更能明確地追蹤效果。這兒有一個裝滿氧氣的廣口瓶，還有綁著一小塊木頭的木炭，我燃燒木頭以點燃木炭、開始燃燒作用。你現在看見木炭燃燒，但沒有火焰（如果真的有火焰，也是很小的，因為緊鄰著碳的表面形成了氧化碳）。你看到木炭繼續燃燒，碳或木炭（這兩個名詞意思一樣）與氧結合，慢慢製造出二氧化碳。我手上還有一片木炭、一塊樹皮，燃燒時會被吹爆成碎片。因為「熱」的影響，一大塊的碳被縮小為會飛散的碳粒子；每個小粒子和一大塊碳一樣，以這種獨特的方式燃燒，它就像碳那樣，燃燒時沒有火焰。你觀察到很多進行中的燃燒作用，但都不是火焰。這個實驗呈現的是：碳燃燒時會出現閃光和火星。 二氧化碳由組成元素一次形成，如果我們用石灰水檢驗，你會發現裡面的物質和我之前描述得一樣。把6等份重的碳（不論碳來自燭焰或木炭粉）和16等份的氧放在一起，就會得到22等份的二氧化碳；當22等份的二氧化碳和28等份的石灰結合，會生成一般的石灰碳酸鹽。如果你檢驗牡蠣殼並磅秤組成成分的重量，會發現：每50等份的重量中，含6等份的碳、16等份的氧，以及28等份的石灰。然而，我並不想讓這些細瑣的數字造成你的困擾，這不過是物質的一般原理。我們還要再進一步地研究，觀察碳如何逐漸消失（指向在氧氣瓶裡靜靜燃燒的木炭）。你可以說：實際上木炭就消散在周圍的空氣中。如果那是純粹的碳，我們其實可以輕易製備，也不會留下殘餘。如果使用的是完全純淨的碳，的確不會產生灰燼。碳在緻密的固體狀態下進行燃燒，單單「熱」本身並無法改變固體的性質，碳則消散為氣體，而且在一般環境下這氣體不會凝固為固體、或凝結為液體；可是呢，更令人驚奇的是，氧沒有因為結合了碳而改變體積，二氧化碳的體積和原來氧的體積相同。[43] 在完全了解二氧化碳的性質之前，我還要再演示一個實驗。二氧化碳這種化合物由碳和氧組成，我們可以將它分解為組成元素。就像水的分離，我們也可以將二氧化碳分開成兩個部分。分開二氧化碳最簡單、便捷的方法就是，運用某種物質吸引氧，但是留下碳。你回想一下，我曾經把鉀丟入水中或放上冰塊，鉀就可以把氧從氫分離出來。現在我們也要對二氧化碳做類似的事。你曉得二氧化碳是種「重」的氣體：我不打算用石灰水來進行檢驗，因為它會干擾接下來的實驗；我想，氣體的重量和熄滅火焰的能力，就足驗證二氧化碳了。我把燃燒中的火焰接近二氧化碳，你看火焰是否會被熄滅。你看到亮光變得黯淡。雖然含磷物質燃燒起來相當劇烈，但事實上二氧化碳可以撲滅燃燒的磷。這塊磷被加熱到高溫，我把它丟入二氧化碳氣體，它原本的亮光就黯淡下來了，但回到空氣中它又再次起火燃燒。我手上的鉀在常溫下就會和二氧化碳有所作用，但因為鉀會很快地覆上一層保護膜；我們可以像是做磷的實驗那樣，把鉀加熱到它在空氣中的燃點，它就可以在二氧化碳裡燃燒，把氧氣帶走，然後會看到剩下來的東西。 我要在二氧化碳氣體中燃燒鉀，證明氣體中含有氧。（一加熱鉀就爆炸了）。有時候我們會拿到難搞的鉀，燃燒時會爆炸或發生類似的狀況。我再拿一片鉀，加熱後丟入裝著二氧化碳的罐子，你發現它會在二氧化碳氣體裡燃燒，燃燒情形不如空氣中好，因為二氧化碳含的是已經化合了的氧氣；但它的確在燃燒，並帶走氧氣。如果我現在把鉀放入水，你會發現在碳酸鉀的旁邊產生了一些碳。我在這裡做的實驗非常粗糙，但我能保證，如果我要仔細地進行實驗，花上一天的時間、而非五分鐘，我能在湯匙上或鉀燃燒的地方，留下足夠的碳；這樣的結論就不會引發任何質疑。這就是從二氧化碳得到的碳，普通的黑色物質。由此可知，以上實驗提供了完整的證據，二氧化碳是由碳和氧所組成的。現在我能告訴你：碳只要在一般的環境下燃燒，都會產生二氧化碳。 如果我將一塊木頭放入裝著石灰水的瓶子。無論我如何搖晃這個瓶子，它都保持在澄清的狀態；可是，如果我在瓶子內燃燒這塊木頭呢？你當然曉得，燃燒會得到水。可是我有得到二氧化碳嗎？你看，碳酸鈣和二氧化碳中的碳，都來自於木頭、蠟燭或其它東西。事實上，你自己就常常在做一個很棒的實驗，證明碳存在木頭裡。當你燃燒木頭的時候，不要完全燃燒，將火吹熄，你就看到碳了。 但是有些碳無法用這種方式顯現出來，例如蠟燭，雖然它的確含有碳。這裡有一瓶煤氣，會產生大量的二氧化碳氣體；你現在沒看到碳，但我們能馬上讓它現形。我將點燃煤氣，只要筒子裡有煤氣，就會持續燃燒。你還是沒看到碳，但有看見火焰；因為火焰是明亮的，這會讓你猜到火焰裡有碳。但我還要進行另一個操作。另一個筒子裡也裝著同樣的煤氣，裡面還混有另一種物質，這種物質可以燃燒煤氣中的氫，但不會燃燒碳。我用一根小火燭點燃這罐混合氣體，你發現氫被消耗掉了，但碳沒有，它變成了濃密的黑煙。我希望藉著這些實驗，讓你學會如何辨別碳；並且曉得氣體或其它東西在空氣中完全燃燒的時候，會產生甚麼物質。 在我們結束碳的主題之前，我們還要針對碳的燃燒進行幾個很棒的實驗。在燃燒過程中，碳以固體形態進行燃燒，燃燒過後，碳就不再是固體了。很少有燃料是這樣作用的。事實上，只有這類含碳的燃料：碳、木炭、木柴，才會這樣作用。我不知道除了碳之外，還有哪些元素的物質燃燒時也有同樣的情形。如果所有的燃料都像鐵那樣，燃燒後成為固體，我們的世界會怎麼樣呢？我們將不會看到壁爐中的燃燒現象。這裡還有一種燃料也很適合燃燒，至少和碳一樣好。它有多會燒呢？光是處在空氣中，它就自己燒起來了。（折斷一管自燃性的酒石酸鉛）。這個物質是鉛，[44]你看，它燃燒地多麼美啊。火焰分得很開，就像壁爐裡的一堆碳：空氣可以接觸到它的表面、進入裡邊，所以它可以燃燒起來。[45]但為什麼當它聚成一團時，不會這樣燃燒呢？（把管子清空，將內容物倒在鐵盤上堆成一堆。）原因很簡單，因為空氣進不去。 雖然它能產生高熱，但無法釋放出壁爐和鍋爐所需的大量熱能；因為燃燒後的產物沒有逸散開來，在底部的可燃物無法和空氣接觸。這和碳的燃燒差得遠了。碳和酒石酸鉛燃燒後在壁爐內都會產生猛烈的火，但是碳燃燒產生的物質會消失，留下乾淨的部分。我曾經讓你看過，碳燃燒時會在氧氣中逐漸消散，沒有留下灰燼；但在這裡（指向那堆自燃物質），因為燃料和氧結合，實際上我們得到比燃料更重的灰燼。從這裡你發現了碳和酒石酸鉛、鐵的差異，如果我們選擇用鐵來發光發熱，把鐵用在我們的燃料實驗上，會得到很奇妙的結果。碳燃燒的時候，如果它的產物以固體型態飄散，我們會看見空氣中佈滿不透明的物質，就像磷的燃燒一樣；而實際上當碳燃燒時，所有的東西都消失在空中。在發生燃燒作用之前，碳處於固定、無法改變的狀態；但經過燃燒後，成為氣體的碳反而很難變成固體或液體。 n  呼吸作用是一種燃燒，呼出的氣體是二氧化碳 現在我們將進入一個很有趣的主題，也就是蠟燭的燃燒和我們人類生命中的燃燒現象的關聯性。每個人身體裡都進行著某種類似蠟燭的燃燒，我會解釋清楚這一點。存在於人的生命和蠟燭之間的，不僅僅是一種詩意的聯想。為了釐清兩種燃燒的關係，我設計了一個小小的裝置，我們現在就可以組裝起來（圖31）。這塊木板上有個可以蓋起來的小凹槽，裡面是玻璃細管；在凹槽的兩端，我接上玻璃圓管，連接的玻璃管與圓筒形成通道，空氣能順暢通行整個裝置。我把一根蠟燭放進其中一個圓筒，這根蠟燭會繼續順利燃燒。你仔細觀察，供應燃燒的空氣從玻璃圓管進入，下到凹槽內的管子，最後上升到放置蠟燭的圓管。如果我關閉空氣進入的孔道，這個裝置就無法正常運作，進而造成燃燒作用停止、蠟燭熄滅。現在你想想，為甚麼會這樣呢？ 圖31 之前我們做過一個實驗，我把蠟燭燃燒產生的氣體送到另一根蠟燭。如果我把蠟燭燃燒產生的氣體，用某種複雜器材送進供應端的圓筒，原本另一邊燃燒的蠟燭也會熄滅。如果說，我呼出的氣會讓蠟燭熄滅，你是怎麼想的呢？我的意思不是要把它吹熄，而是因為我呼出的氣體本身不助燃。現在我往裝置左方（圖31）吹入氣體，但不吹動燭焰；除了我嘴巴出來的氣體之外，沒有其它氣體進入裝置。你看到結果了，我沒有把蠟燭吹熄，我只是讓呼出來的氣體進入裝置，結果蠟燭因為缺乏氧氣而熄滅了，除此之外，沒有其它原因。我的肺已經帶走了空氣中的氧，因此呼出來的氣沒有足夠的氧供應蠟燭燃燒。起初蠟燭燒得好好的，但在我送入的壞空氣到達那邊時，蠟燭隨即熄滅。留心觀察空氣到達彼端之前的那段時間，那是很奇妙的感覺。 現在，我要讓你再看另一個很重要的實驗。這個玻璃罐子裡有新鮮的空氣，你可以讓蠟燭或煤氣燈在其中燃燒。我把罐子移近一點，方便我用吸管向瓶內吹氣。接著把罐子浸到水裡（圖32），就像這樣，我可以吸走空氣（如果軟木塞夠緊的話）、將空氣吸進肺裡，然後再吐回罐子裡：我們來檢查檢查，看看結果如何。從水的升降可以明顯地看到，我先吸了空氣，然後吐回去；現在把小火燭丟入呼吸過的空氣，從暗下來的火光可以得知蠟燭熄滅了。即使我只呼入一口氣，一樣會完全破壞空氣原有的燃燒效用，所以我的第二次呼吸等於是多餘的。現在你曉得了，許多窮人階級的房子設計不當，住在裡面的人重複呼吸同樣的空氣，通風不良、缺乏新鮮空氣。空氣被呼吸一次就壞掉了，可見新鮮空氣多麼重要。 圖32 我們更進一步地研究，來看看石灰水會發生甚麼事。這個球形瓶（圖33）裝著石灰水，針對空氣的通路裝置特殊玻璃管，這樣我們就能知道結果是否為呼出的空氣所造成的。我可以（藉著A管）吸空氣，讓外面的新鮮空氣進來、經過石灰水，或是從B管把氣吹到石灰水底部，顯示出它對石灰水的影響。你發現，無論我吸多久，讓外面的空氣進來與石灰水接觸，也不會發生任何改變。新鮮空氣並沒有使石灰水變混濁；但如果我對石灰水連續吹氣，它就變成了混濁的乳白色液體，這便是呼出氣體的作用。從呼出氣體和石灰水的接觸的結果，你知道空氣是被二氧化碳所弄壞的。 圖33 桌上有兩個瓶子，一瓶裝著石灰水，另一瓶裝著普通的水。玻璃管穿進去並連接兩個瓶子（圖34）。這個裝置雖然簡單，卻很好用。[46]我從這個吸管吸氣，往另一個吸管吐氣，玻璃管的裝置會避免空氣倒流。我的嘴巴和肺吸入外面進來的新鮮空氣，而呼出的氣體則通過石灰水；這樣我可以持續呼吸，做出準確的實驗，得到良好的效果。你發現新鮮空氣不會對石灰水起作用，但當石灰水只接受我吐出的氣，你就看出兩者的差異了。 圖34 n  吸入肺中的氧和食物產生類似燃燒的作用，並釋放出二氧化碳和熱量 我們再進一步想，這個運行不息的，我們賴以為生的，造物主安排的，獨立於人類意志的「呼吸作用」究竟是甚麼呢？如果停止呼吸，我們就活不下去。當我們睡覺的時候，呼吸器官和相關的部分仍然在運作，我們不能不呼吸，肺必須與空氣接觸。我簡短地說明一下這個過程。我們吃東西時，食物通過體內奇妙的血管和器官，被帶到不同地方，尤其是消化系統。食物經過變化後由一組血管流經肺部，同時，呼吸的空氣則被另一組血管帶進及帶出肺部。此時空氣和食物接觸，只隔著一層薄膜。空氣即在這個過程中對血液作用，產生類似蠟燭燃燒的效果。蠟燭和空氣中的某些部分結合，形成二氧化碳、釋放「熱」；而在肺部的變化也相當奇妙的，空氣進來和碳結合（此處所指的碳並非處於自由狀態，而是在可以和空氣起作用的情況），產生二氧化碳、送到大氣中並釋放出熱量：因此我們可以將食物視為燃料。我用一小塊糖來說明。糖跟蠟燭含有一樣的元素，雖然元素組成比例不同，但都是碳、氫、氧的化合物。元素間的比例如下表所示：     糖的元素重量比 碳 72 氫 11 氧 88 這是件很神奇的事，氫和氧的質量比正是它們在水中的比例，所以糖等於是由72等份的碳和99等份的水組成。[47]糖裡面的碳和氧結合，呼吸作用帶進氧氣，讓人作用得像蠟燭一樣，這些作用除了產生熱能之外，還有更美妙的結果；藉著一個相當美麗卻十分簡單的過程，維持我們生命系統的運作。 我要用糖來做實驗，讓你看看更為驚人的結果；為了加速實驗反應，我們使用糖漿，其中含有3/4的糖和一些水。把硫酸滴上糖漿，硫酸會把水帶走，留下一團黑色的碳。（講者把兩者混在一起）。你仔細觀察碳是怎樣出現的，很快就會出現一團固體的黑炭、來自糖的碳。你知道糖是吃的食物，但你絕對想不到，糖竟然能弄出這一團固態的碳！如果我再動些手腳，讓糖裡面的碳發生氧化，我們會得到更驚人的結果。我要使用一種氧化劑，它能比空氣更快使物體氧化；用氧化劑氧化糖，這種燃燒形式上與呼吸作用不同，但一樣是氧化反應。在我們的身體裡，糖的碳和肺提供的氧接觸而發生氧化。如果我讓這個作用立刻完成，你就會看到這種燃燒。差別是，肺部從空氣吸進氧，在這裡氧化劑則讓燃燒的過程迅速完成。 等我告訴你碳的產量時，你會大感詫異。一枝蠟燭可以燒上4~7個小時。每天有這麼多的碳變成二氧化碳上升到空氣中呢！呼吸的時候，我們呼出那麼多碳！因為燃燒或呼吸作用，碳發生了多麼奇妙的變化啊！24小時之內，藉著呼吸作用，人可以將198公克的碳轉變成二氧化碳，乳牛可以轉化1,980公克，馬可以轉化2,235公克的碳。也就是說，馬的呼吸器官在一天之內燃燒2,235公克的木炭或碳，以供應生命所需的熱能。所有溫血動物（恆溫動物）都用這個方法得到熱能，也就是燃燒非自由態的碳。這個事實讓我們體會到，碳的轉換對大氣造成驚人的影響。24小時內，光是倫敦人的呼吸就能產生2,270公噸的二氧化碳，這些碳跑去哪裡了呢？它們飄進空氣啦。如果碳像是我給你看的酒石酸鉛或是鐵那樣，燃燒時製造出固體物質，那麼會發生甚麼事呢？燃燒作用就不會持續了。木炭燃燒會成為氣體，接著飄散逸入空氣；空氣是很好的載體，可以把二氧化碳帶到其它地方。二氧化碳接下來又會變成甚麼呢？ n  […]

自組裝分子膜製程開發及性質研究 ──防偽標章之製作 呂雲瑞*ac、林明祥bc a台北市立西松高級中學 b新北市立林口高級中學 c教育部高中化學學科中心 *chem_tim@yahoo.com.tw n  影片觀賞 本實驗影片由教育部高中化學學科中心和台灣多媒體創意教學協會提供。 影片網址：https://www.youtube.com/watch?v=7PLoETfndrg, YouTube. n  簡介 微觸印刷原先為用於半導體產業製作，聚二甲基矽氧烷（polydimethylsilicoxane，PDMS）俗稱矽油，是經有機金屬的交叉鏈結反應（crosslinkilng reaction）固化而成的聚合物，固態的聚二甲基矽氧烷為一種矽膠，無毒、疏水性、非易燃性、且透明的惰性彈性物質。利用PDMS的性質，透過硫醇溶液的附著，讓有機碳鏈物質吸附在PDMS的凸面，使得特殊圖案在金屬表面上形成能夠長時間密合的自組裝分子膜，再依據其疏水性，於使用時以口中水氣辨識圖騰。有關PDMS的結構與交叉鏈結反應如圖1所示：   圖1：兩種不同的PMDS（聚二甲基矽氧烷）的結構式（上）和本實驗之交叉鏈結反應（下） 自組裝分子膜（self-assembly monolayer, SAM）的成膜原理是通過固、液界面間的化學吸附，在基板上形成化學鍵連接的、取向排列的、緊密的二維有序單分子層，活性分子的頭基與基板之間得化學反應使活性分子佔據基體表面上每個可鍵結的位置，並通過分子間作用力使吸附分子緊密排列。如果活性分子的尾基也具有某種反應活性，則又可繼續與別的物質反應，形成多層膜。經由加工所製造出來的印章可重複多次使用，而且表面多具有化學惰性，因此接觸轉印完後，會很容易的離開表面，就算有灰塵附於其上也很容易洗去，運用此特性，我們可以十分簡便的大量精密複製我們所需的薄膜。當墨水和基板發生反應後便形成自組裝單分子層（self-assembled monolayers, SAMs），單分子層對化學腐蝕液有阻隔作用，用蝕刻劑進行腐蝕，就在基板上得到與原蝕刻圖案完全一樣的精細圖案。有關自組裝分子膜的成膜原理，如圖2所示： 圖2：自組裝分子膜的成膜示意圖 n  藥品與器材 本實驗所需相關材料，如圖3所示。 1.          烤箱 2.          電子秤 3.          金屬器皿 4.          PDMS主劑（Sylgard polymer）〈註1〉 5.          PDMS固化劑〈註1〉 6.          1,6-己烷基雙硫醇（1,6-Hexanedithiol, HDT） 7.          乙醇 8.          金屬片（基板） 9.          硬幣（轉印物件） 圖3：需要的藥品與器材 n  實驗步驟 一、轉印圖章PDMS製作 1.        以10:1比例調和兩種不同的PDMS主劑及固化劑。 2.          倒入金屬容器並攪拌避免氣泡產生。 3.          放入硬幣、象棋作為模型。 4.          放入烤箱固化。 5.         […]

馬鈴薯電池的電化學實驗（上） 王楨、楊水平* 國立彰化師範大學化學系 *yangsp@cc.ncue.edu.tw      乾電池是一種以金屬、碳棒和糊狀電解液來產生直流電的化學電池，常見的鹼性電池的成分為二氧化錳、鋅粉、炭粉及氫氧化鉀水溶液。在鹼性電池中，鋅粉和氫氧化鉀當作電池的陽極（負極），二氧化錳和炭粉作為電池的陰極（正極）。 本家庭實驗係利用常見的家用產品來製作馬鈴薯電池，探討馬鈴薯電池與鹼性電池的放電原理相同嗎？馬鈴薯電池輸出的電壓和電流及其內電阻與鹼性電池相同嗎？本實驗使用三用電表來測量單一及多個馬鈴薯電池在串聯和並聯時的輸出電壓和電流及電功率，並連接各種負載（如小型鬧鐘和紅光LED），測試需要串聯和並聯幾個馬鈴薯電池才能使小型指針式鬧鐘轉動或LED發光，如圖1所示。學生可以在家中與父母一起探討馬鈴薯電池：也可以在學校老師的指導下，在教室中完成此家庭化學實驗。 圖1：串連馬鈴薯電池與鬧鐘連接 n  家用產品 1.  馬鈴薯 1顆 【購自超市或大賣場】 2.  紅色及黑色鱷魚夾電線 9組（共18條） 【購自電子材料行】 3.  三用電表 1台 【購自電子材料行】 4.  一元硬幣（新製造的且最明亮的銅幣） 8個 5.  華司（Washer，直徑與一元硬幣約相同） 8個 【購自五金行或百貨行】 6.  水果刀 1支 【取自廚房】 7.   小型指針式鬧鐘 1台 【取自臥房、購自五金行或百貨行】 8.  紅光LED燈 1個 【購自電子材料行】 9.  電阻（100 Ω和200 Ω） 2個 【購自電子材料行】 n  實驗步驟 一、測量單一馬鈴薯電池的電壓與電流 1.取一顆馬鈴薯，用水果刀切成八等分。 2.取每一小塊馬鈴薯放置於桌上，馬鈴薯的表面朝上且切面朝下。 3.在此小塊馬鈴薯表面上的中間偏左邊，先用水果刀插入形成一凹痕，長度約兩公分，再插入一個新製造且明亮的一元硬幣，插入約2/3的面積。 4.接著在距離硬幣一公分處，使用水果刀插入形成一凹痕，長度約兩公分，再插入一個華司，插入約2/3的面積。注意：硬幣與華斯不可接觸，且兩者保持平行。 5.旋轉三用電表的調整鈕在「DCV（直流電壓）20」的位置，紅色測試棒插在“V/Ω”插座，黑色測試棒插入“COM”插座。用一條紅色鱷魚夾電線的兩端，一端夾住電表紅色測試棒(＋)，另一端夾住一元硬幣(＋)。用一條黑色鱷魚夾電線的兩端，一端夾住電表黑色測試棒(－)，另一端夾住華司(－)。測量此單一馬鈴薯電池的電壓（讀取穩定值）。如圖2a和2b所示。 […]

馬鈴薯電池的電化學實驗（下） 王楨、楊水平* 國立彰化師範大學化學系 *yangsp@cc.ncue.edu.tw é 承【馬鈴薯電池的電化學實驗（上）】 n 實驗結果和討論 A. 串聯馬鈴薯電池   馬鈴薯串聯數（個） 1 2 3 4 5 6 7 8 電壓（V），V 0.92 1.73 2.63 3.57 4.44 5.26 6.13 6.98 電流（I），mA 0.32 0.32 0.34 0.35 0.35 0.34 0.35 0.34 電功率（I × V），mW 0.29 0.55 0.89 1.25 1.55 1.79 2.15 2.37 小型鬧鐘可否運轉？ 否 否 否 否 可 […]

製備碘化亞銅與其一系列反應 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學 教育部高中化學學科中心 schemistry0120@gmail.com 臺北市立第一女子高級中學周芳妃老師的「花裙子實驗」與本人兩年多前開發的「化學百寶箱」中的示範實驗，都涉及硫酸銅溶液與碘化鉀的反應。反應過程，顏色明顯變成紅棕色而且溶液變混濁；接著加入硫代硫酸鈉溶液後，紅棕色逐漸褪去，混濁顏色原預期呈白色（即碘化亞銅，CuI），但卻看到灰黑或灰白色，若不小心滴入過量硫代硫酸鈉溶液，溶液竟然變成無色澄清！過程中到底發生哪些反應？本人曾接獲多位老師的詢問，也已逐一回答，但想必仍有更多老師尚不知其所以然。這次藉著《臺灣化學教育》期刊的發行，於「高中化學教學疑難問題」專欄，將個人所知詳加敘述，供老師們參考。內容若有誤謬之處，也歡迎來信指正，使此一有趣的實驗能呈現真實面貌。 以下就是製備碘化亞銅的實驗步驟，並進行一系列的相關實驗。 n   問1：如何製備碘化亞銅？ 1.   準備一杯0.1 M 的50 mL硫酸銅溶液，如圖1.1。 2.   以刮勺取少量碘化鉀晶體加入硫酸銅溶液中，攪拌，反應結果如圖1.2所示，記錄與說明如下： 記錄：溶液由淺藍色變成紅棕色混濁。 說明：溶液呈紅棕色，推測生成I3−。將硫酸銅溶液（註）倒入試劑瓶中，加入碘化鉀之後，再加入少許正己烷，搖盪，觀察有何現象發生。反應結果如圖1.3所示，左瓶為原有之硫酸銅溶液，中瓶為加入碘化鉀之後，溶液變色並呈混濁現象，右瓶為加入正己烷之後，搖盪、靜置，上層呈紫色，表示生成碘分子（I2）。這些反應如式[1]和[2]所示： 2I−(aq) → I2(s) + 2e−  [1] I2(s) + I−(aq) ⇌ I3−(aq)  [2] 即碘離子（I−）氧化形成碘分子（I2），I2再與I−反應生成I3−（紅棕色）。 註：此處硫酸銅溶液濃度為0.01 M，使顏色變化容易觀察。 氧化還原反應必定同時發生，在式[1]中所述為氧化反應，表示必有另一反應物進行還原反應，此處應該是由銅離子（Cu2+）扮演還原反應的角色，其可能反應有二，如式[3]和[4]所示： Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)  [3] Cu2+(aq) + e− → Cu+(aq)  [4] 燒杯中並未見到金屬銅的生成，故推測應該是進行反應[4]，也就是由這個反應製備出亞銅離子（Cu+）。 反應[1]中的I−與反應[4]生成的Cu+結合形成CuI沈澱，但因存在紅棕色的I3−，故無法看出CuI沈澱的顏色，化學反應如式[5]所示： Cu+(aq) + I−(aq) → CuI(s)  [5]   圖1.1                                  圖1.2                                   圖1.3 n  問2：氯化亞銅沈澱是什麼顏色？ 1.   準備一瓶1 M的硫代硫酸鈉溶液，如圖2.1所示。 2.   以滴管吸取硫代硫酸鈉溶液，逐滴滴入問1之燒杯中，一邊滴一邊攪拌，記錄與說明如下。 記錄：紅棕色逐漸褪去，如圖2.2所示。 說明：硫代硫酸鈉與碘分子（I2）進行以下之氧化還原反應，如式[6]所示： 2S2O32−(aq) + I2(s) […]

行動學習模式在化學教育之應用研究  翁榮源  靜宜大學應用化學系 zyown@pu.edu.tw  n  前言 科技的快速發展與進步，多媒體智慧型手機已經是大學校園裡年輕學子必備的時髦玩意兒。如何將化學教育活動從教室轉移至行動裝置上，一直是化學教育工作者的夢想，讓學生在各種不同的時間與空間環境中，隨時的進行化學知識學習，而老師可以設計最適合的教學情境與學習內容供給學生，進行有意義的學習活動與互動，讓整個學習成效提升，就是我們希望達到的目標。著重個人化的學習控制與歷程，以學習者為中心，讓學習者可以在任何需要的時候學習，達到處處可以學習的境界，已經開始萌芽。行動學習迎接新時代的化學教育，已經開始發揮核心作用。 我們將傳統教室中的教材移植到M-learning模式中，讓學習者可以隨時隨地的進行學習，不需要被環境的因素限制住，進而達到較好的學習成效。大學學生們不再滿足於課堂面對面的傳統教學模式，希望能夠盡量的利用一些空檔零碎時間進行學習，例如通勤時間、等待的空檔時間、校園中閒逛等小片段時間皆可運用，而這就是行動學習行為模式進入的時機。學習情境可在任何時間、任何地點發生，經由行動裝置將使學習的範疇更加多元化。我們將生活化學單元中的奈米化學知識，透過輕鬆、活潑的方式再配合多媒體的文字、影像、聲光、動畫、等特性，透過多媒體簡訊傳送給學習者，使學習者提昇學習興趣與動機，並提升學習成效。 n  理論探討 行動學習行為跨越區域限制，它充分發揮了可攜技術所提供的學習便利性，提供給學習者機動性、方便性，並可提供各種不同的學習素材，有著傳送教學上立即性的回饋，這將是教學者可以善加利用的特性。行動學習是結合E-learning與行動電腦所產生之學習，並且能使學習者經由行動設備，隨時隨地體會並享受教育之經驗，使教學能夠從傳統教室延伸至戶外之真實世界。美國大學校長Abbott就曾說「行動科技可以讓我們越過教室的牆，延伸我們的學習。」學習不再是侷限於特定時間或場域的活動，亦或僅止於某個時間或場域中的知識應用。 n  研究設計與方法 研究流程 本研究流程如圖1所示。 圖1：研究流程 研究工具 (一)奈米化學課程內容 本研究奈米化學單元前測測驗主要以「微小尺寸的世界」、「奈米的特性&效應」、「奈米&生活」、「奈米科技的應用」、「奈米的未來」，五大概念的內容為主。本研究實驗組以行動學習模式進行學習，控制組則以傳統教室學習模式學習。兩組內容相同，唯內容呈現方式不同，並且為了避免統計誤差，單元學習時間皆控制為兩個小時。 (二)課程前測後測 本研究的學習成就測驗以教學內容相關觀念為主，命題取材自自美國「ACS Division of Chemical Education Examination」。其ACS測驗試題的信度係數為9.0。線上測驗使用中文翻譯版本，並於編製時經由四位化學教育專家共同檢驗，以求其效度。後測測驗於學習後實施，藉此比較實驗組與控制組學生的學習成效。 (三)一般傳統奈米化學學習模式        主要內容以生活化學中較新穎的「奈米化學」知識為教材內容，並依據奈米化學相關文獻、參考自然科學相關書籍與網路資料，在傳統學習內容的設計上是以文字&圖片&動畫呈現學習內容外，在介面的設計也盡量以柔和的背景與鮮明的色彩來吸引學習者的興趣，如圖2（三張圖）所示。       圖2：一般傳統奈米化學學習模式 (四)行動學習奈米化學模式 在行動學習模式設計方面，則利用Flash Lite以mms設計為多媒體簡訊模式，呈現簡潔；另外動畫與設計的版面、圖片有絕對的相關對應，增進學習與閱覽的效果。在行動學習模式製作上，在介面的設計原則依據手機問卷與現行手機功能規範，最佳之螢幕解析度以640*480較為適合，學習小主題之檔案大小控制於300kb以下，以利傳輸與學習者接收；頁面呈現方式以活潑簡單的方式，以螢幕的觸控式按鍵來加以控制學習內容的播放時間，在行動學習模式以小主題為學習目標，以免教學資料過多，學習文字資料盡量減少，學習內容以不超過三頁之原則作為主要設計考量，減少學習者操作的麻煩。行動學習奈米化學模式，如圖3（七張圖）所示。     圖3：行動學習奈米化學模式 我們將精熟學習模式的理念融入基本教學模式，結合學習、評量與回饋、充實或補救的教學歷程，於每一個小單元的學習完畢後，全部學習者接受小測驗的評量，如學習者在該測驗上的答對率達到教學者事先預訂的精熟標準者，即被視為精熟學習者，教學者便可針對這些學習者進行充實活動的措施，以維繫其精熟的程度；若評量結果未達精熟標準者，即被視為學習不夠精熟，便會給予個別化的補救教學，以矯正其學習錯誤的地方，矯正之後，必須再接受一次小測驗的評量，如果學習者已達精熟標準，則進入第二概念的教學和學習；如果學習者未達精熟標準，則會直接給予正確答案之後，再進入第二概念的教學和學習。學習只是「快慢」不同而已，即是要給予「學習快」的學習者進一步擴展的機會，同時，也要提供「學習慢」的學習者有補救的機會，如圖4所示。 圖4：教學流程 n  結果與討論 一、學習成效分析 (一)奈米化學單元實驗組與控制組之學習成效分析（表1） 實驗組與控制組兩組學習者在學習成效分析方面，以兩組的後測成績作獨立樣本的t檢定，由下表的分析結果顯示，p值為.003小於 .05，達統計之顯著差異。顯示行動學習模式學習成效較好。 行動學習模式使用精熟學習理論，並於學習過程中結合教學、診斷評量、與補救教學，使學習者的知識建構更加完整，並讓學習者面對同樣的教材時，可依自己的學習速度，完成課程內容的學習。此外行動學習簡訊上的一大特性為擁有極高的即時性與便利性，能在「anytime, anywhere」使用零碎片段的時間充實自我，再則配合教材內容的設計，更能使學習者充分理解、吸收知識，突顯成效。學習過程中教師給予正向的肯定，等於是肯定學習者的能力，學習者會想進一步的學習，學習動機會自然提高。學習者的動機和自我激勵效能，能從教師的績效回饋中提升。   (二)探討個人相關變因對行動學習之學習成效的影響 1. 依認知型態比較實驗控制組的學習成效分析（表2） […]

高中論證教學設計 ──以蠟燭燃燒水面上升為例 許綺婷 國立臺灣師範大學科學教育研究所國立屏東高級工業職業學校hsu9716@gmail.com  n  學習論證的重要性 科學論證有兩種意義，其一為「知識的辯護」，其二為「說服」（Jimineź-Aleixandre & Erduran, 2008）。在科學探究的過程中往往需要用到論證，包括針對問題產生假說，設計實驗以獲取證據的假說演繹論證過程，以及如何說服科學社群接受自己的研究成果的論證過程。因此，高中生若沒有學習論證，則無法學到探究科學知識的完整過程。有鑑於此，本文目的在於提供一個高中論證教學設計，以作為論證教學的參考。 n  論證教學設計 許綺婷（投稿中）提出一個高中科學論證教學模式，由察覺一個困惑的觀察而提出問題，然後進入假說演繹論證過程（針對問題產生假說，設計實驗以獲取證據來支持假說），接著進入社群討論之論證過程（透過說服、溝通以討論出最適當的假說），最後得出結論。此模式共分四個階段，包括提出問題、假說演繹論證過程、社群討論之論證過程與結論。本文乃依據此模式並修改Lawson （2002）而開發出以化學科「蠟燭燃燒水面上升」為例的論證教學設計。為使學生熟悉論證結構，以利後續的論證教學，在教學前增加預備情境，先教導論證結構並清楚說明論證的如果/則/所以（If/then/Therefore）型態。以下將從預備情境開始，依序從提出問題、假說演繹論證過程、社群討論之論證過程最後得到結論等方面說明本文之論證教學設計內容。 一、預備情境 (一)先以虎克定律為例，清楚說明提出假說，設計實驗，做出預測，比較觀察值和預測是否符合，是否支持此假說，並清楚說明論證的If/then/Therefore型態。 如果（If）…彈簧長度是造成彈簧伸長量不同的原因【提出假說】 而且…當控制其它變因時，使兩個彈簧的長度不同【設計實驗】 則（then）…彈簧伸長量應該會不同【預測】 但是…最後的結果彈簧伸長量是相同的【比較觀察值和預測是否符合】 所以（Therefore）…彈簧長度的假說可能是錯誤的【是否支持此假說】 (二)蠟燭為石蠟族CnH2n+2的混合物，通常以 C25H52代表。蠟燭與氧燃燒，生成二氧化碳及水，可讓學生練習平衡方程式。其燃燒反應如式[1]和[2]所示： 2CnH2n+2 + (3n+1)O2 →2nCO2 + 2(n+1)H2O +熱量  [1] 或C25H52 + 38O2 →25CO2 + 26 H2O +熱量  [2] 二、提出問題：蠟燭燃燒水面為何上升 教師先示範蠟燭燃燒的實驗，在裝了水的水盆當中有一根燃燒中的蠟燭，將廣口瓶反轉蓋在水盆當中的蠟燭後發現，蠟燭在瓶裡還會燃燒一會兒時間，這時水慢慢上升，但是當燭火熄滅後，水面則快速上升，上升的高度比剛才還高。讓學生透過這樣的觀察而引發他們提出一個問題：水面為何上升？ 三、假說演繹論證過程 根據實驗現象可以引導學生對於「水面為何上升」的問題，提出多種假說，包括(1)耗氧假說（H1），(2)空氣熱漲冷縮的假說（H2），(3)水膨脹的假說（H3）。接著學生針對假說設計實驗，而後經由演繹推理做出預測，將實驗所得的觀察值和預測加以比較，以得到是否支持假說的結論，並請學生將論證過程以If/then/Therefore推理來呈現。 (一)耗氧假說（H1）：燭火消耗瓶中的氧氣而生成二氧化碳及水蒸氣，水蒸氣於燭火熄滅冷卻後會凝結成小水滴附著在器壁上。生成的二氧化碳是所用掉氧氣體積的25/38，加上二氧化碳微溶於水，因此瓶中的氣體體積應略為減少，水面因而上升。 If—若耗氧，燭火消耗瓶中的氧氣而生成二氧化碳及水蒸氣 And—-若使用大廣口瓶 Then—消耗氧氣較多，水面應上升較多 And—-看到水面上升量較多， Therefore—耗氧假說被支持。 (二)空氣熱漲冷縮的假說（H2）：蠟燭的熱使空氣膨脹，當燭火熄滅後溫度下降，空氣體積縮小，水面因而上升。 If—蠟燭的熱使空氣膨脹， And—-當4根蠟燭燃燒時， Then—由於溫度上升愈多，空氣應膨脹愈多，當燭火熄滅後溫度下降，空氣體積應縮小更多，水面應該上升更多。 And—-看到水面上升量較多， […]

複雜系統觀點在擴散教學的應用 鐘建坪 新北市立錦和高級中學 hexaphyrins@yahoo.com.tw n  前言 化學學科知識具備巨觀（macro-）、符號（symbolic）與中觀（meso-）三個向度（邱美虹和鐘建坪，2014; Johnstone, 1982, 2006; Mahaffy, 2006; Treagust, Chittleborough, & Mamiala, 2003）。其中巨觀指可觀察到的化學現象與相關實驗操作，符號指化學式、化學反應式以及實驗過程繪製的圖、表等，而中觀則指利用原子、分子與離子等符號解釋巨觀現象。對於不易觀察到的化學世界，科學家利用看不見的粒子解釋巨觀現象的發生原因，例如氣球的壓力來自於內部氣體粒子隨機碰撞造成的結果。此種利用中觀粒子的運作機制說明巨觀現象的改變，即屬於複雜系統（complex system）的概念層級。自然科學的領域多屬於複雜系統，因此學習科學不應該只有片段或是局部的事實記憶，而是應該提升層級從更宏觀的系統視野學習科學才能提升跨領域的整合（Wilensky & Reisman, 2006）。有鑒於此，本文嘗試先介紹複雜系統的意義，接著說明專家與生手對於複雜系統的差異觀點，最後提供化學擴散教學的相關範例作為化學教師教學上的參考。 n  複雜系統定義與介紹 複雜系統並非單純說明系統的複雜性質而是強調個體元件之間的關聯性所產生的突現結果（emergence），而系統中不同層級具備不同的行為，無法由個別單一的個體行為解釋整體系統的運作（Chi, Roscoe, Slotta, Roy & Chase, 2012; Hmelo-Silver & Azevedo, 2006; Wilensky & Resnick, 1999）。不僅自然科學中的混沌（chaos）、平衡（equilibrium）、演化（evolution）與非線性系統（nonlinear system），甚至日常生活惱人的塞車問題都屬於複雜系統的範圍（Bar-Yam, 1997）。例如：蝴蝶效應（butterfly effect）即是說明牽一髮而動全身的非線性複雜系統，當蝴蝶震動翅膀時牽涉相關因素產生變化，初始變化不易察覺，但是一旦突破臨界時即會產生巨大的結果。或者一隻喜鵲是獨立個體，而許多喜鵲組成一個群落，而不同群落之間的交互作用形成生態系，而生態系中不同物種個體之間的交互作用即為構成物種演化的動力來源。 n  專家生手對複雜系統感知差異 複雜系統通常是反直觀的，學生普遍缺乏此種概念的理解（Hmelo-Silver & Azevedo, 2006; Goldstone & Wilensky, 2008; Jacobson & Wilensky, 2006），而透過專家與生手對於複雜系統觀點的研究能夠提供後續教師提供教學策略模式的參考。相較於專家，生手對於複雜系統的想法主要受到知覺的影響而強調單一個體的個別行為忽略複雜系統是個體間交互作用突現的結果（Chi, […]

久久酒科學 陳政修a、傅麗玉*b a國立清華大學化學系 *b國立清華大學師資培育中心 lyfu@mx.nthu.edu.tw n  原住民酒文化 在清朝文學家《宋琬題戴蒼畫陳階之小像和王阮亭韻》所著一文中提及：「醇酒美人堪送老，唯學信陵君」，由此可知在漢人眼裡醇酒與美人並駕齊驅。 酒在原住民文化中扮演著極為重要的角色，用來敬獻給祖靈或有靈性的萬物，也會在喜慶時餽贈給親友們當作禮物。現今台灣的原住民族，除了達悟族，各族多以小米為主食，皆有其小米文化傳統與小米酒文化。魯凱族和排灣族就地取材，使用紅藜做酒麴；排灣族的小米祭是為慶祝小米豐收，也是排灣族計算年月的開始，傳統排灣族以所經過小米祭次數計算年齡。過去原住民族的小米酒是非常珍貴的，因為小米酒的釀造非常不容易，整個過程必須非常謹慎小心，因此過去原住民族人不隨便喝酒，只有在規範的情況，例如慶典、祭典、婚禮（圖1）、祈福、狩獵歸來、換工、道歉賠罪或是有尊貴賓客的時候，才會釀酒、喝酒。根據泰雅族的gaga（社會倫理規範），喝酒前，先以手指沾酒，向土地點灑三下，請求祖靈庇佑。 圖1：喜宴上的小米酒（傅麗玉攝影） 近代大量製造的酒進入部落後，很容易拿到酒，導致有些族人不小心染上酒癮，最後健康受損，又造成來更多的問題。過去有些社會大眾有「原住民族人愛喝酒」的錯誤印象。這幾年大家在瞭解原住民族小米文化與喝小米酒的文化意義之後，已經修正許多錯誤印象。 n  小米酒的釀造 因不同原住民族群有著不同的釀酒方式，在此我們舉泰雅族為例。泰雅族人們用小米來釀造，在這個過程當中會加入一個相當重要的材料──酒麴，如圖2所示。而在加入麴後，經過一段時間的等待，小米竟變成了香醇的酒，其中究竟產生什麼化學反應？ 圖2：成熟的小米和酒麴（傅麗玉攝影） 醣類俗稱碳水化合物，由於醣類於自然界中種類繁多，可以從它們的分子構造可以區分成單醣、雙醣和多醣。單醣無法分解成更小的碳水化合物，所以稱單醣是醣類中最小的分子，則雙醣則是由兩個單醣經過脫水反應而成，多醣，顧名思義就是由多個單醣（通常是指超過十個單醣分子）經過多次的脫水反應而形成。單醣常見的有生物系統中常被利用的葡萄糖、半乳糖及果醣；雙醣則是有麥芽糖、乳糖和蔗糖；多醣是聚合物的一種，因結構的複雜多變而使其種類益加繁多，常見的多醣如我們日常生活中不可或缺的澱粉、可以幫助腸胃消化的纖維素以及儲存身體多餘葡萄糖的肝醣。下面的反應式是利用麥芽糖作舉例，麥芽糖是一種雙醣，由兩個葡萄糖脫水化合而成，其反應如式[1]所示。 麴，對於多數人來說是陌生的。麴只是小米、糯米等糧食作物的外皮經過研磨後的粉末狀物，但通常會做成球狀，方便攜帶拿取。在釀造過程中，麴的催化功能是相當重要的隱藏角色，單憑肉眼我們看不見它，需要藉著顯微鏡才能觀察到這號人物──微生物。微生物包括了細菌以及真菌等，它們會附著在這些粉末狀固體上，在經過發酵後會大量有效的繁殖。而裡面的過程便是麴黴菌會分泌α-澱粉酶、β-澱粉酶、α-葡萄糖苷酶以及葡萄糖澱粉酶（γ-澱粉酶）進行水解醣類的作用。 原住民們來釀造酒的過程，我們稱之為「酒精發酵」，其過程的化學反應如式[2]所示： 煮熟的小米以及糯米為醣類經過酶的作用，可以從澱粉（多醣）水解成葡萄糖（單醣）。從麴裡面衍生出的酶，不只可以催化澱粉分解，也可以高效率使蛋白質、脂肪等低分子物質進行分解。分解成小分子的單醣之後，便會行發酵作用，將葡萄糖經由呼吸作用中的糖解作用（Embden-Meyerhof Parnas），在無氧的狀態之下反應成酒的主要成份乙醇。 n  結語 我們現今生活中的哪些事物與原住民祖先釀酒的智慧相互輝映呢？最常見是烘焙。上述的發酵反應裡會產生出二氧化碳，使麵包變的鬆軟好吃。酵母微生物在麵糰發酵，使得麵糰中裡的醣類進行酒精發酵，產生出乙醇和二氧化碳；二氧化碳在麵糰中形成空隙，氣泡慢慢受熱增加體積使麵糰膨脹起來，而麵包之所以沒有酒味是因為乙醇烘焙受熱揮發。 無論是哪一個族群，祖先的經驗累積皆有其科學根據的，許多看似平凡無奇的事物背後都藏著許多的科學知識值得探索發掘。 傅麗玉（左）和原住民阿秋媽媽在小米田裡合影 （照片由國立清華大學師資培育中心傅麗玉提供）