《臺灣化學教育》組織與成員 2017.05~2018.04 (第19期~第24期) 發行單位:中國化學會(臺灣)化學教育委員會 發行人:許千樹 顧問:王瑜、王文竹、李賢哲、林煥祥、洪振方、段曉林、連啟瑞、陳竹亭、陶雨台、傅麗玉、彭旭明、黃萬居、葉名倉、趙奕姼、劉陵崗、蕭次融 (依姓名筆畫順序排列) 主編:邱美虹/國立臺灣師範大學科學教育研究所 副主編:楊水平/國立彰化師範大學化學系 執行編輯:周金城/國立臺北教育大學自然科學教育系 專欄編輯:方金祥/國立高雄師範大學化學系、祥和園創意微型科學工作室 王瓊蘭/新北市立新店高級中學、教育部高中化學學科中心 林如章/國立臺灣師範大學化學系 林靜雯/國立東華大學課程設計與潛能開發學系 李賢哲/國立屏東大學應用化學系 周金城/國立臺北教育大學自然科學教育系 施建輝/國立新竹科學園區實驗、教育部高中化學學科中心 洪文東/美和科技大學 洪振方/國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 翁榮源/靜宜大學應用化學系 張一知/國立臺灣師範大學化學系 許良榮/國立臺中教育大學科學教育與應用學系 傅麗玉/國立清華大學師資培育中心 楊水平/國立彰化師範大學化學系 廖旭茂/臺中市立大甲高級中學、教育部高中化學學科中心 劉曉倩/國立彰化高級中學、教育部高中化學學科中心 鍾曉蘭/新北市立新北高級中學、教育部高中化學學科中心 鐘建坪/新北市立錦和高級中學 (依姓名筆畫順序排列) 網站建置:周金城/國立臺北教育大學自然科學教育系 網站管理:游輝宏/國家高速網路與計算中心 編輯助理:李宜諺/國立臺灣師範大學科學教育研究所 Logo設計:邱美虹/國立臺灣師範大學科學教育研究所 Banner設計:唐尉天/國立臺灣師範大學科學教育研究所 《臺灣化學教育》組織與人員/2014.05~2015.04 (第1期~第6期) 《臺灣化學教育》組織與人員/2015.05~2016.04 (第7期~第12期) 《臺灣化學教育》組織與人員/2016.05~2017.04 (第13期~第18期)
《臺灣化學教育》第三十期(2019年3月) 目 錄 n 主編的話 u 第三十期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n 本期專題【專題編輯/周金城】 u 設計適合國小學生動手做的化學實驗/周金城〔HTML|PDF〕 u 設計適合國小學生動手做的化學實驗:「美國中學化學教材—分子問題單元」在臺灣小學高年級實施現況分析/周正秋、張自立、辛懷梓〔HTML|PDF〕 u 設計適合國小學生動手做的化學實驗:低年級的學生也可以自己輕鬆製作標本/莊真真、張自立、辛懷梓〔HTML|PDF〕 u 設計適合國小學生動手做的化學實驗:如何帶國小五年級學生動手進行萃取植物葉綠素實驗/張詩敏〔HTML|PDF〕 u 設計適合國小學生動手做的化學實驗:國小學生調配不同比例玉米粉進行「擴溶現象」之探究/老嘉琪〔HTML|PDF〕 u 設計適合國小學生動手做的化學實驗:國小學童進行電池取火「燃燒火種」活動/黃郁芬、張自立、辛懷梓〔HTML|PDF〕 n 新知報導/多元文化的化學【專欄編輯/傅麗玉】 u 魔法黑白變–解開苧麻線漂白的秘密/傅麗玉〔HTML|PDF〕 n 新知報導/多元文化的化學【專欄編輯/周金城】 u 鈣迴路捕獲二氧化碳技術與實驗/郭世文、周承志、洪振方、陳良瑞〔HTML|PDF〕 n 課程教材/化學課程與教材【專欄編輯/李啟讓】 u 華氏、攝氏、克氏溫標與自製簡易溫度計/李啟讓、洪振方〔HTML|PDF〕 n 新知報導/化學小故事【專欄編輯/周金城】 u 從科學史來認識科學本質—以燃素說為例/范賢娟〔HTML|PDF〕 n 化學實驗/化學實驗含影片【專欄編輯/廖旭茂】 u 綠色膠黏,交聯:硼砂的取代調查/廖旭茂、王玉睿、梁書銘〔HTML|PDF〕 n 課程教材/化學課程與教材【專欄編輯/劉燕孝】 u 利用手機App及雷切技術開發高中化學探究與實作課程—水中結晶紫的吸附去除與濃度測定/劉燕孝、廖家榮、趙君傑〔HTML|PDF〕
設計適合國小學生動手做的化學實驗: 「美國中學化學教材—分子問題單元」 在臺灣小學高年級實施現況分析 周正秋1,3,*、張自立2、辛懷梓2 1國立臺北教育大學自然科學教育學系碩士在職專班 2國立臺北教育大學自然科學教育學系 3臺北市立大安區仁愛國民小學 jou2384@ms79.hinet.net ■前言 在十二年國民基本教育課程綱要自然科學領域課程手冊初稿中的新舊課綱學習內容的對照表裡提到:在自然界的組成與特性的課題中學習內容Ina-III-1物質是由微小的粒子所組成,而且粒子不斷的運動。九年一貫課程綱要安排在第四學習階段之認識物質,以及次主題120物質的組成與功用第三學習階段物質可以分解與組合實施。新課程綱要則將此課程內容調移到第三學習階段實施,但以物質可以分解為更小的粒子,不必提及原子的概念(教育部,2017)。 目前的自然領域教材在國小六年級上學期關於「熱對物質的影響」的課程裡安排了多項實驗,如物質受熱後可以恢復原狀或無法恢復原狀的變化、物質三態皆有熱漲冷縮的現象、熱的傳播方式…,對於剛進入自然領域教學的菜鳥「老」老師–我而言,大多只能按照課本中的內容來進行教學活動,剛開始我會擔心面對學生在課堂上的臨時提問答不出來的窘境,因此在上課前便會將廠商提供的教師手冊、教師專用課本一看再看。即使在教過一年(7個班級)之後,對於教材與教法也只是處在較為熟稔的階段。 去年9月有幸進入國北教大自然教育研究所就讀,在化學特論周老師的課堂上,接觸到美國中學的化學教材,它的第一章就是在探討物質–固態、液態和氣態,因此萌生了想要把該章節中與六上「熱對物質的影響」有關的內容加入我的課堂教學之中的想法。在翻譯第一節分子重要性的過程中,讓我感受到臺灣與美國教材的差異,一開始便讓學生知道這個章節的重點概念是什麼,讓學生透過各種有系統的活動操作,從中去觀察、去紀錄自己看到的現象為何?如何解釋這種現象?並試著提出自己的看法。同時在教學過程中能利用現代的科技–網路媒體資源,讓學生能具體的體現水分子的各項活動。 因此,筆者試著將美國中學的化學教材(美國化學學會,2018)第一章第一課分子問題的教材內容翻譯,融入在自然課程康軒版國小六年級上學期的第二單元熱對物質的影響教學內容中來實施。希望藉由這樣的教學活動讓六年級學生對於物質的組成與特性能有更進一步的認識。 ■物質的組成是什麼? 物質是一個科學上沒有明確定義的詞,一般是指靜止質量不為零的東西。物質也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成份。所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成,而原子是由互相作用的次原子粒子所組成,其中包括由質子和中子組成的原子核,以及許多電子組成的電子雲。一般而言科學上會將上述的複合粒子視為物質,因為它們具有靜止質量及體積。原子本身並非靜止不動,而會因溫度影響不斷做熱運動(振動)。物質中的原子由於電力的作用而產生鍵結,此鍵結使得原子間會保持在某一特定的平均距離(穩定距離),當原子間距太近時會有排斥力,太遠時則會產生吸引力(信望愛文教基金會,2017)。 美國物理學家費曼在教學時使用的《物理學講義》(The Feynman Lecture on Physics) 第一冊第一章曾說:假如由於某種大災難,所有的科學知識都弄丟了,只有一句話可以傳給下一代,如何才能使用最少的詞彙來傳達最多的訊息?就是:「所有的物體都是由原子所構成。」(科學園,2010) 表一有關物質的三態的微觀解釋 物質 金屬的晶體結構及混合物 化合物 組成 物質由同類原子或不同類原子聚集而成 物質由同類原子或不同類原子結合而成 成因 原子之間主要以電磁力的交互作用,使彼此間維持適當的距離。原子不停地運動著,當彼此略微離開時會相互吸引,而當彼此靠近時則會相互排斥。 例如:兩個氧原子結合成為一個氧分子,或兩個氫原子與一個氧原子結合成為一個水分子。原子之間形成化學鍵,將分子內的原子束縛成為一定的形狀,但原子不停的振動,動態地維持一定的平均距離。 固態 a. 固體內的原子呈現規則的排列。 b. 原子在各自的平衡位置附近作凌亂無序的微小振動,這種原子的運動現象與溫度有關,稱為熱運動。 c. 當溫度不高時,在電磁力的強力束縛下,原子間無法產生結構性的改變,故固體有一定的體積及一定的形狀。 a. 在熔點以下的溫度時,物質呈現固態。 b. 原子與分子形成排列整齊的晶體結構並維持一定的相對位置。 c. 原子與分子僅能在其排列位置上振動而不能自由移動,因此固體有一定的體積及一定的形狀。 液態 a. 溫度升高時,原子的熱運動加劇,振動現象變得較為激烈,原子可以掙脫在固定位置上的束縛,此時固體將熔化成為液態。 b. […]
化學科普活動與推廣:美國國家化學週 表一:國家化學週(National Chemistry Week)版本[27-28 ] 西元年一般性主題 英文主題中文翻譯 主要聚焦 語文版本 2018外太空 Chemistry is Out of This World在這個世界之外的化學 著重於外太空的化學。 • 英文• 西班牙文 2017地球化學 Chemistry Rocks化學岩石 慶祝該計劃30週年,著重於岩石的化學成分。 • 英文• 西班牙文 2016鑑識科學 Solving Mysteries Through Chemistry透過化學解決難題 著重於纖維和法醫學的化學。 • 英文• 西班牙文 2015顏色、顏料和染料 Chemistry Colors Our World化學色彩我們的世界 著重於檢驗色彩的化學。 • 英文• 西班牙文 2014糖果化學 The Sweet Side of Chemistry: Candy化學的甜蜜方面:糖果 強調糖果和糖果的化學反應。 • 英文• […]
《臺灣化學教育》第二十六期(2018年7月) 目 錄 n 主編的話 u 第二十六期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n 本期專題【專題編輯/林震煌】 u 創意化學實驗/林震煌〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:嵌入式平台的氣體感測器對不同酵母菌在麵糰發酵過程中二氧化碳變化之研究/郭家瑀、林震煌〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:高解析度質譜快速鑑定未知農藥/方銘志、蔡佳芬、高雅敏、王德原〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:光譜儀的製作及電漿光譜的觀測/范智傑、洪舜文、吳韋霆、黃佑杰、周芳妃、盧麗娟、呂家榮〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:微型發音哨的開發與氣體偵測上的應用/王慶豪〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:如何培養學生的實驗創意?/劉敏瑛〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:攔截紫外線,效果看得見!/蔡威任、陳昭錦〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:探究與實作綠色化學系列課程:防火志工活動與用火安全科學關卡/周芳妃、詹莉芬、張永佶、陳祖望、吳淑芳、蕭琬莉、朱昱蓁〔HTML|PDF〕 u 創意化學實驗:質譜分析法在指紋鑑定的應用/翟永誠、陳珮珊〔HTML|PDF〕 n 課程教材/化學課程與教材【專欄編輯/周金城】 u 雙氧水製氧實驗中替換催化劑的評估/王進賢〔HTML|PDF〕 n 化學實驗/家庭化學實驗【專欄編輯/周金城】 u 許麗楨_「彭」出甜蜜的滋味/許麗楨〔HTML|PDF〕
化學教室活動:發現查理定律和絕對零度 李錡峰1、張鈞皓2、郭峯廷2、楊水平2,* 1國立南科國際實驗高級中學2國立彰化師範大學化學系*yangsp@cc.ncue.edu.tw n 簡介 在99課綱中,查理定律(Charles’s law)和絕對零度(absolute zero)被編於高中基礎化學(三)的氣體定律之列。可惜的是,查理定律和絕對零度並沒有被編為實驗的項目。在108新課綱的自然領域化學科中,並未提到查理定律和絕對零度,只提到理想氣體定律。 針對查理定律的實驗,傳統的定性實驗使用較大的器材,具有容易觀察的特色,常用於示範教學;而傳統的定量實驗鮮少為學生實驗的教材。通常絕對零度的實驗與查理定律在同一個實驗並行而獲得,這類的實驗設計需要特殊的裝置。本文嘗試設計簡易的且方便的實驗裝置提供給高中化學教師教學和學生實驗的參考。 本實驗的學習方法採用發現學習(discovery learning),學生在探索之前不知道氣體的溫度與體積之間的關係,他們在教材的指引下有機會去發現查理定律和絕對零度,其過程需要進行實驗、收集資料及處理資料,並進一步發現規律性。本實驗的設計係利用植物油來封住一支一端封口的毛細管柱內的空氣,形成在一個微小密閉系統的空氣柱。藉由水浴方式加熱或冷卻這支毛細管,測量在不同溫度下在管柱內的空氣膨脹或縮收的體積。然後,收集的數據進行毛細管柱內飽和水蒸氣壓的校正等數據的處理,而且需要排除在高溫下呈現高偏差的數據點,找到極佳的溫度與體積之間的關係和發現絕對零度。 n 實驗器材 每組用量:毛細管(單端開口,用於熔點測定,長10 cm,內徑0.60 mm) 1支、廚房用數位溫度計 1支、透明保特瓶(用剪刀裁剪成杯狀)或透明塑膠杯(需耐熱至80℃) 1個、注射針筒附針頭(10 mL) 1支、植物油(如沙拉油,裝在塑膠杯內)、塑膠杯 1個、橡皮筋 2條、金屬尺(15 cm長) 1支、透明膠帶 1捲、熱水(用保溫瓶裝) 1瓶、室溫水(用保特瓶裝) 1瓶、冰水(用保特瓶或保溫瓶裝) 1瓶、PE滴管(3 mL) 2支。圖一左為本實驗需用的器材和材料,圖一右為實驗用器材和材料裝在一個置物盒中。 圖一:實驗需用的器材和材料(左),器材和材料裝在一個置物盒中(右) n 實驗步驟 1. 準備一支10 mL的注射針筒(附針頭),如圖二左所示。針頭的尖端應事先用砂紙磨平或使用剪刀剪斷,避免螫傷,如圖二右所示。 圖二:注射針筒附針頭(左),被磨平的針尖(右) 2. 取一支毛細管(單端開口),用兩條橡皮筋固定這毛細管在一支金剛尺上,毛細管的封口端的內徑底部與金剛尺的零刻度對齊,如圖三所示。 〚注意〛:若使用塑膠尺,在高溫時可能會造成塑膠軟化而彎曲的現象。 圖三:用兩條橡皮筋固定毛細管在金剛尺上 3. 放入金剛尺和毛細管到塑膠杯中,並利用膠帶支撐金剛尺和溫度計,如圖四所示。 圖四:利用膠帶支撐金剛尺和溫度計 4. 在塑膠杯中,加入一些熱水,使毛細管內的空氣溫度上升。此實驗操作的溫度是由高溫往低溫。在高溫(60-70℃)時,使用注射針筒吸取少許的植物油(如沙拉油),注入植物油的位置在距離毛細管開口處2~3公分處,植物油在毛細管內的高度約2~3 mm即可,如圖五所示。 〚注意〛:加入熱水到塑膠杯中,水面的高度務必不可淹過毛細管的開口,以免堵塞而影響氣體的膨脹或壓縮。 圖五:使用注射針筒吸取植物油(左),注入植物油在毛細管內(右) 5. […]
《臺灣化學教育》組織與成員 2016.05~2017.04(第13期~第18期) 發行單位:中國化學會(臺灣)化學教育委員會 發行人:陶雨臺理事長 顧問:王瑜、王文竹、李賢哲、林煥祥、洪振方、段曉林、連啟瑞、陳竹亭、陶雨台、傅麗玉、 彭旭明、黃萬居、葉名倉、趙奕姼、劉陵崗、蕭次融 (依姓名筆畫順序排列) 主編:邱美虹/國立臺灣師範大學科學教育研究所 執行編輯:楊水平/國立彰化師範大學化學系 專欄編輯:方金祥/國立高雄師範大學化學系、祥和園創意微型科學工作室 林如章/國立臺灣師範大學化學系 林靜雯/國立東華大學課程設計與潛能開發學系 周金城/國立台北教育大學自然科學教育系 祁明輝/台北市市立龍山國民中學 施建輝/國立新竹科學園區實驗、教育部高中化學學科中心 洪文東/美和科技大學 洪振方/國立高雄師範大學科學教育研究所 翁榮源/靜宜大學應用化學系 張一知/國立臺灣師範大學化學系 傅麗玉/國立清華大學師資培育中心 楊水平/國立彰化師範大學化學系 廖旭茂/國立大甲高級中學、教育部高中化學學科中心 鍾曉蘭/新北市立新北高級中學、教育部高中化學學科中心 顏瑞宏/高雄市立高雄高級中學、教育部高中化學學科中心 鐘建坪/新北市立錦和高級中學 (依姓名筆畫順序排列) 網站建置:周金城/國立台北教育大學自然科學教育系 網站管理:游輝宏/國家高速網路與計算中心 編輯助理:李宜諺/國立臺灣師範大學科學教育研究所 Logo設計:邱美虹/國立臺灣師範大學科學教育研究所 Banner設計:唐尉天/國立臺灣師範大學科學教育研究所 《臺灣化學教育》組織與人員/2014.05~2015.04 (第1期~第6期) 《臺灣化學教育》組織與人員/2015.05~2016.04 (第7期~第12期)
微量化學實驗:鋁熱反應的微量示範實驗 林聖揚、顧展兆、楊水平* 國立彰化師範大學化學系*yangsp@cc.ncue.edu.tw n 前言 本實驗的主題—鋁熱反應,涉及氧化還原反應以及吸熱和放熱。有關氧化還原反應,在102課程綱要微調中被編列於高中基礎化學(二)的「氧化還原反應」應修內容和高中選修化學的「氧化還原反應」主題;在107課程綱要中編列於高中必修化學中的「物質的反應、平衡與製造」主題之「氧化與還原反應」次主題;並編列於國中化學科的「氧化與還原反應」次主題。有關吸熱和放熱,102課程綱要微調被編列在高中基礎化學(一)的「化學反應中的能量變化」應修內容;在107課程綱要中編列於高中必修化學的「能量的形態與轉換」次主題。 雖然鋁熱反應的聲光效果引起很多人的興趣,但是這實驗具危險性,無法讓學生動手操作,必須由專業教師來演示。我們企圖開發以微量實驗的設計來演示鋁熱反應。我們的構想是用最少量的鋁熱劑又能發揮鋁熱反應的效果為設計目標,我們規劃本示範實驗的教學以POE (Prediction – Observation – Explanation) 為教學策略。 n 過去的實驗與本次微量的構想 一、過去的實驗設計 傳統上,由於鋁熱反應是非常激烈的反應,產生極高的溫度,以致相當危險。在反應過程中釋放熔融鐵能夠噴出相當遠的距離,而且高溫可能融化金屬容器。通常,需要專業的教師或表演者演示(見圖一),不適合用於學生動手操作實驗。[1] 圖一:鋁熱反應是非常激烈的反應,通常由教師在室外演示 (圖片來源:Thermite, https://en.wikipedia.org/wiki/Thermite.) 示範教學需要讓學生感到直覺衝突的視覺現果,通常需要使用大型的器材而且大量的用藥。經過搜尋,目前已有很多鋁熱反應的示範教學資源,在此列出四種不同的配方及其用量:(1)50-55克的氧化鐵、15克的鋁粉、20-25g的高錳酸鉀以及5–6 mL的甘油(丙三醇)[2];(2)50 g的細粉狀氧化鐵、15 g的鋁粉、20 g的高錳酸鉀以及數毫升的甘油[3];(3)40 g的氧化鐵、10 g的鋁、20 g的高錳酸鉀、一小勺的過氧化鈉以及一片鎂帶[4];(4)9 g的氧化鐵(乾燥)、3 g的鋁粉、一支10公分以上的仙女棒[5],此為所有教學資源中使用最少量的配方。鋁熱反應會產生相當大的煙霧和火花,必須在戶外通風處或在有特殊裝備的室內表演。 二、本次實驗的設計構想 我們企圖開發使用最少的藥品又不會製造過多煙霧的鋁熱反應,可以在教室中創造歧異事件(discrepant event),讓學生和觀眾可感受到視覺的震撼效果。我們測試一些變因:使用砂浴和鋁盤、大小不同空鋁罐、鋁熱劑(氧化鐵和鋁)配方的使用量、鋁熱劑配方比例的調整、鋁熱劑的點燃方式等。適合於教室中演示的最佳鋁熱劑配方和裝置如下描述。 n 觀賞影片 本實驗由國立彰化師範大學化學系學生林聖揚和顧展兆試作實驗、拍攝影片以及影片後製作,影片如影片一所示。 影片一:鋁熱反應的微量示範實驗 Microscale Demonstration of the Thermite Reaction (影片網址:https://www.youtube.com/watch?v=LVZKYezxxZM) n 藥品和器材 空鋁罐(先用磨砂紙去除外層漆) 1個、氧化鐵(Ferric oxide, iron(III) oxide, Fe2O3) 2.5 […]
《臺灣化學教育》第十三期(2016年5月) 目 錄 n 主編的話 u 第十三期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n 本期專題【專題編輯/洪振方】 u 化學探究教學/洪振方〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:介紹一本化學探究的免費書籍—Inquiry in Action: Investigating Matter Through Inquiry/林靜雯〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:融入綠色化學於化學探究課程設計(上)/周芳妃、張永佶、詹莉芬、陳祖望、繆慧娟、林依萱、王琳嘉、林采緹、鄭如芬〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:融入綠色化學於化學探究課程設計(下)/周芳妃、張永佶、詹莉芬、陳祖望、繆慧娟、林依萱、王琳嘉、林采緹、鄭如芬〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:引導國中生開發水災防治包專利作品的探究教學歷程/黃琴扉〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:思考才是關鍵—探究蠟燭之蕊/林瑞文〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:氧化還原反應的國中探究教學/林宣安〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:家政教室裡的化學探究—饅頭大賽/鐘建坪、何建中〔HTML|PDF〕 u 化學探究教學:淺談探究式教學在化學科展上的應用/曾鶯芳〔HTML|PDF〕 n 教學教法/化學課程與教學【專欄編輯/施建輝】 u 武陵高中跨科選修課程:科學生活家/張明娟、李嘉芳、張美慧〔HTML|PDF〕 n 教學教法/高中化學教學疑難問題與解題【專欄編輯/施建輝】 u 藍印術的另類實驗與探討檸檬酸根的反應/施建輝〔HTML|PDF〕 n 化學實驗/微型化學實驗【專欄編輯/方金祥】 u 創意微型實驗—微型變色自來水裝置與在化學教學演示上之應用/方金祥〔HTML|PDF〕 n 化學實驗/化學實驗含影片【專欄編輯/廖旭茂】 u 感熱紙的熱致作畫和酸鹼多段變色實驗/廖旭茂、黃家均、林群耀、廖心妍〔HTML|PDF〕 n 評量測驗/化學競賽【專欄編輯/方金祥】 u 指導學生科學展覽和獨立研究的態度與方法/曾鶯芳〔HTML|PDF〕
創意微型實驗—微型水果電池 方金祥 創意微型科學工作室 chfang1273@yahoo.com.tw 本文作者在本期刊《臺灣化學教育》第十期中曾設計微型鋅銅電池,其電解液需用到一種化學藥品硫酸銅溶液,而在以水果製作成的微型水果電池中就不必用到任何化學藥品,其電解液並非硫酸銅溶液而是水果原本的內含物。由於微型鋅銅電池中之銅離子在正極會被還原成金屬銅,而鋅在負極會被氧化成鋅離子,然而在微型水果電池中並沒有如同一般鋅銅電池或微型鋅銅電池中有銅離子來被還原,而是由水果中之內含物酸性氫離子來被還原。因此以鋅片為負極與銅片為正極,在水果中正負極間所產生的電位差就不會跟一般的鋅銅電池產生1.10 V一樣,然以鋅片為負極與銅片為正極在各種水果正負極間所產生的電位差,也同樣可使電子鐘音樂盒、搖擺器、電子鐘運轉以及使聖誕音樂卡唱出聖誕歌及接在聖誕音樂卡上之LED燈發亮等等現象。在本文中將介紹以在作者在庭園中自種之水果為材料來製作微型水果電池及其應用,俾以提高學生學習電化學之意願與興趣。 n 微型水果電池之原理 一般水果中之內含物之液體都是含有豐富的維生素C(抗壞血酸)而呈現酸性,因此微型水果電池的原理乃是利用其果汁中之酸性物質內的氫離子在正極被還原成氫氣(氫之標準還原電位為0.00 V),而陽極(負極)的鋅易被氧化(鋅的標準氧化電位為0.74 V)。因此,以銅片為正極和鋅片為負極時,負極在水果中所產生之電位差即為0.74 V,其反應式如式[1]~[3]。 陰極(銅片,正極)反應:2H+(aq) + 2e– → H2(g) Ered = 0.00 V [1] 負極(鋅片,陽極)反應:Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– Eox = +0.74 V [2] 電池總反應:Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g) Ecell = +0.74 V [3] n 材料與藥品 小番茄 2粒、百香果 2粒、檸檬 2粒、諾麗果 2粒、大塑膠蓋子 1 個、銅片(0.2 cm […]