微量化學實驗：酸鹼七彩調色盤的點滴實驗 周芳妃1, *、李盈萱2, *、陳靜瑋1 1臺北市立第一女子高級中學2臺北市立中山女子高級中學1, *fangfei7680@yahoo.com.tw、2, *alice19901027@gmail.com n  前言 本微量化學實驗設計採用酸鹼化學變化搭配數種常見的酸鹼指示劑，進行多色七彩創作的開發，「酸鹼七彩調色盤」實驗原理涵蓋高中化學課程的酸鹼中和反應，依照目前普通高級中學課程綱要的安排，本實驗原理屬於基礎化學（二）主題：常見化學反應，以及選修化學（上）主題：水溶液中的酸鹼鹽。107新課程綱要高中化學也融入綠色化學的原則，本微量實驗適合作為綠色化學的教學示例，例如：低毒、減廢、思危等的多項原則。 本實驗的目的：（一）操作常用的四種酸鹼指示劑：甲基橙、甲基紅、溴瑞香草酚藍及酚酞，認識指示劑的酸型色與鹼型色的特徵。（二）使用微量稀薄醋酸及蘇打溶液控制溶液的酸鹼度，加入組合混搭數種指示劑來操作酸鹼中和反應，做出廣用指示劑的七彩顏色變化，認識廣用指示劑的基本配方。（三）使用熱熔膠製作小型的簡易調色盤，達到實驗減量的目的。（四）以微量實驗的設計為本，欣賞化學變化與多彩顏色的呈現，使學生體驗學習化學的精采與樂趣。 n  原理和概念 許多天然植物色素和多種人工合成染料都具有酸鹼指示劑的功能，其中甲基橙（Methyl orange, MO）、甲基紅（Methyl orange, MR）、溴瑞香草酚藍（Bromothymol blue, BTB）及酚酞（Phenolphthalein, PP）是常用的酸鹼指示劑，如圖1所示。 圖1：四種常見酸鹼指示劑。 每種酸鹼指示劑皆具有酸型顏色與鹼型顏色的特徵，如圖2所示。酸型顏色與鹼型顏色轉換時的pH值範圍，稱為酸鹼指示劑的變色範圍，如圖3所示。例如：溴瑞香草酚藍（BTB）變色範圍為pH = 6.2~7.6，這表示BTB在pH值6.2以下（更酸的）的水溶液中，出現酸型顏色：黃色；而在pH值7.6以上（更鹼的）的水溶液中，出現鹼型顏色：藍色。酸鹼指示劑在變色範圍內時，兩種顏色的結構存在於水中幾乎等量，因此會呈現兩色混合後的顏色，例如：BTB在中性水溶液中是出現黃色與藍色混合後的綠色。酸鹼指示劑的變色範圍不一定涵蓋了中性條件（pH = 7），例如酚酞（PP）的變色範圍是pH =8 .2~10.0，因此在中性水溶液的PP仍是呈現酸型顏色，也就是無色。 圖2：四種酸鹼指示劑顏色的對照表。【編號：A = MO、B = MR、C = BTB、D = PP】 圖3：兩種酸鹼指示劑變色範圍與顏色變化。 n  實驗器材與試劑 每組用量：試藥滴瓶（5 mL，盛裝共用的醋酸溶液、蘇打溶液） 2個、試藥滴瓶（5 mL，盛裝共用的酸鹼指示劑） 4個、玉米塑膠杯（小型，容量大於5 mL即可） 8個、微型滴管（容量約1.5 mL） 8支、PP透明塑膠袋（尺寸建議為10 cm × 7 cm） 4個、牙籤 […]

感熱紙的熱致作畫和酸鹼多段變色實驗 廖旭茂1, 2, *、黃家均1、林群耀1、廖心妍1 1國立大甲高級中學2教育部高中化學學科中心*nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 感熱紙的簡單測試實驗曾經出現在教育部高中化學學科中心所研發的實驗影片—感熱酸鹼試紙（註1），當觀看該影片時對其中的呈色原理不是很清楚，經過一番文獻探討，並經實驗測試後，終於釐清其中的來龍去脈。本影片是由作者在國立大甲高中化學實驗室拍攝，並提供其製作的詳細過程。 影片網址：感熱紙測試，https://youtu.be/91XnuKONm7I n  簡介 傳真紙又稱感熱紙或熱敏紙，其變色的過程常引發高中學生的濃厚興趣，除了背後隱藏的化學原理外，加上傳真紙的塗層中所使用的化學物質—雙酚A，可能是一種環境荷爾蒙等問題，近年來也有很多中小學生把傳真紙的議題選為科展的題目，進行探究。傳真紙如何變色？經文獻探討發現傳真紙塗層結構傳真列表機內有一個小型加熱元件，當傳真紙與加熱頭接觸時，傳真紙內的熱敏染料會發生化學變化，因而變色（註2）。大部分的熱敏染料多屬於內酯類的隱型染料（leuco dye），因酸鹼改變、氧化還原、紫外線照射與否，甚至壓力改變而改變顏色（註3）。傳真紙中含有四種不同類型的成像化合物，包括：隱型染料，發展劑，敏化劑和穩定劑，最後還有一層保護層，可減少因暴露於UV光、水、油脂、塑化劑等原因而造成熱圖像的褪色（註4）。 本實驗演示利用焊錫用的烙鐵，熱風槍以及盛裝於指甲油瓶的酸與鹼溶液，活潑地將傳真紙的特性呈現出來，並說明反應發生的原理。 n  藥品與器材 熱風槍、30 W烙鐵、指甲油罐、呈色孔盤、傳真紙、6 M氫氧化鈉10毫升、12M濃鹽酸10毫升、15M濃磷酸10毫升、冰醋酸。 n  實驗步驟 一、演示規劃A：利用烙鐵在傳真紙上作畫 1.        取一張傳真紙，大小約15 Ï 15 cm，若紙張捲曲，以書本壓5分鐘後，平鋪在桌上。 2.        取一支30 W焊錫用烙鐵，插上電源，預熱3分鐘後，試以烙鐵頭接近紙面，觀察紙面上有何變化？ 3.        練習以烙鐵頭輕輕劃過紙面，隨即可在傳真紙上作畫。 4.        作畫完畢後，拔掉插頭，將烙鐵至於烙鐵架中，避免誤觸燙傷。圖 1為完成的一幅畫。 圖1：傳真紙的熱致變色作畫 二、演示規劃B：利用熱風槍和酸鹼溶液在傳真紙上玩圈叉遊戲 1.        取一張傳真紙，大小約A4紙大小，若紙張捲曲，同前，以書本壓5分鐘後，平鋪在桌上。 2.        將冰醋酸及配製好的6 M氫氧化鈉溶液倒入指甲油的空玻璃瓶內，備用。 3.        先以玻璃瓶的毛刷沾取少許冰醋酸，在傳真紙上寫下「Thermal paper」，觀察紙面的顏色變化。 4.        取一預熱過的熱風槍，輕輕靠近傳真紙面（四個角落事先以膠帶固定住），觀察紙面變化。持續靠近紙面3秒鐘觀察紙面顏色的變化。 5.        利用熱風槍的熱風吹拂在紙面的空白處，讓紙面全部變色後，用指甲油的毛刷沾取少許氫氧化鈉，在紙面上畫出九宮格線，觀察紙面上顏色的變化，另一同學同樣取一個盛有氫氧化鈉的指甲油瓶，以瓶口的刷子沾取少量的氫氧化鈉溶液，接著在九宮格內開始玩起圈叉遊戲。 6.        待溶液稍乾後，沾少量冰醋酸，毛刷延著之前打叉的筆跡畫過，觀察紙面顏色的變化。 7.        演示結束後，沖洗毛刷，並將指甲油瓶中剩餘的酸鹼溶液倒回原來的塑膠試劑瓶中儲存。待下次實驗再用。圖2為演示實驗結果。   圖2：冰醋酸在傳真紙上留下的字跡（左），在傳真上的圈叉遊戲（右） […]