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) […]

新聞議題融入自然科探究實作－環境用消毒水的製作 劉曉倩  國立彰化高級中學 *torrina01092002@yahoo.com.tw 前言 新型冠狀病毒疫情已經被聯合國稱為「第二次世界大戰後最大的危機」，在這場危機中國際政壇就病毒來源產生爭執及各種陰謀論。姑且不論新型冠狀肺炎（covid-19）的起源為何，截至目前為止，疫情持續擴散到全世界，而且因為極易傳染，市面上各種的防疫產品也變得搶手甚至是無法取得。 為了避免病毒擴散，其中最引起大家熱烈討論的就是各種消毒水的殺菌效果了。常用的殺菌劑有酒精、次氯酸水、次氯酸鈉及次氯胺水。濃度75%的酒精對於一般細菌雖有殺菌效果，但是目前受到政府管制，不易取得。家庭常用的漂白水（次氯酸鈉）是一種强而有效的消毒劑，能使微生物的蛋白質變質，有效殺滅細菌、真菌及病毒，價錢便宜，功效快速，但因為漂白水對黏膜、皮膚及呼吸道具刺激性，且容易與其它物質產生化學反應，消費者在使用上疑慮較多，因此刺激性較弱且仍有殺菌力的次氯酸水成了選項之一！ 其實次氯酸水的製備並不困難，甚至只需應用日常生活中的器材即可完成，我們在課程設計上可以將週期表中的元素性質、製備及應用，融入教學設計中，提醒學生元素與生活密切相關。在實際進行教學活動時，帶領學生走出校園，讓學生自己思考自製儀器中所需的生活素材與工具，老師在引導者的角色，訓練學生系統性思考及動手做，藉著一個題材將學生的能力培養起來，讓學生不僅可以學知識而已，還可以「學能力」！ 如此一來，以後學生遇到生活中的議題，會開始覺察，也會反思議題的真實性，接著就會提出問題，甚至設計實驗去論證。這種將生活化議題融入新課綱「自然科學探究與實作」的課程活動設計，對於學生科學素養的培養很有幫助。 此教學設計中，學生因為疫情而有更強的學習動機，透過有系統的教學活動設計，學生可以將市售漂白水及次氯酸水做酸鹼度測定及有效氯濃度做比較，接著自己動手自製次氯酸水製作機，並進行實驗比對自製的次氯酸水與市售的差異性，對於學生深化學習很有幫助。 設計理念 ■問題導向學習的起源 問題導向學習（problem-based learning，簡稱PBL）是一種課程設計與教學模式，主要是以學習者為中心並利用真實的議題來引發學習者興趣及討論，透過老師決定教學目標與進行問題的引導，藉由小組的架構培養學習者的思考、討論、批判與問題解決能力，有效提昇學習者自主學習的動機，並進行目標問題的知識建構、分享與整合。 ■問題導向學習的特色 1、以問題為學習活動的核心： 議題目標問題為學習活動的核心，「提出問題」對於引發探究十分重要，但是實際進行教學活動時並不容易，教師可以視學生程度決定目標問題廣度及深度。若是學生剛開始進入探究課程，則目標問題可以由教師決定。若是學生已經漸漸熟悉課程進行方式，可以由各組學生提出想法，相互分享，再由師生共同決定。其決定的問題核心必須具有一定程度的複雜度與挑戰性，並須具備有足夠的資訊及線索可以引導學習者進行資料的蒐集與積極參與。 2.以小組合作為學習模式： 學生針對所設定的問題透過小組合作方式進行討論與擬定解決策略。 3.以討論為主的學習過程： 在小組討論的過程中，學生依循所設計的目標問題進行批判與討論，藉以整合出能夠解決問題的方案，而教師在討論當中也可以適時參與及建議，以提昇學生進行更高層次的互動討論學習。 4.強調學生主動學習： 學生必須主動思考學習目標，了解自我能力，學習擬定計劃或階段性學習目的，並主動地與他組進行討論與分享。 5.教師是學習的引導者 教師需以引導者角色適時介入小組的學習過程，參與問題解決討論過程，並提供適當的回饋，以幫助學生釐清思考過程產生的問題，並協助解決問題，進而提昇思考的層次。 表一教學計畫表 週次 具體目標 教學內容 第一週 1.      引導學生對於新聞議題的探究學習 2.      建立學習目標所需的相對應知識，並針對所討論的議題進行實驗設計。 3.      實驗中所使用的儀器與原理介紹 1.引導學生了解冠狀病毒與一般病毒的差異。為何冠狀病毒比較會突變？ 2.市售消毒水的種類及殺菌效果。 3.市售自製次氯酸水製作機是否真的產生次氯酸水？ 4.將市售機製作的次氯酸水進行酸鹼度檢測 5.介紹酸鹼度計及酸鹼試紙的測定原理及進行實作測試。   第二週 1.      氧化還原的原理說明 2.      氧化還原在電解的應用 3.      學生自行組裝電解裝置，進行實作結果討論 4.      教師引導學生運用生活用品自行完成實驗設計 1.教師介紹氧化還原及電解原理 2.將舊的手機充電器改良為直流電電解裝  置的電源供應器，完成簡易型電解裝置。 3.進行電解食鹽水實作。 […]

綠色化學:綠色化學創意競賽—掀起綠色實驗探索新風潮 廖旭茂 台中市立大甲高級中學 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com    綠色實驗正風行     很幸運在臺灣師大邱美虹教授的帶領、提攜及引薦下，自2010年開始，有機會參加國際研討會，接觸到國外一些實驗教具的設計高手–如日本東京學藝大學Masahiro Kamata教授的設計。深具巧思、巧手的微型實驗總是吸引著與會者的目光，代表減量、減廢，促進環境永續的概念也在化學教育領域中受到關注。受此股氛圍感召，筆者開始以學校實驗室為基地，與學校工科老師合作，結合木做、機械製造、數位繪圖與雷射切割等跨領域技術，致力開發出獨樹一格，符合綠色化學原則的微型實驗教具，並推廣、應用於實際的實驗教學上；多年下來，已經累積不少創作，其中最受喜愛的是「電化學蝕刻教具」[1], [2]，這項教具以乾電池為電源，免去強酸、強鹼等高腐蝕的使用，僅需數滴的食鹽水就可在不鏽鋼等金屬上進行蝕刻；簡單、創新的設計，驚奇的效果總是贏得參與體驗的來賓讚賞。下圖為2019國際周期表年閉幕典禮（IYPT2019 CLOSING CEREMONY）東京展覽會場剪影。 圖1：參觀綠色電化學蝕刻體驗的來賓合照(左圖的左邊為作者)    綠色化學推手 為鼓勵更多綠色化學教育小尖兵，自從2014年教育部與環保保署共同舉辦第一屆高中職「綠色化學（減毒減量）創意競賽」[3]以來，隨後每兩年一次，分別接續於2016年、2018年各辦理相關活動；以創意為名，鼓勵全國高中時生，利用日常生活隨手可得的材料，發揮想像力，進行實驗改良的研究；以減量、減毒、減廢、物盡為目標，為培育綠色思維、動手做人才，付諸實際行動。 在臺灣化學教育主編邱美虹教授的邀請擔任本期專題主編，本次專題總共邀請到第三屆比賽7位參賽得獎的指導老師，分享得獎作品與指導心得，內容包羅萬象；有國立竹南高中林麗悅老師指導的『「灰灰乎」必有餘地』，學生利用回收廢棄的粉筆與粉筆灰，製作對人、環境無害的土壤栽培介質，取代原有的珍珠岩、硅藻土，此作品因跟生活校園生活連結，並利用學校既有的設備，接地氣的優異表現，榮獲高職組的金牌；有高雄高工的洪鼎惟老師指導的「天然環保強力清潔劑」，學生分別自茶籽粉與檸檬皮中萃取茶皂素與檸檬烯，按不同比例調配出不同配方，並測試立可白、指甲油等汙垢的去汙效果，作品利用天然植物的成分，清除日常生活中的污垢，獲得不少肯定；有政大附中姚月雲老師指導的「漂白水–醇類的老化殺手」，介紹利用漂白水取代高錳酸鉀或二鉻酸鉀重金屬氧化劑的使用，探討醇類的氧化過程，達到減毒、取代的目標。政大附中也是比賽的常勝軍，為綠色化學人才培育付諸行動。     接下來有北一女中周芳妃老師等化學科團隊共同撰寫的「多元選修課程與綠色化學小論文設計」，內容說明北一女中發展綠色化學多元選修課程內容，並引導學生進行綠色化學創意論文的設計過程，並分享得獎的作品的教師指導心得。自99課綱開始，北一女中化學科目光獨到，開風氣之先，由周芳妃老師領軍，大力推動綠色化學教育，培育精英，績效顯著；還有原來服務於臺北市立中崙高級中學，目前在無界塾服務的洪敬明老師撰寫的「植物色素分離與鑑定」，文章除了介紹植物葉綠素與花青素的分離與鑑定外，並分享完整教案，闡述實際教學歷程，是難得的跨科實驗，此實驗在2019年七月在亞洲化學教育年會上發表，得到大會海報獎，在筆者的邀請下撰文分享。     利用Arduino開源的微控制器，撰寫程式，結合各種感測器來調查溫度、照度、濕度、等環境的變化已蔚為風潮，台南一中的劉獻文老師指導的『倒「洗」相「螢」–螢光棒毒性降低之研究』就是利用廉價的Arduino結合照度計等感測器，取代螢光光譜儀，紀錄螢光棒的反應過程，並提出以洗衣粉內添加的增白劑(CBS)螢光棒內的染料成分，達成低毒與可解的目標；近來大量的電子3C產品問世，如鋰電池，ITO導電玻璃的大量使用，使得鋰、鈷、銦等金屬日漸匱乏，台南女中陳俊佑老師指導的「新式TDESs之研發並應用於戰略金屬回收」，研發以電化學沉積的方式回收高純度的稀有金屬，取代強酸高腐蝕溶液的使用，有效降低對環境傷害。     每篇文章的方向都不同，各有精采之處，希望可以為有興趣的老師帶來一些啟發與參考。 綠色思維：我們可以做些甚麼？     一般而言，高中的化學實驗室環境都是大同小異，如固定的空間配置、硬體設施，一樣的實驗器具、藥品；雖然教科書有版本問題，但各年級常規的實驗也幾乎是一樣的。從踏入教職，進入學校實驗室的第一天開始，腦海出現一個念頭–「我的天啊，可以不要嗎？」     為什麼燒杯的體積都是固定，有1000毫升、500毫升、250毫升、100毫升、50 毫升，為甚麼就沒有10 毫升；為什麼實驗室加熱只能用酒精燈或本生燈；為什麼一定要用U型管來當鹽橋，塞口的棉花還常常滑進正、負極的燒杯中？為什麼安全吸球好像不怎麼安全？有關於實驗室林林總總的限制，我想有很多老師跟我有同樣的疑問與念頭。   不想被框架綁住，就只能努力改變它；改變燒杯的大小，讓實驗在多孔盤中進行；改變藥品的使用，減少毒化物的使用；加熱的方式，讓實驗過程更安全；改變實驗的器材，取材日常生活的回收，物盡其用。教師基本思維模式的改變–越少量、越綠色，依筆者的經驗，會帶來很多好處，因為所有減量、減廢、減毒、物盡的友善環境的作為，可以帶來給學生更安全的實驗環境，更減少教師在實驗室內手忙腳亂的機會，學生學習的專注度與互動性都會提升。下圖為亞太化學教育研討會報告簡報截圖。 圖2：微型實驗的優點整理圖 「綠色」的風潮已起，衷心期盼「Green maker」可以趁勢揚帆，也期待越來越多老師投入改造自己的實驗室，改良不適切的實驗，讓綠色漫延到台灣校園的每一個角落。Change，2020！    參考資料 1.      廖旭茂，家庭化學實驗：行動電化學蝕刻。科學研習月刊，2013，卷52，期11，頁16~19。http://blog.ntsec.edu.tw/index.php?tid=531&id=228。 2.      廖旭茂、黃維靜（2014），行動電化學蝕刻──印台和金屬書籤的製作。台灣化學教育期刊，第二期，https://chemed.chemistry.org.tw/?p=2174。 3.      2018年得獎名單，參閱自綠色化學教育網，https://chem.moe.edu.tw/green/AwardsDetail/ef324f3a-7b72-417d-9da8-9e126e67b6ed

綠色化學:『灰灰乎』必有餘地 林麗悅*、黃柏翔、林祈霈、王盛 國立竹南高級中學 *linly@cnsh.mlc.edu.tw n  簡介 本實驗以減少垃圾量、廢物再利用為出發點，學生利用在學校學習到的專業知識和技能，發揮巧思，在符合綠色化學十二項原則的條件下，將本應丟棄的粉筆及粉筆灰試著做成土壤栽培介質，賦予廢棄粉筆更多的價值。並進一步對成品進行性質分析及植物栽種測試。 n  器材與藥品 一、器材與設備： 名稱 數量 名稱 數量 燒杯50mL 10個 坩鍋 12個 燒杯250mL 5個 濾紙 1盒 量筒50mL 1個 銅幣(一元硬幣) 1枚 量筒250mL 2個 石墨棒 1根 錐形瓶 125 mL 12個 鑷子 2支 滴定管 1支 乾燥皿 1個 槓鈴片 1組 錶玻璃 4片 玻棒 5根 寶特瓶 5瓶 碼表 1個 高溫爐 一台 球磨機 一台 烘箱 […]

綠色化學:天然環保強力清潔劑 洪鼎惟*、李品志、呂柏融 高雄市立高雄高級工業職業學校化工科 *dwhong@ksvs.kh.edu.tw n   簡介        生活周遭參雜著許多既擾人又頑固的汙垢，但目前市面上許多強效的清潔劑，常使用過多的人工化學成分以達到快速的去汙效果，這些清潔劑在使用之後可能對於地球環境有傷害，因此本組研究重點在於如何能夠製造一款對環境友善及對人體無害，並能有效清除污垢的清潔劑。在研發的過程中，更希望利用人類使用後的廢棄物來製造清潔劑，達到綠色化學再生、物盡與低毒的功效。     在普通化學第七章水的單元中，我們發現台灣的水質大多為硬水，業者為了使民眾在清洗時有大量的泡沫，增加了許多人工的化學物質，但卻也製造了更多的環境問題；在普通化學第十八章有機化學中，我們認識了需多的有機化合物及其作用，因此我們希望可以將所學的有機化學知識應用於實驗探究過程，並使用分析化學第六章的定量分析中所教的pH計與基礎化工第三章的液體的性質中所學的表面張力測定儀進行我們的實驗。     本次實驗研究目的：製造成分天然、無人工化學添加、清潔、抗菌雙效合一、環保無毒不傷手的清潔劑 n  器材與藥品 一、器材： 設備、器材名稱 規格 數量 高效能微波萃取機   1台 杜努強表面張力計   1台 抽氣過濾裝置   1組 精秤天平   1台 pH計   1台 燒杯 500 mL 3個 燒杯 250 mL 10個 燒杯 150 mL 10個 玻棒   數支 二、藥品： 藥品名稱 規格 數量 茶籽粉   500 […]