臺灣化學教育
Chemistry Education in TaiwanBlog Archives
自製安全酒精燈 林宣安 臺中市立長億高級中學國中部l0930984547@gmail.com n 前言 在國中和高中的自然科學實驗室中，酒精燈是不可缺少的設備之一。然而，酒精燈的使用確實隱藏著潛在的危險與不便，不僅不易在加熱過程中調整火的大小，而且不小心打翻使得酒精溢出著火是讓人最害怕之處。在課堂上教師會教導學生處理方式（見附註），若不幸發生酒精溢出，不僅學生會緊張，而且教師也可能頓時手足無措。在某些經費較充裕的高中或大學實驗室，通常改用本生燈，甚至直接使用電磁加熱攪拌器（加熱板，或使用加熱包），加熱板的單價不低，加上若全班6~10個加熱板同時啟動，跳電的機會很高，校方還得再重新調整電路，才能負擔如此大功率的電器設備。 因此，有廠商已經開發所謂的安全酒精燈，相對於加熱板或本生燈的確方便和安全許多，雖然這類的安全酒精燈還是無法調整加熱的火量，但是在國中經費有限的情況之下也是一個可行的替代方案。筆者長期在實驗室的教學過程中這樣的困擾，因此重新設計一個可調整火力大小的安全酒精燈，而且幾乎完全不用錢喔！ n 所需器材 鐵製小盒（如喉糖盒或糖果盒） 二盒、衛生紙（鋪滿鐵盒） 數張、電鑽 一支、螺絲（長度要能鎖住鐵盒） 一根、藥用酒精 約25 mL、鋁箔膠帶 一捲、小馬達支架 2個 n 製作方法 1. 準備兩個相同大小的鐵盒。取得第一個鐵盒的上蓋，如圖1左圖之右邊所示，利用電鑽，每間隔約1公分鑽出透氣孔，如圖1右圖所示。 圖1：第一個鐵盒的上蓋（左之右方）；在上蓋處鑽出透氣孔（右） 2. 取得第二個鐵盒的下盒，如圖2左圖之左邊所示。先合併第一個和第二個鐵盒的下盒底部，然後利用鋁箔膠帶，固定兩盒在一起，如圖2之右圖所示。〔固定是為了架高上方的鐵盒，也可以方便在使用時移動酒精燈不會燙傷。〕 圖2：第二個鐵盒的下盒（左之左方）；固定兩個鐵盒的下盒在一起 3. 在第一個鐵盒和第二個鐵盒的底座，鑽出一個與上蓋透氣孔相對的鎖孔，如圖3所示。 圖3：在一個鐵盒和第二個鐵盒的底部鑽出一個鎖孔 4. 利用螺絲，牢牢地鎖緊兩個鐵盒，如圖4所示。鎖緊鐵盒不僅可以避免不小心打翻時吸滿酒精的衛生紙掉出來，而且鐵盒鎖緊也能避免蒸散出來的酒精蒸氣使鐵盒衝開。 圖4：利用螺絲固定住上蓋（左）；底部鎖上螺絲的情況（右） 5. 利用鐵剪，減掉第二個鐵盒上蓋的部分外緣，以便鐵蓋蓋在鑽好透氣孔的上盒，如圖5所示。 圖5：減掉第二個鐵盒上蓋的部分外緣 6. 利用鐵剪，裁剪這個上蓋的中央成為大小相同的兩半，當作調整火力大小的擋板，如圖6所示。在擋板上固定一個把手（筆者是利用小馬達支架，讀者也可以直接利用鐵絲作成合適的形狀），方便拿取且不易燙傷，如圖6所示。 圖6：第二個鐵盒上蓋的中央處剪成兩半並加上把手 7. 利用擋板的關閉程度，可調整透氣孔的數量而改變火力大小，如圖7所示。 圖7：擋板全關，完全沒有透氣孔（上）；擋板開三分之一，火力較小（上）擋板開一半，火力中等（下）；擋板全開，火力較大（下） 8. 在第一個鐵盒的內部，塞滿衛生紙，以便吸收藥用酒精，如圖8所示。 圖8：利用衛生紙吸收藥用酒精 n 使用過程 1. 在自製酒精燈的衛生紙上，加入適量的藥用酒精，注意不可加過量而使得酒精溢出。 2. 取一小張衛生紙（長約10公分，寬約1.5公分），一端旋轉成為細長狀當作燈芯，另一端在中央處撕開成為兩半。細長狀的一端穿出透氣孔，如圖9之左所示；另一端的衛生紙在鐵盒內部呈現張開狀，以便吸收酒精，如圖9之右所示。 […]
自製簡易的身體乳液 鍾曉蘭 新北市立新北高級中學 教育部高中化學學科中心 chshirley2007@yahoo.com.tw n 乳液的製作原理 乳液的製作原理是利用油和水調和成的物質，藉著水分讓塗在皮膚上的油能均勻分布，並且有清爽的感覺，油塗布在皮膚能減緩水分蒸散。油和水無法充分合在一起，因此需要使用「乳化劑」作為油和水調和的中間者。藉著乳化劑分子的親油基(能與油結合的部分)和親水基(能與水分子結合的部分)讓油能均勻地分布在水中。 乳化劑是一種具有「親水基」和「親油基」的表面活性劑，乳化劑能使水和油兩個相互排斥的表面張力降低，使得原本互不相溶的油和水相互混合，形成均勻的分散體或乳化體，而改變原有的物理狀態。本次活動使用「簡易乳化劑」，它不需要加溫，操作也較相當地簡單，只要將「油」和「水」的比例調好即可。一般來說，製作簡易乳液的添加用量僅需要約1% ，相當於50 mL的蒸餾水中加入約0.5克的簡易乳化劑，即可製造出我們所需要的乳液了，但其缺點是使用過多時會產生白屑。 簡易乳液的另一個重要成分是油，一般使用天然植物萃取出的油脂，如葡萄籽油（較清爽）、玫瑰果油、杏核油等，可依照個人的皮膚狀況添加不同的天然油脂，屬於油性皮膚可使用葡萄籽油，一般膚質則可使用玫瑰果油等。一般來說油脂用量約10%，當於50 mL的蒸餾水中加入約5克的油脂，可使用一種以上的油脂，但總量仍控制在10%。 為避免油脂與精油存放在室溫下容易因為不同的細菌或真菌滋生而變質（也許會讓氣味改變或引發過敏），可在含精油的保養品中添加部分抗菌劑，此次使用的抗菌劑為天然葡萄柚籽抗菌劑，建議用量0.6%以下，即50 mL的乳液最多加入0.3 mL的抗菌劑（1mL約為20滴，0.3 mL為6滴）。若不使用抗菌劑，則保存期限縮短為兩週。 n 器材與藥品 寬口瓶 1個 塑膠瓶（50 mL） 1個 咖啡攪拌棒 1支 塑膠杯 1個 色素：紅色、黃色、綠色、藍色、紫色，各1瓶（此為共用） 簡易乳化劑：1小杯（使用咖啡攪拌棒來取用） 杏核油：1小杯（利用滴管來吸取） 天然精油：玫瑰、薰衣草、橙花等 天然葡萄籽抗菌劑：一小杯（用滴管來吸取） 玻尿酸液：一小杯（用滴管來吸取） n 製作步驟 1. 在一個乾淨的塑膠杯中加入以下材料：（製作50毫升的簡易身體乳液） 2. 取5小茶匙（咖啡匙）的乳化劑、5克的基礎油（如杏核油）、和約45毫升的水，放入一個塑 膠杯中。（水不要使用太多，否則會製作太多！） 3. 攪拌均勻混合（像打蛋花的動作，需要一點時間，此步驟需要耐心），慢慢地你會發現變成 乳液了。（此過程要仔細觀察喔！） 4. 加入5-6滴的天然葡萄柚籽抗菌劑。 5. 加入5滴的玻尿酸。 6. 加入2滴的精油。 7. 加入2滴的食用色素（可不加）。 8. 將你的乳液倒入寬口瓶中，若有剩餘的乳液，你可以立即使用看看！ 9. […]
上海化學教學參訪與經驗交流： 自製化學實驗裝置經驗分享與參訪心得／謝耀隆
Wednesday , 29, October 2014 本期專題, 第4期／2014年11月 Comments Off on 上海化學教學參訪與經驗交流： 自製化學實驗裝置經驗分享與參訪心得／謝耀隆上海化學教學參訪與經驗交流： 自製化學實驗裝置經驗分享與參訪心得 謝耀隆 國立臺東高級中學 hyl0108@gm.pttsh.ttct.edu.tw n 活動簡介 圖1：2014年上海化學實驗及教學交流研討活動會場 2014年上海化學實驗及教學交流活動（圖1），除了高中化學學科中心的教師外，與會的單位教師有來自上海市中學化學實驗研究中心、上海市化學青年教師研修班、黃浦區教育學會理化生專業委員會、上海外國語大學附屬大境中學。 本次兩岸化學教師交流活動，在臺灣師範大學邱美虹教授與上海師範大學吳俊明教授的大力支持與推動下，今年10月終於促成了這場兩岸化學教師聚焦實驗改進教學的研討活動。 高中化學學科中心的教師們把握此次機會，將這幾年來的研發成果與推展化學活動的經驗與對岸教師進行分享交流與研討。本次的研討當中，將近年來和屏東縣立大同高中張志聰老師共同研發的教具—氣體收集裝置及相關實驗操作上的應用，與參與研討活動的教師分享並進行交流。 n 實驗主題規劃與實施過程 圖2：現場操作示範及解說實驗影片 由於分享的時間有限，為在短時間內讓與會的教師感受到，只要我們細心觀察生活中的物品，並發揮巧思與創意，即可組裝自製實驗裝置進行氣體相關的實驗。播放和志聰老師共同拍攝的影片—看見氣體的性質，來介紹我們研發的氣體收集裝置，讓與會的教師看完影片的操作與示範後，亦能嘗試運用巧思，利用生活中的物品自製簡單的實驗裝置，並帶到教室進行化學實驗。 分享的過程中，除了播放拍攝的實驗影片外，也帶了一組氣體收集裝置到會場，讓與會的教師能看到裝置的全貌（圖2），並從現場操作的過程中，對裝置有更進一步的瞭解，以進行面對面的交流與討論。 n 交流實驗介紹 透過實驗影片的觀賞，介紹自行研發的氣體收集裝置（圖3a）。改變反應物即可收集不同的氣體，例如：氫氣、乙炔、氧氣及二氧化碳，並將氣體收集在氣球內，方便進行氣體性質的實驗操作與觀察。另外，針對有毒氣體一氧化氮與二氧化氮，設計了一套密閉的實驗操作裝置（圖5a），可以安全的進行實驗與觀察。 一、 自製實驗裝置說明與介紹 A. 氣體收集裝置 圖3a：氣體收集裝置組裝完成圖 圖3b：藥品添加裝置 圖3c：反應區裝置 圖3d：抽氣裝置 圖3e：收集裝置 l 藥品添加裝置（圖3b）：藉由調整三通閥開關，拉針筒活塞可將液態的反應物吸入針筒內，推針筒活塞可將反應物注入反應區裝置。單向閥用來避免產生的氣體進入藥品添加裝置內。 l 反應區裝置（圖3c）：右邊的羊乳瓶裝入反應物或催化劑，產生氣體的反應在此進行。另一羊乳瓶裝入半滿的水，用橡皮管將氣體導入水中，使產生的氣體降溫。可藉由觀察氣泡冒出的速度來決定是否要再加入更多的液態反應物。 l 抽氣裝置（圖3d）：以珠鏈扣住針筒活塞，避免產生的氣體因壓力太大而將針筒活塞擠出。抽氣裝置為氣體的緩衝區，可藉由針筒活塞的位置來瞭解裝置內氣體壓力的變化。利用兩個單向閥的設置，拉推針筒活塞即可將產生的氣體壓入收集裝置內。 l 收集裝置（圖3e）：將氣體收集在氣球中，藉由氣球的張力可方便將氣體排出使用。快速接頭可接上氣體噴槍，方便氣體的取用。調整三通閥開關，可用針筒來取得所需氣體的量。 本氣體收集裝置（圖3a）的優點：(1) 氣體用量小的實驗，不需花費大筆金錢購買鋼瓶，使用本裝置即可方便的收集氣體備用。(2) 可先將實驗欲使用的氣體收集在氣球中，接上氣體噴槍後即可控制氣體的排出量，方便各種氣體相關實驗的操作。(3) 改變反應物即可收集不同的氣體。固體反應物置於反應區裝置中的羊乳瓶內，液體反應物藉由藥品添加裝置的針筒與三通閥開關的操作，即可將液體反應物加入反應區裝置進行反應。(4) 抽氣裝置可作為氣體的緩衝區，利用拉推針筒活塞的動作即可將產生的氣體壓入收集裝置內，避免反應區內的氣體壓力太大。 B. 氣體混合裝置 調整三通閥開關，拉針筒活塞以取得欲混合氣體的體積（圖4a），拉推抽氣裝置的針筒活塞可將試管內的氣體排出。調整三通閥開關，可將混合氣體裝入試管內（圖4b）。 圖4a：氣體混合裝置 圖4b：混合氣體移入試管裝置圖 本氣體混合裝置的優點：使用本裝置可以方便的進行不同氣體的定量混合，並將混合氣體裝入試管內。 C. NO與NO2氣體密閉系統實驗裝置 圖5a：NO與NO2氣體密閉系統實驗裝置 圖5b：產生氣體裝置 […]