中華民國第55屆中小學科學展覽會

中 華 民 國 第 55 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 國 中 組 化 學 科 最 佳 團 隊 合 作 獎 030215 寒 暖 霜 晶 透 春 秋 ~ 探 索 天 氣 瓶 學 校 名 稱 : 高 雄 市 立 國 昌 國 民 中 學 作 者 : 指 導 老 師 : 國 二 黃 奕 愷 陳 惠 玲 國 二 邱 正 標 國 二 謝 秉 均 關 鍵 詞 : 天 氣 瓶 天 然 樟 腦 對 二 氯 苯

摘 要 本 篇 報 告 從 天 氣 瓶 的 基 礎 認 知 著 手 ( 第 一 部 分 ), 藉 著 增 加 天 氣 瓶 的 鹽 類 藥 用 酒 精 之 含 量 ( 第 二 部 分 ), 找 出 每 一 種 物 質 對 配 方 溶 液 的 影 響 ; 接 著 減 少 水 分, 發 現 水 分 對 天 然 樟 腦 藥 用 酒 精 溶 液 的 析 出 溫 度 有 增 加 的 趨 勢 ( 第 三 部 分 ) 由 前 方 探 索, 我 們 用 找 到 的 規 則 性, 製 作 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液, 並 添 加 水 分, 增 加 析 出 溫 度, 做 出 第 一 種 系 列 結 晶 溫 度 的 水 晶 腦 天 氣 瓶 ( 第 四 部 分 ), 最 後 找 到 萘 片 結 晶 相 關 條 件 : 在 酒 精 中 增 加 丙 酮, 減 少 析 出 溫 度, 終 於 得 到 第 二 種 系 列 結 晶 溫 度 的 萘 片 天 氣 瓶 ( 第 五 部 分 ) 以 原 配 方 天 氣 瓶 為 主 軸, 統 整 查 詢 的 資 料, 改 變 不 同 的 物 質, 我 們 發 現 不 同 天 氣 瓶 的 內 容 物 溶 劑 比 例 對 析 出 溫 度 有 規 則 性, 可 以 推 算 公 式, 做 出 各 具 特 色 的 美 麗 天 氣 瓶 壹 實 驗 動 機 在 國 二 上 理 化 2-2 溶 解 度 單 元 有 個 實 驗 探 討 溫 度 對 硝 酸 鉀 溶 解 度 的 影 響 中, 我 們 發 現 飽 和 硝 酸 鉀 水 溶 液 在 低 於 一 定 溫 度 時 會 有 針 狀 的 硝 酸 鉀 結 晶 析 出 老 師 在 此 帶 了 一 叫 做 天 氣 瓶 的 物 品, 號 稱 古 時 候 的 氣 象 局 可 以 利 用 瓶 內 結 晶 型 態 預 測 天 氣, 我 們 覺 得 十 分 特 別 也 存 疑, 上 網 查 閱 相 關 資 料, 發 現 市 售 的 天 氣 瓶 以 天 然 樟 腦 結 晶 為 主, 還 添 加 了 其 他 鹽 類, 結 成 美 麗 的 羽 狀 結 晶 看 到 這 些 讓 我 們 更 好 奇 了, 單 一 物 質 降 溫 即 可 析 出 晶 體, 加 入 其 他 溶 劑 溶 質 用 意 為 何? 配 方 比 例 怎 麼 找 出 來 的? 為 什 麼 簡 單 材 料 製 成 的 藥 用 酒 精 水 溶 液 天 氣 瓶, 售 價 這 麼 貴? 有 沒 有 其 他 取 代 物 質? 為 了 解 開 這 些 疑 惑, 我 們 展 開 了 一 連 串 的 研 究 貳 實 驗 目 的 第 一 部 分 : 配 方 天 氣 瓶 基 礎 探 索 第 二 部 分 : 探 討 配 方 瓶 中 添 加 各 成 分 物 質 的 影 響 第 三 部 分 : 水 份 減 少 對 配 方 溶 液 析 出 溫 度 的 影 響 第 四 部 分 : 水 分 對 天 然 樟 腦 對 二 氯 苯 萘 丸 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 第 五 部 分 : 探 討 丙 酮 純 酒 精 水 對 萘 結 晶 溫 度 的 影 響 1

2 參 研 究 設 備 器 材 與 研 究 架 構 樹 狀 圖 一 器 材 藥 品 類 : 燒 杯 量 筒 滴 管 電 磁 加 熱 攪 拌 器 溫 度 計 玻 璃 瓶 電 子 秤 秤 量 紙 研 缽 玻 棒 保 鮮 膜 標 籤 紙 奇 異 筆 恆 溫 槽 天 然 樟 腦 萘 丸 對 二 氯 苯 ( 市 售 水 晶 腦 ) 硝 酸 鉀 氯 化 銨 硝 酸 鈉 藥 用 酒 精 熱 水 純 酒 精 (99.5%) 丙 酮 等 二 研 究 架 構 樹 狀 圖 探 索 天 氣 瓶 一 - 1 結 晶 規 律 觀 察 二 -1 硝 酸 鉀 增 量 二 -2 氯 化 銨 增 量 三 -1 配 方 瓶 減 水, 純 溶 劑 對 結 晶 之 影 響 無 鹽 類 三 -2 配 方 瓶 減 水, 對 結 晶 之 影 響 有 鹽 類 四 -1 對 二 氯 苯 四 -2 萘 丸 一 - 2 時 間 對 天 氣 瓶 降 溫 速 率 的 影 響 一 - 3 降 溫 速 率 與 析 出 晶 體 之 關 係 一 - 4 比 較 天 然 樟 腦 以 萘 對 二 氯 苯 取 代 差 異 二 -3 藥 用 酒 精 增 量 第 一 部 分 : 配 方 天 氣 瓶 基 礎 探 索 第 二 部 分 : 探 討 配 方 瓶 中 各 成 分 物 質 對 結 晶 的 影 響 第 三 部 分 : 水 份 減 少 對 配 方 溶 液 析 出 溫 度 的 影 響 第 四 部 份 : 水 分 對 對 二 氯 苯 萘 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 討 論 結 論 鹽 類 測 試 假 說 2 第 五 部 分 : 尋 找 萘 的 天 氣 瓶 系 列 天 氣 瓶 雙 溶 劑 控 溫 模 式 五 -1 純 酒 精 對 萘 的 丙 酮 溶 液 五 -2 丙 酮 對 萘 的 純 酒 精 溶 液 假 說 1 驗 證 假 說 1 驗 證 假 說 2 三 -3 配 方 瓶 水 分 多 寡 對 析 出 溫 度 的 影 響 ( 系 列 天 氣 瓶 ) 配 方 瓶 有 無 鹽 類 比 較

肆 文 獻 探 討 一 天 氣 瓶 概 論 : 天 氣 瓶, 又 稱 風 暴 瓶 (Storm Glass), 是 一 種 在 十 九 世 紀 時 用 於 天 氣 預 報 工 具 密 閉 的 玻 璃 容 器 中, 裝 入 數 種 化 學 物 質 組 成 的 透 明 溶 液 根 據 外 界 溫 度 天 氣 的 改 變, 瓶 內 會 展 現 出 不 同 型 態 的 結 晶, 預 報 天 氣 的 變 化 瓶 內 結 晶 的 變 化, 主 要 是 由 於 溶 液 內 的 樟 腦 硝 酸 鉀 氯 化 銨 在 水 與 乙 醇 混 合 溶 劑 內 的 溶 解 度 會 隨 著 溫 度 變 化 溫 度 改 變 時, 三 種 物 質 的 結 晶 析 出 溶 解 速 度 有 差 異 而 造 成 的 交 互 作 用 而 溫 度 的 變 化 速 度, 則 會 影 響 結 晶 的 成 長 大 小 與 結 構 這 些 因 素 加 總 起 來, 造 成 瓶 內 晶 體 型 態 萬 千 的 美 麗 變 化 參 一 二 製 作 標 準 配 方 天 氣 瓶 方 法 : 將 硝 酸 鉀 2.5 公 克 以 及 氯 化 銨 2.5 公 克 溶 於 33mL 水 中 ; 樟 腦 10.0 公 克 溶 於 藥 用 酒 精 40.0 毫 升 (31.6 公 克 ) 中, 將 水 溶 液 倒 入 藥 用 酒 精 溶 液 中, 微 溫 攪 拌 澄 清 後, 密 封 於 玻 璃 容 器 中, 靜 置 降 溫 即 成 ( 後 文 將 此 比 例 的 天 然 樟 腦 藥 用 酒 精 水 溶 液 稱 為 配 方 瓶 ) 參 一 三 本 實 驗 使 用 主 要 結 晶 藥 品 基 本 條 件 樟 腦 樟 腦, 化 學 名 為 莰 酮, 分 子 式 為 C10H16O, 分 子 量 為 152, 分 子 結 構 為 立 體 結 構 易 升 華, 有 特 殊 香 氣, 刺 鼻, 可 用 於 驅 蟲 極 易 溶 於 藥 用 酒 精, 微 溶 於 水 1:598(14~17 ) 參 四 萘 萘, 分 子 式 為 C10H8, 分 子 量 為 128, 是 一 種 稠 環 芳 香 烴, 為 無 色 或 白 色 有 光 澤 的 鱗 片 狀 單 斜 結 晶, 有 溫 和 芳 香 氣 味 熔 點 80.6, 沸 點 219.9 難 溶 於 水, 微 溶 於 藥 用 酒 精 參 二 對 二 氯 苯 對 二 氯 苯, 分 子 式 為 C6H4Cl2, 分 子 量 為 111 熔 點 53.5, 沸 點 174 常 溫 下 易 昇 華 並 釋 放 刺 激 性 氣 味, 氣 味 較 強 難 溶 於 水, 不 易 被 土 壤 生 物 分 解 對 二 氯 苯 為 樟 腦 丸 中 最 常 用 的 成 分 參 三 硝 酸 鉀 硝 酸 鉀, 實 驗 式 KNO3, 分 子 量 為 101 外 觀 為 透 明 無 色 或 白 色 粉 末 溶 於 水, 稍 溶 於 乙 醇 參 五 氯 化 銨 氯 化 銨, 分 子 式 為 NH4Cl, 分 子 量 為 53 外 觀 為 無 色 立 方 晶 體 或 白 色 結 晶, 其 味 咸 涼 有 微 苦 易 溶 於 水 和 液 態 氨, 並 微 溶 於 乙 醇, 但 不 溶 於 丙 酮 和 乙 醚 參 六 3

伍 研 究 過 程 及 結 果 第 一 部 分 : 配 方 天 氣 瓶 基 礎 探 索 實 驗 ( 一 )-1 探 討 市 售 配 方 天 氣 瓶 影 響 結 晶 形 狀 之 規 律 源 起 : 對 於 天 氣 瓶 的 疑 惑 太 多, 於 是 從 現 成 配 方 瓶 找 研 究 起 點 ; 從 103 年 夏 天 到 冬 天, 先 長 期 觀 察, 找 出 規 則 性 步 驟 1. 將 硝 酸 鉀 2.5g 和 氯 化 銨 2.5g 溶 解 於 33mL 熱 水 中 2. 將 天 然 樟 腦 10g 溶 解 於 40mL 藥 用 酒 精 中 3. 將 步 驟 2 的 藥 用 酒 精 溶 液, 放 置 於 電 磁 加 熱 攪 拌 器 上, 緩 慢 加 熱 至 完 全 溶 解 4. 將 步 驟 1 的 水 溶 液 分 段 加 到 步 驟 3 的 藥 用 酒 精 溶 液 中, 加 熱 攪 拌 至 完 全 澄 清 透 明 5. 完 成 澄 清 液 置 於 密 封 玻 璃 瓶 中, 隨 天 氣 變 化 長 期 觀 察 結 晶 動 靜, 觀 察 過 程 如 下 觀 察 與 討 論 : 1. 長 期 觀 察 發 現 ~ 結 晶 速 度 越 慢, 晶 體 形 態 越 大 越 清 晰 溫 度 越 低, 結 晶 量 越 多 圖 1 2. 曾 經 在 網 路 找 過 配 方 瓶 結 晶 形 狀 與 天 氣 之 關 係 資 料 ( 圖 1), 各 種 不 同 形 狀 的 晶 體 似 乎 跟 外 在 天 氣 條 件 有 相 關 參 11 4

3. 根 據 我 們 長 期 觀 察, 發 現 天 氣 可 以 影 響 結 晶 的 形 狀, 只 不 過 它 只 能 依 據 降 溫 快 慢 與 溫 度 高 低 而 改 變 密 封 的 瓶 子 避 免 藥 用 酒 精 蒸 發, 氣 壓 濕 度 等 都 看 不 出 對 瓶 內 晶 體 有 何 影 響, 所 以 僅 用 小 小 天 氣 瓶 來 預 測 天 氣 是 否 為 多 雪 變 暖 晴 天 下 雪 颱 風 等 等, 有 點 誇 大 不 實 參 六 實 驗 ( 一 )-2 天 氣 瓶 降 溫 速 率 探 索 ~ 時 間 對 天 氣 瓶 降 溫 速 率 的 影 響 步 驟 1. 準 備 標 準 配 方 水 溶 液 (80g) 裝 於 雞 精 瓶 中 以 保 鮮 膜 封 瓶 口, 隔 水 加 熱 澄 清 後, 室 溫 降 溫 2. 將 溫 度 計 插 入 雞 精 瓶 中, 每 30 秒 紀 錄 1 次 溫 度, 直 到 瓶 內 溫 度 不 再 變 化 時, 停 止 紀 錄 實 驗 結 果 : 將 溫 度 - 時 間 ( 圖 2)- 任 兩 點 取 斜 率 即 為 降 溫 速 率 ; 再 對 應 時 間 中 點 即 成 降 溫 速 率 - 時 間 關 係 ( 圖 3) 圖 2 圖 2 圖 3 觀 察 與 討 論 1. 降 溫 愈 久, 降 溫 速 率 越 慢 圖 4 2. 配 方 水 溶 液 剛 開 始 降 溫 速 率 最 快, 逐 漸 遞 減, 大 約 在 在 10-12 分 鐘 時, 溶 液 變 混 濁, 出 現 第 一 次 的 降 溫 速 率 停 滯 ( 降 溫 等 速 ) 推 測 是 因 溶 液 結 晶 正 在 析 出, 有 放 熱 現 象, 減 緩 了 原 本 的 降 溫 速 率 3. 對 照 圖 2 圖 3, 大 約 在 35 ~33.1, 之 後, 晶 體 析 出 趨 於 明 顯, 降 溫 曲 線 與 趨 於 平 緩, 然 後 21 分 鐘 時 與 室 溫 熱 平 衡, 最 後 維 持 在 25 C( 室 溫 ) 4. 降 溫 到 發 生 起 霧 現 象 ( 圖 4), 是 析 出 前 兆, 我 們 發 現 從 溫 度 時 間 圖 ( 圖 2) 較 不 容 易 看 出, 從 溫 度 速 率 圖 ( 圖 3) 較 明 顯 5

實 驗 ( 一 )-3 降 溫 速 率 與 析 出 晶 體 之 關 係 源 起 : 實 驗 ( 一 )-1 觀 察 發 現, 結 晶 析 出 速 度 越 慢, 晶 體 越 大 越 美 麗 是 否 真 是 如 此, 因 此 設 計 實 驗 驗 證 實 驗 步 驟 :1. 準 備 6 瓶 雞 精 瓶, 分 別 在 瓶 內 裝 入 準 備 0 40 60 80 100 120 的 40 C 溫 水 2. 準 備 6 支 試 管, 分 別 加 澄 清 標 準 配 方 水 溶 液 3mL 後, 立 刻 將 管 口 以 保 鮮 膜 密 封 3. 將 溫 度 計 插 入 試 管 中, 再 將 試 管 放 入 各 玻 璃 瓶 溫 水 中 如 圖 5, 待 其 降 溫 至 結 晶 析 出, 記 錄 其 析 出 溫 度 與 對 應 時 間 ( 表 1), 觀 察 結 晶 情 形 實 驗 結 果 : 當 日 室 溫 :19 C 圖 5 表 1 圖 6 圖 7 觀 察 與 討 論 : 1. 根 據 實 驗 觀 察 ( 圖 6), 水 量 越 多, 降 溫 速 率 越 慢 的 配 方 水 溶 液, 結 晶 越 大 越 完 整 透 明 2. 試 管 外 瓶 水 少, 降 溫 速 率 較 快, 內 部 物 質 分 子 來 不 及 排 列 組 合, 晶 體 較 為 細 小 綿 密 ( 圖 8); 反 之, 若 降 溫 時 間 較 長, 就 能 夠 結 出 較 完 整 的 晶 體 圖 8 3. 裝 有 0mL 40mL 水 中 的 配 方 液 試 管 結 晶 是 粉 狀, 再 降 溫 也 長 不 出 大 晶 體 ; 而 放 在 裝 有 120mL 水 的 試 管 結 晶 則 是 針 葉 狀 4. 從 實 驗 ( 一 )-1 長 期 觀 察, 入 秋 時 第 一 個 晶 體 結 的 最 完 整 漂 亮 ( 圖 9), 從 實 驗 ( 一 )2 解 釋, 應 是 降 溫 超 慢, 可 惜 白 天 溫 度 回 升, 晶 體 就 溶 化 變 小 了 5. 同 一 瓶 配 方 瓶 溶 液 在 各 試 管 中, 發 現 外 圍 水 量 少, 晶 體 析 出 速 度 快 的, 圖 9 析 出 溫 度 較 低, 有 大 約 兩 度 的 落 差 ( 表 1 圖 7) 小 結 論 外 瓶 水 量 少, 降 溫 速 率 快, 溫 度 變 化 大, 析 出 晶 體 較 為 細 小 綿 密 ; 反 之, 外 瓶 水 量 多, 降 溫 速 率 慢, 溫 度 變 化 小, 析 出 晶 體 較 大 而 完 整 美 麗 6

實 驗 ( 一 )-4 以 配 方 瓶 成 分 比 例 為 準, 將 天 然 樟 腦 以 市 售 萘 丸 對 二 氯 苯 取 代, 比 較 差 異 步 驟 1. 以 萘 丸 與 對 二 氯 苯, 各 取 代 實 驗 ( 一 )-1 的 天 然 樟 腦, 不 改 變 其 他 成 份, 重 複 步 驟 1-4 實 驗 結 果 : 萘 對 二 氯 苯 樟 腦 最 終 析 出 狀 況 ( 圖 10) 萘 : 細 小 綿 密 片 狀 對 二 氯 苯 : 碩 大 長 形 晶 天 然 樟 腦 : 結 晶 針 葉 狀 圖 10 觀 察 與 討 論 : 1. 我 們 共 做 5 瓶 萘 取 代 的 天 氣 瓶, 幾 乎 水 溶 液 與 藥 用 酒 精 溶 液 一 加 在 一 起, 就 完 全 不 能 溶 解 我 們 認 為 原 配 方 瓶 水 量 比 例 太 多, 於 是 取 其 中 一 瓶 再 加 大 量 藥 用 酒 精 約 50mL, 才 勉 強 高 溫 溶 解 ( 酒 精 過 量 已 非 配 方 比 例 ), 最 後 測 得 其 析 出 溫 度 約 為 65 C, 冷 卻 後 晶 型 是 綿 密 片 狀 ( 圖 10) 2. 根 據 文 獻 探 討 及 實 做, 我 們 發 現 對 二 氯 苯 的 確 比 萘 更 容 易 溶 於 藥 用 酒 精, 混 合 後 的 溶 液, 重 新 加 入 揮 發 掉 的 藥 用 酒 精 至 應 有 的 克 數, 須 達 到 高 溫 完 全 溶 解, 降 到 約 35 C 才 會 析 出 3. 對 二 氯 苯 的 熔 點 很 低, 約 53.5 C, 因 此 在 加 熱 溶 解 的 過 程 中, 尚 未 溶 解 的 對 二 氯 苯, 意 外 融 化 了, 而 形 成 兩 種 液 體 分 離 的 奇 特 景 象 若 逆 回 冷 卻 則 在 下 方 凝 固 成 毛 狀 結 晶 將 溶 解 液 靜 置 一 天, 隔 日 來 看 發 現 長 出 巨 大 長 形 晶 體 ( 圖 11) 圖 11 小 結 論 : 1. 原 配 方 瓶 藥 用 酒 精 與 水 體 積 比 例 (40:33), 不 適 合 萘 儘 管 失 敗 了, 卻 發 現 萘 片 結 晶 閃 耀 七 彩, 是 另 一 類 型 的 美 麗, 也 可 以 作 為 天 氣 瓶 的 材 料, 留 待 後 方 實 驗, 重 新 尋 找 最 佳 比 例 2. 對 二 氯 苯 容 易 溶 於 藥 用 酒 精, 形 成 晶 體 長 約 數 公 分, 形 成 速 率 快, 看 似 壯 觀, 我 們 認 為 這 也 是 可 以 取 代 天 然 樟 腦 成 分 的 新 種 天 氣 瓶 3. 但 是 新 種 天 氣 瓶 在 室 溫 陸 續 結 晶 的 原 理 與 規 則 性 如 何 找 出, 我 們 依 然 從 基 本 配 方 天 氣 瓶 更 進 一 步 探 究 7

析 出 溫 度 ( ) 第 二 部 分 : 探 討 配 方 瓶 中 添 加 各 成 分 物 質 的 影 響 緣 起 : 配 方 瓶 中 除 了 天 然 樟 腦 藥 用 酒 精 之 外, 還 有 水 與 硝 酸 鉀 氯 化 銨, 這 些 成 分 到 底 作 用 是 什 麼, 令 人 好 奇, 於 是 設 計 以 下 實 驗 來 探 索 實 驗 ( 二 )-1 天 氣 瓶 配 方 中 硝 酸 鉀 對 結 晶 形 成 之 影 響 圖 12 實 驗 步 驟 : 準 備 6 管 3mL 配 方 水 溶 液, 分 別 再 加 入 0 0.02g 0.04g 0.06g 0.08g 0.1g 的 硝 酸 鉀, 全 部 溶 解 後 置 於 溫 水 集 體 降 溫 並 觀 察 其 結 晶 情 況 ( 圖 12 13) 實 驗 結 果 : 試 管 天 氣 瓶 加 入 不 等 量 硝 酸 鉀 降 溫 結 果 ( 表 2) 溫 度 ( ) 配 方 水 溶 液 配 方 水 溶 液 +0.02g 硝 酸 鉀 配 方 水 溶 液 +0.04g 硝 酸 鉀 配 方 水 溶 液 +0.06g 硝 酸 鉀 配 方 水 溶 液 +0.08g 硝 酸 鉀 配 方 水 溶 液 +0.1g 硝 酸 鉀 58.0 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 50.7 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 49.2 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 48.5 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 2 層 46.1 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 2 層 分 2 層 44.7 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 2 層 分 2 層 43.9 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 2 層 分 2 層 42.7 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 2 層 分 2 層 分 2 層 39.2 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 2 層 38.6 整 管 起 霧 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 2 層 37.6 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 2 層 35.1 分 2 層 分 2 層 分 2 層 分 層, 少 量 析 出 分 層, 少 量 析 出 分 層, 少 量 析 出 30.5 分 2 層 分 2 層 分 層, 少 量 析 出 分 層, 少 量 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 27.9 分 層, 少 量 析 出 分 層, 少 量 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 25.8 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 24.5( 結 束 ) 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 分 層 + 析 出 表 2 40 20 0 0 0.05 0.1 0.15 硝 酸 鉀 (g) 觀 察 與 討 論 : 圖 13 圖 14 1. 3mL 的 配 方 水 溶 液, 最 初 要 加 多 少 硝 酸 鉀? 我 們 先 多 加 入 0.1g 做 測 試 我 們 發 現 此 試 管 在 溶 解 時 已 經 需 要 加 熱 高 溫 才 能 完 全 溶 解, 因 此 我 們 決 定 以 低 於 0.1g 的 硝 酸 鉀 進 行 實 驗 2. 由 上 表 2 與 圖 14 發 現, 配 方 液 再 加 入 越 多 的 硝 酸 鉀, 晶 體 析 出 溫 度 越 高, 追 加 0.06g 達 35 就 已 析 出, 不 適 合 做 天 氣 瓶 8

析 出 溫 度 ( ) 實 驗 ( 二 )-2 天 氣 瓶 配 方 中 氯 化 銨 對 結 晶 形 成 之 影 響 圖 15 實 驗 步 驟 : 準 備 6 管 3mL 的 配 方 水 溶 液, 分 別 加 入 0 0.02g 0.04g 0.06g 0.08g 0.1g 的 氯 化 銨, 隔 熱 水 溶 解 後 置 於 熱 水 中 降 溫 並 觀 察 其 結 晶 情 況 ( 圖 15 17) 實 驗 結 果 : 試 管 天 氣 瓶 加 入 不 等 量 氯 化 銨 降 溫 結 果 ( 表 三 ) 溫 度 ( ) 配 方 水 溶 液 配 方 水 溶 液 +0.02g 氯 化 銨 配 方 水 溶 液 +0.04g 氯 化 銨 配 方 水 溶 液 +0.06g 氯 化 銨 配 方 水 溶 液 +0.08g 氯 化 銨 配 方 水 溶 液 +0.1g 氯 化 銨 44.3 整 管 起 霧 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 整 管 清 澈 43.7 整 管 起 霧 溶 液 分 層 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 42.6 整 管 起 霧 溶 液 分 層 整 管 清 澈 整 管 起 霧 整 管 起 霧 出 現 少 量 結 晶 42.2 整 管 起 霧 溶 液 分 層 整 管 清 澈 整 管 起 霧 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 41.6 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 整 管 起 霧 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 40.3 溶 液 分 層 整 管 起 霧 整 管 起 霧 分 層, 有 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 37.8 溶 液 分 層 分 層, 有 少 量 結 晶 分 層, 有 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 33.5 分 層, 有 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 出 現 結 晶 出 現 少 量 結 晶 出 現 少 量 結 晶 25.9( 結 束 ) 大 量 結 晶 大 量 結 晶 大 量 結 晶 大 量 結 晶 大 量 結 晶 大 量 結 晶 表 3 50 0 0 0.05 0.1 0.15 氯 化 銨 (g) 圖 16 圖 17 觀 察 與 討 論 : 1. 與 硝 酸 鉀 一 樣, 因 溶 解 少 量 氯 化 銨 即 需 高 溫, 因 此 以 低 於 0.1g 進 行 實 驗 2. 若 以 配 方 水 溶 液 為 基 準, 氯 化 銨 的 量 越 多, 析 出 的 溫 度 就 會 越 高 3. 同 質 量 的 氯 化 銨 比 硝 酸 鉀 能 讓 配 方 溶 液 析 出 的 溫 度 升 高 更 多, 我 們 推 測 原 因 如 下 : 氯 化 銨 在 水 中 溶 解 度 較 硝 酸 鉀 低 (30 溶 解 度 分 別 為 41.4,45.3), 因 此 兩 者 同 溫 度 時, 氯 化 銨 因 較 難 溶 解 而 較 早 析 出 小 結 論 : 配 方 液 再 加 入 越 多 的 氯 化 銨, 晶 體 析 出 溫 度 越 高, 不 適 合 當 天 氣 瓶 加 碼 小 實 驗 : 綜 合 以 上 2 個 實 驗 結 果, 我 們 想 知 道 鹽 類 對 配 方 瓶 晶 型 的 影 響, 我 們 加 碼 做 一 組 除 鹽 天 氣 瓶 對 照 原 配 方 瓶, 在 冷 氣 房 降 溫 一 夜 的 小 實 驗 結 果 如 圖 18, 我 們 發 現 : 圖 18 (1) 晶 型 幾 乎 相 同 只 有 結 晶 量 有 小 差 異 ( 除 鹽 組 較 少, 配 方 瓶 組 較 多 ) (2) 配 方 瓶 比 除 鹽 瓶 較 先 析 出 ( 析 出 溫 度 : 除 鹽 瓶 < 配 方 瓶 ) 9

小 結 論 : 綜 合 以 上 各 實 驗, 從 有 鹽 無 鹽 的 對 照, 增 加 美 觀 有 限, 增 減 析 出 溫 度 有 限, 減 少 過 飽 和 析 出 皆 不 明 顯, 無 法 呼 應 網 路 傳 言 以 鹽 類 為 晶 核 易 於 析 出 之 論 點 10 克 天 然 樟 腦, 添 加 5 克 鹽 類, 我 們 猜 測 有 成 本 考 量 實 驗 ( 二 )-3 天 氣 瓶 配 方 中 增 加 藥 用 酒 精 對 結 晶 形 成 之 影 響 實 驗 步 驟 : 分 別 準 備 5 管 3mL 的 配 方 水 溶 液, 依 序 加 入 0mL 0.25mL 0.5 ml 0.75mL 1.0mL 的 藥 用 酒 精, 完 全 溶 解 後 置 於 室 溫 水 中 降 溫 並 觀 察 期 結 晶 情 況 ( 圖 19, 當 時 溫 度 20 ) 實 驗 結 果 : 基 礎 配 方 瓶 有 析 出, 其 他 多 加 藥 用 酒 精 的 試 管, 一 直 降 到 20, 都 沒 有 析 出 立 即 討 論 : 圖 19 圖 20 1. 天 然 樟 腦 為 天 氣 瓶 結 晶 中 最 主 要 的 成 分, 很 明 顯 加 入 藥 用 酒 精 是 為 了 溶 解 天 然 樟 腦, 若 藥 用 酒 精 多 加 一 些, 很 明 顯 的 溶 解 量 大 增, 在 低 溫 時 更 不 易 析 出 2. 加 入 藥 用 酒 精 會 使 析 出 溫 度 降 低, 而 且 加 一 點 點 即 有 極 大 的 變 化 我 們 有 嚐 試 拿 冰 塊 冰 鎮, 結 果 發 現 加 藥 用 酒 精 0.25mL 的 那 一 管, 析 出 溫 度 低 於 15, 已 不 適 合 做 為 天 氣 瓶 3. 因 為 到 非 常 低 溫 都 沒 有 析 出, 因 此 我 們 在 未 析 出 的 試 管 中 各 加 入 1 滴 水, 結 果 一 加 入 即 有 大 量 析 出 ( 圖 20), 析 出 量 與 酒 精 加 入 量 呈 遞 減 關 係, 可 見 天 然 樟 腦 難 溶 於 水, 析 出 溫 度 大 大 增 高 ( 從 維 基 查 到, 天 然 樟 腦 對 水 的 溶 解 度 只 有 0.12g/100mL 參 四 ) 小 結 論 : 藥 用 酒 精 對 天 然 樟 腦 的 溶 解 度 超 好, 能 降 低 析 出 溫 度 ; 從 再 加 一 滴 水 發 現, 水 能 提 升 晶 體 的 析 出 溫 度 靈 光 一 閃 水 與 藥 用 酒 精 交 互 作 用?! 配 方 瓶 中 的 水 和 藥 用 酒 精 的 量, 會 不 會 只 是 為 了 控 制 天 然 樟 腦 的 析 出 溫 度? 若 用 其 他 物 種 做 天 氣 瓶, 能 不 能 套 用 這 方 法, 做 出 各 種 溫 度 都 能 析 出 的 溫 度 計? 第 三 部 分 : 水 份 減 少 對 天 然 樟 腦 藥 用 酒 精 溶 液 與 配 方 溶 液 析 出 溫 度 的 影 響 實 驗 ( 三 )-1 天 氣 瓶 配 方 減 少 水 分, 純 溶 劑 對 天 然 樟 腦 結 晶 形 成 之 影 響 ( 無 添 加 氯 化 銨 與 硝 酸 鉀 ) 步 驟 1. 準 備 10g 天 然 樟 腦 40mL 藥 用 酒 精,33mL 水 裝 瓶 ( 除 鹽 配 方 瓶 ), 另 一 平 為 10g 天 然 樟 腦 40mL 藥 用 酒 精 20mL 水 裝 瓶 ( 少 水 除 鹽 配 方 瓶 ) 10

2. 置 於 室 溫 下 觀 察, 紀 錄 時 間 和 溫 度 結 果 如 圖 21-22 圖 22 圖 21 立 即 討 論 : 1. 10g 天 然 樟 腦 的 純 藥 用 酒 精 溶 液, 降 溫 到 冰 水 共 存 尚 未 看 見 結 晶 2. 此 減 水 配 方 瓶 溶 液 天 然 樟 腦 很 容 易 溶 解, 但 半 小 時 後 直 到 24.7 時 仍 未 析 出, 因 此 停 止 降 溫 時 間 紀 錄 ( 若 晶 體 析 出 溫 度 過 低, 不 適 合 用 於 測 量 南 台 灣 的 氣 溫 ) 3. 後 來 溶 液 在 19.5 與 實 驗 室 內 的 空 氣 達 成 熱 平 衡, 依 然 未 析 出, 因 此 我 們 更 進 圖 23 一 步 使 用 冰 水, 讓 溶 液 快 速 降 溫, 最 後 總 算 於 14.7 時 溶 液 開 始 起 霧, 然 後 於 13.9 時 已 有 細 針 狀 結 晶 析 出 4. 晶 體 靜 置 析 出, 探 針 皆 未 有 攀 晶 現 象, 確 定 探 針 對 晶 體 析 出 較 無 影 響 小 結 論 : 1. 與 原 配 方 瓶 比 較,33mL 的 水 減 少 到 20mL, 天 然 樟 腦 對 藥 用 酒 精 40mL 和 水 20mL 的 溶 解 性 過 高, 晶 體 析 出 溫 度 過 低 2. 此 瓶 溶 液 的 溶 解 與 析 出 溫 度 之 間 的 差 距 過 大, 而 且 結 晶 是 瞬 間 大 量 析 出 並 無 慢 慢 飄 雪 之 現 象, 因 此 推 測 溶 液 是 有 過 飽 和 狀 態 靈 光 一 閃 從 實 驗 ( 二 )1-2 得 知, 加 入 硝 酸 鉀 和 氯 化 銨 能 提 高 析 出 溫 度, 於 是 下 一 實 驗 添 回 配 方 瓶 中 原 本 就 有 的 硝 酸 鉀 和 氯 化 銨, 想 看 少 水 配 方 瓶 析 出 溫 度 與 晶 型 有 什 麼 改 變 實 驗 ( 三 )-2 天 氣 瓶 配 方 中 僅 減 少 水 分, 對 結 晶 之 影 響 ( 有 添 加 氯 化 銨 與 硝 酸 鉀 ) 步 驟 1. 準 備 10g 天 然 樟 腦 40mL 藥 用 酒 精 20mL 水 2.5g 硝 酸 鉀 2.5g 氯 化 銨, 裝 於 雞 精 瓶 中 混 合 溶 解 置 於 室 溫 下 觀 察, 使 用 溫 度 計 紀 錄 溫 度 結 果 1. 加 入 鹽 類 一 向 非 常 難 溶 此 瓶 溶 液 一 直 到 於 51.5 完 全 溶 解 後, 緩 慢 降 溫 至 室 溫 25 時, 依 然 沒 有 結 晶 析 出 2. 我 們 取 來 冰 塊 繼 續 降 溫, 直 到 15.1 時, 出 現 一 根 根 細 小 的 毛 狀 晶 體, 接 著 便 快 速 大 量 析 出, 像 飄 雪 花 般 的 結 晶 從 溶 液 中 一 直 冒 出 來 11

析 出 溫 度 ( ) 3. 在 實 驗 過 程 中 我 們 發 現 了 一 個 奇 特 現 象, 當 晶 體 出 時 會 放 熱, 導 致 水 溶 液 降 溫 時 會 有 溫 度 回 升 的 現 象, 回 升 的 溫 度 範 圍 約 於 0.5~1 立 即 討 論 : 1. 天 然 樟 腦 溶 於 藥 用 酒 精 水 溶 液 要 吸 熱, 反 之, 從 溶 液 析 出 天 然 樟 腦, 會 放 熱 2. 此 瓶 溶 液 溶 解 鹽 類 的 溫 度 雖 然 明 顯 比 實 驗 ( 三 )-1 的 無 鹽 組 36.0 高 出 許 多, 但 是 析 出 溫 度 卻 沒 有 提 高 很 多, 所 以 我 們 推 測 析 出 溫 度 低 的 主 因 還 是 在 於 水 量 減 少, 導 致 天 然 樟 腦 對 配 方 溶 液 的 溶 解 度 提 高 3. 綜 合 實 驗 ( 三 )-1-2, 同 為 10g 的 天 然 樟 腦, 在 4 種 不 同 條 件 之 下, 各 種 異 同 結 果 如 下 ( 表 3) 藥 品 條 件 實 驗 ( 三 ) 無 水 配 方 (0mL 水, 無 鹽 類 ) 實 驗 ( 三 )-1 少 水 配 方 (20mL 水, 無 鹽 類 ) 實 驗 ( 三 )-2 少 水 配 方 (20mL 水, 有 鹽 類 ) 實 驗 ( 一 )-3 標 準 配 方 (33mL 水, 有 鹽 類 ) 溶 解 溫 度 室 溫 36.0 51.5 約 50-55 析 出 溫 度 0 度 以 下 13.9 15.1 約 30 放 熱 回 溫 現 象 無 法 測 量 不 明 顯 明 顯 有 回 溫 1 溫 度 無 明 顯 停 滯 晶 體 形 狀 不 可 測 細 針 狀 細 針 狀 針 葉 狀 4. 儘 管 實 驗 ( 一 )-3 確 定 晶 體 析 出 有 放 熱 現 象, 但 若 是 在 大 量 藥 用 酒 精 水 溶 液 中 一 點 一 滴 降 溫 析 出, 應 該 不 至 於 會 有 回 溫 現 象 因 此 當 出 現 回 溫 現 象 時, 代 表 晶 體 是 大 量 析 出, 感 覺 很 像 網 路 影 片 熱 冰 醋 酸 鈉 過 飽 和 的 現 象 參 八, 所 以 我 們 認 為 天 氣 瓶 的 析 出, 也 有 過 飽 和 的 現 象 小 結 論 : 1. 加 入 鹽 類 會 讓 析 出 溫 度 有 些 許 的 提 高, 但 會 加 劇 溶 解 與 析 出 的 溫 度 差 異 2. 固 定 量 的 天 然 樟 腦 (10g), 溶 於 固 定 量 的 藥 用 酒 精 (40mL), 加 了 固 定 量 的 鹽 類 ( 各 2.5g 的 硝 酸 鉀 和 氯 化 銨 ), 決 定 析 出 溫 度 的 因 素 是 水 量, 從 20mL-40mL, 析 出 溫 度 由 14.4 升 到 31.5 實 驗 ( 三 )-3 配 方 瓶 水 分 多 寡 對 析 出 溫 度 的 影 響 ( 系 列 天 氣 瓶 ) 實 驗 步 驟 : 準 備 6 瓶 配 方 水 溶 液 ( 先 不 加 任 何 水 ), 再 依 序 加 入 20ml 25ml 30ml 33ml 及 37ml 的 水, 溶 解 後 隔 水 降 溫 觀 察 析 出 溫 度 表 3 實 驗 結 果 : 表 4 水 量 (ml) 20 25 30 33 37 析 出 溫 度 ( ) 14.4 19.7 23.1 28.1 31.5 圖 23 12 40 30 20 10 0 y = 1.0129x - 5.9547 R² = 0.9851 0 10 20 30 40 水 量 (ml)

立 即 討 論 1. 我 們 將 表 (4) 製 成 了 圖 (23), 得 到 的 經 驗 公 式 為 y( 析 出 溫 度 ) = 1.0129x 水 量 - 5.9547, 大 約 是 每 加 1mL 水, 升 高 1 2. 配 方 瓶 的 含 水 量 似 乎 與 晶 體 析 出 溫 度, 在 常 見 天 氣 溫 度 範 圍 內 成 線 性 第 四 部 份 : 水 分 對 對 二 氯 苯 萘 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 實 驗 ( 四 )-1 水 分 對 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 實 驗 目 的 : 探 討 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液, 加 入 水 量 與 結 晶 析 出 之 溫 度 之 關 係 實 驗 步 驟 :1. 準 備 好 材 料 四 份 : 每 份 為 對 二 氯 苯 (5g) 95% 藥 用 酒 精 (20mL), 各 裝 相 同 瓶 子 中 2. 一 瓶 為 對 照 組 不 加 水, 另 外 三 瓶, 分 別 加 入 1mL 4mL 5mL 的 水 3. 將 4 瓶 溶 液 皆 加 熱 至 瓶 內 清 澈 後, 置 於 室 溫 下 觀 察 溫 度 變 化, 每 30 秒 為 一 單 位 記 錄, 紀 錄 時 間 與 溫 度, 直 到 溫 度 不 再 變 化 為 止 實 驗 結 果 :1. 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液 晶 體 析 出 定 性 觀 察 ( 圖 24) 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液 初 結 晶 附 在 瓶 身 上, 量 多 細 長 的 結 晶 從 長 形 晶 體 主 幹 長 出 分 支 來 長 形 晶 體 擠 出 了 水 面 圖 24 圖 25 圖 26 圖 27 圖 28 1. 對 二 氯 苯 純 藥 用 酒 精 溶 液 在 24~25 間 析 出, 析 出 時 間 將 近 15 分 鐘, 降 溫 曲 線 為 水 平 ( 圖 25) 2. 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液 +1mL 水 常 溫 下 降 溫 曲 線 圖, 圖 中 可 得 知 析 出 溫 度 在 26~27 之 間, 因 為 加 入 了 少 量 的 水, 因 此 析 出 溫 度 些 微 提 高 析 出 時, 回 溫 狀 態 變 明 顯 ( 圖 26) 13

3. 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液 +4mL 水, 由 圖 可 得 知 析 出 溫 度 在 31~32 之 間 ( 圖 27) 4. 對 二 氯 苯 +5mL 水, 由 析 出 溫 度 在 34~35 之 間, 析 出 時 段 回 升 的 溫 度 將 近 1 ( 圖 28) 立 即 討 論 圖 29 1. 結 晶 時 放 熱, 使 的 原 本 降 溫 速 率 趨 於 平 緩 又 因 為 對 二 氯 苯 難 溶 於 水, 所 以 加 入 水 最 多 的 5mL 實 驗, 除 了 析 出 溫 度 提 高 之 外, 從 圖 29 也 可 看 出, 析 出 量 也 最 多 ; 結 晶 放 熱 變 多, 更 有 機 會 看 見 溫 度 明 顯 回 升 現 象, 符 合 預 期 規 則 性 2. 加 水 多 寡 對 於 對 二 氯 苯 結 晶 型 態 沒 有 影 響, 都 是 針 狀 結 晶 但 純 藥 用 酒 精 溶 液 的 結 晶 較 細 3. 5g 的 對 二 氯 苯 與 20mL 藥 用 酒 精, 做 出 加 的 水 圖 30 量, 與 析 出 溫 度 關 係 圖, 結 果 如 圖 30, 我 們 發 現, 恰 巧 是 這 段 範 圍 內, 對 二 氯 苯 配 方 在 一 般 溫 度 下, 可 析 出 長 形 晶 體 析 出 溫 度 大 抵 以 24.5 起 跳, 每 加 1mL 的 水, 析 出 溫 度 約 上 升 2 度 的 線 性 關 係 4. 模 仿 標 準 配 方 瓶 比 例, 取 5g 的 對 二 氯 苯 溶 質 與 20mL 藥 用 酒 精 這 比 例, 加 了 1-5mL 的 水, 所 呈 現 的 析 出 溫 度, 恰 巧 是 高 雄 市 天 氣 變 化 最 常 見 的 溫 度 (25-35 ) 小 結 論 1. 由 上 述 結 果 得 知,5g 對 二 氯 苯 20mL 藥 用 酒 精 溶 液 置 於 雞 精 玻 璃 瓶 中, 加 入 水 後, 析 出 溫 度 會 提 高, 析 出 溫 度 公 式 為 對 二 氯 苯 析 出 溫 度 = 1.9118* 水 毫 升 數 + 24.471 ( ) 2. 加 較 多 水 的 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液, 析 出 結 晶 變 多, 放 圖 31 熱 多, 溫 度 回 升 的 現 象 較 明 顯 3 我 們 以 對 二 氯 苯 析 出 經 驗 公 式, 製 作 出 新 種 系 列 結 晶 溫 度 天 氣 瓶 如 圖 31 4. 值 得 一 提 的 是 當 結 晶 瞬 間, 會 長 成 縱 貫 上 下 的 長 形 晶, 過 程 連 續 快 速 有 別 於 配 方 天 氣 瓶 整 夜 的 緩 慢 析 出, 十 多 分 鐘 內 的 動 態 大 長 晶, 非 常 有 觀 賞 性 ( 如 圖 32: 此 圖 為 32 會 析 出 對 二 氯 苯 晶 體 的 樣 品 瓶, 在 27 度 冷 氣 房 中 自 然 冷 卻 攝 影,0-16 分 鐘 內 每 1 分 45 秒 取 一 格 ) 圖 32 14

實 驗 ( 四 )-2 水 分 對 萘 丸 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 實 驗 步 驟 : 將 5g 萘,20mL 藥 用 酒 精 混 合, 加 熱 至 瓶 內 完 全 清 澈 後, 作 出 原 始 萘 的 藥 用 酒 精 溶 液 將 加 熱 至 清 澈 的 萘 藥 用 酒 精 溶 液, 置 於 室 溫 下 觀 察, 每 30 秒 為 一 單 位 記 錄, 記 錄 時 間 與 溫 度, 直 到 瓶 內 溫 度 溫 度 不 再 下 降 為 止 實 驗 結 果 1. 圖 33 為 原 始 萘 的 天 氣 瓶 (20mL 藥 用 酒 精 圖 33 +5g 萘 ) 析 出 溫 度 為 53.0, 前 段 降 溫 快, 析 出 時 溫 度 下 降 有 點 停 滯, 後 段 邊 降 溫 邊 析 出, 降 溫 速 率 不 大 晶 體 型 態 為 片 狀, 如 圖 34 觀 察 與 討 論 1. 以 配 方 瓶 溶 質 與 藥 用 酒 精 比 例 為 準, 分 量 減 半, 將 萘 取 代 天 然 樟 腦, 溶 於 單 一 藥 用 酒 精, 發 現 萘 很 難 溶, 需 要 將 溫 度 提 升 到 60, 才 完 全 溶 完 2. 由 於 20mL 藥 用 酒 精 +5g 萘 溶 液 的 析 出 溫 度 過 高, 因 此 我 們 決 定 增 加 藥 用 酒 精 的 量 ( 比 例 ) 3. 將 比 例 調 為 50mL 藥 用 酒 精 +5g 萘, 發 現 萘 片 析 出 溫 度 為 41.9, 析 出 溫 度 依 然 過 高, 已 經 不 適 合 作 為 天 氣 瓶 因 此 不 再 加 水 測 量 析 出 溫 度 4. 若 再 將 藥 用 酒 精 比 例 升 高, 則 析 出 物 濃 度 過 於 稀 少, 已 經 沒 有 觀 賞 的 價 值 圖 34 第 五 部 分 : 探 討 丙 酮 純 酒 精 水 對 萘 結 晶 溫 度 的 影 響 源 起 我 們 在 實 驗 第 四 部 分 中 以 藥 用 酒 精 水 做 出 了 以 對 二 氯 苯 為 主 體 的 新 種 天 氣 瓶 而 萘 高 溫 析 出, 溫 度 範 圍 不 適 天 氣 瓶 但 是 萘 片 飛 舞 七 彩 析 出 的 美 麗 模 樣, 令 人 印 象 深 刻, 因 此 我 15

們 考 慮 用 對 萘 溶 解 度 更 好 的 丙 酮 與 純 酒 精 與 水, 交 叉 測 試 結 晶 溫 度, 嘗 試 製 作 以 萘 晶 體 為 主 體 的 新 種 天 氣 瓶 的 可 能 性 前 置 實 驗 觀 察 與 紀 錄 : 5 克 萘 加 20mL 單 一 純 溶 劑 基 礎 測 試 表 5 實 驗 ( 五 )-1 純 酒 精 對 萘 的 丙 酮 溶 液 對 結 晶 析 出 溫 度 的 影 響 實 驗 步 驟 1. 準 備 好 材 料 為 萘 (5g) 丙 酮 (20mL), 裝 入 雞 精 瓶 中 2. 在 步 驟 一 調 配 好 的 溶 液 中 加 入 酒 精 10mL, 待 溶 液 清 澈 後, 降 溫 記 錄 其 析 出 溫 度 實 驗 結 果 : 丙 酮 對 萘 的 溶 解 度 太 好, 以 致 於 加 入 酒 精 後 析 出 溫 度 依 然 過 低, 無 法 測 量 討 論 與 觀 察 : 在 我 們 發 現 只 加 10mL 純 酒 精 無 法 製 成 適 溫 天 氣 瓶 時, 我 們 再 添 加 了 10mL 的 純 酒 精, 但 是 析 出 溫 度 仍 然 過 低, 因 此 我 們 認 為 萘 的 丙 酮 溶 液 加 入 純 酒 精, 並 不 適 合 做 為 天 氣 瓶 的 配 方 實 驗 ( 五 )-2 丙 酮 對 萘 的 純 酒 精 溶 液 對 結 晶 析 出 溫 度 的 影 響 實 驗 步 驟 :1. 將 萘 (5g) 純 酒 精 (20mL), 裝 入 雞 精 瓶 中, 共 製 作 8 瓶 圖 35 2. 分 別 在 瓶 中 加 入 不 等 量 的 丙 酮, 分 別 為 1mL 1.5mL 2mL 2.5mL 3mL 4mL 5mL 6mL, 待 溶 液 清 澈 後, 置 於 大 水 缸 水 浴, 外 層 水 淹 過 瓶 內 水 面, 降 溫 記 錄 其 析 出 溫 度 ( 圖 35) 實 驗 結 果 1.20mL 純 酒 精 (99.5%)+5g 萘 + 不 等 量 丙 酮 析 出 溫 度 與 晶 形 觀 察 表 6 丙 酮 (ml) 1 1.5 2. 2.5 3 4 5 6 析 出 溫 度 35.7 32.5 33.4 29.1 28.7 24.7 24.0 22.7 晶 形 觀 察 片 狀 片 狀 晶 簇 四 邊 形 四 邊 形 片 狀 細 密 而 多 ( 過 飽 和 ) 片 狀 晶 簇 四 邊 形 片 狀 晶 細 密 而 多 細 密 而 多 表 6 為 實 驗 結 果, 發 現 萘 結 晶 在 正 常 降 溫 下 為 片 狀 若 有 過 飽 和 現 象, 則 會 細 而 多 圖 36 我 們 將 實 驗 結 果 製 成 萘 的 析 出 溫 度 經 驗 公 式 圖 ( 圖 36), 可 得 萘 析 出 溫 度 為 = -2.6269 丙 酮 毫 升 數 + 37.059( ) 16

討 論 1 丙 酮 對 純 酒 精 萘 溶 液 的 影 響 ( 實 驗 ( 五 )-2 主 要 實 驗 ) (1) 經 過 實 驗 ( 五 )-1 的 實 驗, 我 們 決 定 改 採 萘 的 酒 精 溶 液 添 加 丙 酮 的 方 式, 觀 察 晶 體 析 出 溫 度, 我 們 將 加 入 不 等 量 丙 酮 的 系 列 萘 純 酒 精 溶 液, 置 於 水 槽 中 集 體 降 溫 如 圖 35 (2) 下 圖 37 是 萘 的 純 酒 精 溶 液 析 出 時 的 影 片 擷 取 圖, 發 現 析 出 微 量 小 晶 體 後, 從 1:00-3:00 每 20 秒 擷 取 一 張 圖 片 短 短 3 分 鐘, 看 見 晶 體 析 出 動 態 蔓 延, 感 受 美 麗 與 震 撼 圖 37 2 水 加 入 萘 的 丙 酮 溶 液 的 觀 察 ( 實 驗 ( 五 )-2 其 他 小 測 試 ) 圖 38 一 開 始 使 用 萘 丙 酮 溶 液 加 入 酒 精 及 水, 在 加 入 水 的 配 方 瓶 中 發 現, 瓶 內 分 層, 上 層 混 濁 為 丙 酮 層, 下 層 清 澈 則 為 水 層, 我 們 認 為 是 因 為 萘 不 溶 於 水, 但 是 大 量 溶 於 丙 酮, 造 成 互 溶 的 溶 劑 再 度 上 下 分 層 的 情 形 ( 如 圖 38) 2. 純 酒 精 加 入 萘 的 丙 酮 溶 液 影 響 ( 實 驗 ( 五 )-2 其 他 小 測 試 ) 圖 39 我 們 以 20mL 丙 酮 對 5g 萘 製 作 岀 萘 丙 酮 溶 液, 加 入 10mL 的 純 酒 精, 還 是 保 持 清 澈 的 狀 態, 因 此 我 們 再 將 添 加 酒 精 至 20mL, 卻 還 是 仍 無 析 出 的 現 象 因 此 我 們 認 定, 丙 酮 中 添 加 純 酒 精 方 式 會 需 要 使 用 過 多 純 酒 精, 因 此 不 適 合 作 為 萘 天 氣 瓶 的 配 方 3. 曾 經 想 探 討 鹽 類 對 對 二 氯 苯 天 氣 瓶 及 萘 天 氣 瓶 是 否 有 影 響, 於 是 添 加 鹽 類 0.1g( 硝 酸 鉀 氯 化 銨 ) 到 萘 天 氣 瓶 ( 圖 41) 與 對 二 氯 苯 天 氣 瓶 ( 各 取 出 3mL, 如 圖 40) 置 於 試 管 中 加 入 鹽 類, 觀 察 其 析 出 情 形 17 圖 40 圖 41

結 果 我 們 發 現 因 為 萘 天 氣 瓶 中 水 分 過 少, 即 使 將 鹽 量 減 少 至 0.04g 仍 無 法 溶 解, 對 二 氯 苯 天 氣 瓶 一 樣 因 為 水 份 過 少 而 無 法 順 利 溶 解 鹽 類, 因 此 製 作 新 種 天 氣 瓶 皆 不 考 慮 鹽 類 的 影 響 一 配 方 瓶 天 氣 瓶 起 霧 分 層 探 討 : 陸 整 體 討 論 圖 42 從 實 驗 ( 一 )-1 與 研 究 第 二 部 分 加 鹽 相 片 觀 察, 我 們 畫 出 含 鹽 配 方 瓶 降 溫 晶 體 析 出 模 示 意 圖 ( 圖 42) 我 們 提 出 對 分 層 起 霧 的 解 釋 如 下 ( 一 ) 原 本 高 溫 互 溶 的 溶 液, 降 溫 時, 酒 精 溶 解 天 然 樟 腦 的 非 極 性 溶 液, 與 鹽 類 溶 於 水 的 極 性 溶 液 分 離, 細 小 不 互 溶 的 二 均 勻 溶 液 讓 整 瓶 像 乳 化 作 用 起 霧 ( 二 ) 加 鹽 可 以 促 進 分 層 現 象, 讓 上 方 的 界 面 溶 液 先 析 出 天 然 樟 腦 凝 結 核, 接 著 晶 體 沉 降 ( 三 ) 下 層 之 混 濁 溶 液 為 過 飽 和 溶 液 一 觸 碰 到 上 層 飄 落 結 晶, 就 會 陸 續 附 著 析 出 針 葉 狀 晶 體, 析 出 晶 體 越 多, 混 濁 現 象 漸 漸 澄 清 ( 四 ) 因 為 結 晶 漸 漸 析 出, 溶 液 濃 度 漸 漸 減 少, 到 某 臨 界 點 時, 上 下 層 溶 液 又 會 互 溶 在 一 起, 界 面 消 失 二 年 度 月 均 溫 : 台 灣 區 高 雄 市 103 全 年 度 月 平 均 氣 溫 變 化 圖 ( 圖 43), 月 平 均 溫 度 約 在 19-30 徘 徊, 早 晚 溫 差 約 10 來 日 天 氣 漸 熱, 若 要 探 索 配 方 天 氣 瓶 的 結 晶, 穩 定 降 溫, 須 善 用 冬 季 參 九 18

圖 43 三 最 初 的 樟 腦 : 實 驗 初 期, 到 賣 場 購 買 樟 腦 丸 我 們 先 按 照 配 方 比 例 做 標 準 天 氣 瓶, 卻 是 結 出 片 狀 結 晶 而 非 羽 毛 狀 結 晶,, 後 來 用 再 購 買 的 水 晶 樟 腦 重 做 實 驗, 又 長 出 大 型 長 形 晶 體 時, 才 發 現 同 為 驅 蟲 的 香 味 物 質, 雖 都 俗 稱 樟 腦 丸, 與 天 氣 瓶 成 分 天 然 樟 腦 並 非 相 同 的 分 子 不 同 物 質, 結 晶 型 態 當 然 不 同, 因 此 若 想 做 出 羽 毛 狀 結 晶, 就 必 須 得 用 天 然 樟 腦 四 藥 用 酒 精 與 水 : 在 系 列 配 方 天 氣 瓶 中, 藥 用 酒 精 是 用 來 溶 解 主 要 結 晶 有 機 物 質, 水 分 是 用 析 出 有 機 化 合 物 晶 體, 提 高 析 出 溫 度, 也 可 解 釋 成 來 溶 解 鹽 類 水 與 藥 用 酒 精 牽 制 之 下, 有 時 可 用 來 控 制 溶 液 的 析 出 溫 度 五 降 溫 停 滯 回 溫 : 有 關 樟 腦 晶 體 析 出 時, 有 滯 溫 甚 至 回 溫 的 現 象, 我 們 認 為 有 大 量 晶 體 析 出 放 熱 才 會 造 成 這 結 果 有 可 能 降 溫 時, 形 成 過 飽 和 溶 液 圖 44 六 我 們 從 國 二 上 自 然 課 本 內 的 硝 酸 鉀 實 驗, 保 留 一 罐 高 濃 度 的 硝 酸 鉀 水 溶 液 如 圖 44 去 年 冬 天, 經 過 一 夜 寒 冷 天 氣, 發 現 液 體 下 變 出 漂 亮 的 大 長 形 晶 體 天 氣 瓶 若 要 觀 賞 用, 單 一 物 種 就 可 以 辦 到, 為 何 需 要 兩 種 溶 液 有 機 化 合 物 樟 腦 與 鹽 類? 經 過 一 連 串 的 實 驗, 我 們 確 信 任 何 溶 質 溶 於 易 溶 的 溶 劑 中, 用 不 溶 的 溶 劑 驅 使 析 出, 應 該 都 可 以 找 出 常 見 天 氣 溫 度 析 出 的 最 佳 配 方 比 例 七 有 關 於 晶 體 的 形 狀, 僅 摘 錄 參 考 資 料 十 的 部 分 內 容, 做 為 參 考 ( 一 ) 由 於 樟 腦 晶 體 與 冰 一 樣 屬 於 六 方 晶 系 ( 六 方 晶 體 : 三 軸 等 長, 且 相 交 成 60 度 角 另 一 不 等 長 的 軸 則 與 此 平 面 垂 直 ), 因 此 當 降 溫 速 率 較 快 時, 結 晶 也 為 六 瓣 狀, 有 如 雪 花 一 般 ( 二 ) 配 方 溶 液 的 初 始 狀 態 對 於 結 晶 也 有 著 非 常 大 的 影 響, 當 澄 清 溶 液 由 30 降 溫 到 20 時, 結 晶 會 逐 步 增 加 析 出 量, 但 當 溶 液 由 20 升 溫 到 30 時, 結 晶 卻 沒 有 明 顯 減 少, 兩 種 方 式 的 溫 度 變 化 幅 度 雖 然 都 是 10, 但 溫 度 變 化 的 起 始 點 卻 不 同, 初 始 狀 態 沒 有 結 晶 的 那 一 瓶 溶 液 需 要 在 動 盪 多 個 周 期 後, 才 能 達 到 與 另 一 瓶 溶 液 同 等 份 量 的 結 晶 19

八 比 較 三 種 天 氣 瓶 30 析 出 晶 體 各 配 方 之 差 異 主 要 結 晶 天 然 樟 腦 10g 對 二 氯 苯 10g 對 二 氯 苯 萘 10g 藥 品 比 例 藥 用 酒 精 40mL 水 33m 40mL 藥 用 酒 精 40mL 純 酒 精 硝 酸 鉀 氯 化 銨 各 2.5g 1.6mL 水 5mL 丙 酮 實 際 相 片 析 出 晶 型 羽 狀 晶 長 形 晶 方 形 七 彩 片 狀 晶 析 出 速 度 慢 ( 一 夜, 晶 型 美 麗 ) 快 ( 十 多 分 鐘 內, 晶 型 壯 觀 ) 最 快 ( 數 分 鐘 內, 動 態 結 晶 ) 柒 結 論 第 一 部 分 : 配 方 天 氣 瓶 基 礎 探 索 1. 結 晶 速 度 越 慢, 晶 體 形 態 越 大 越 清 晰 溫 度 越 低, 結 晶 量 越 多 2. 外 瓶 水 量 少, 降 溫 速 率 快, 溫 度 變 化 大, 析 出 晶 體 較 為 細 小 綿 密 ; 3. 降 溫 愈 久, 降 溫 速 率 越 慢 晶 體 析 出 前, 溶 液 會 混 濁, 降 溫 速 率 會 停 滯 ( 溫 度 時 間 圖 曲 線 有 轉 折 ) 4. 原 配 方 瓶 藥 用 酒 精 與 水 比 例, 不 適 合 萘 5. 對 二 氯 苯 容 易 溶 於 藥 用 酒 精, 我 們 認 為 可 以 取 代 天 然 樟 腦 做 成 的 新 種 天 氣 瓶 第 二 部 分 : 探 討 配 方 瓶 中 添 加 各 成 分 物 質 的 影 響 1. 配 方 液 再 加 入 越 多 的 硝 酸 鉀, 晶 體 析 出 溫 度 越 高, 不 適 合 天 氣 瓶 2. 同 質 量 的 氯 化 銨 比 硝 酸 鉀, 能 讓 配 方 溶 液 析 出 的 溫 度 升 高 更 多 3. 藥 用 酒 精 對 天 然 樟 腦 的 溶 解 度 超 好, 能 降 低 析 出 溫 度 ; 從 再 加 一 滴 水 發 現, 水 能 提 升 晶 體 的 析 出 溫 度 20

第 三 部 分 : 水 份 增 減 對 天 然 樟 腦 配 方 溶 液 析 出 溫 度 的 影 響 1. 決 定 配 方 瓶, 析 出 溫 度 的 因 素 是 水 量 ( 從 20mL-33mL, 析 出 溫 度 可 從 15.1 到 30 ) 第 四 部 份 : 水 分 對 天 然 樟 腦 對 二 氯 苯 萘 丸 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 1.5g 對 二 氯 苯 20mL 藥 用 酒 精 溶 液, 加 入 少 量 水 後, 析 出 溫 度 會 提 高, 經 驗 公 式 為 對 二 氯 苯 析 出 溫 度 = 1.9118 水 毫 升 數 + 24.471 ( ) 2. 萘 加 藥 用 酒 精, 析 出 溫 度 過 高, 藥 用 酒 精 加 太 多 降 低 結 晶 溫 度 又 太 稀, 沒 有 做 天 氣 瓶 的 實 用 價 值 3. 單 純 天 然 樟 腦 藥 用 酒 精 溶 液, 析 出 溫 度 過 低, 不 適 合 作 為 天 氣 瓶 的 配 方 但 是 加 入 足 夠 的 水 量, 一 樣 可 將 析 出 溫 度 控 制 在 25-30 之 間 第 五 部 分 : 探 討 丙 酮 純 酒 精 水 對 萘 結 晶 溫 度 的 影 響 1.5g 萘 20mL 純 酒 精 溶 液, 加 入 少 量 丙 酮 後, 析 出 溫 度 會 降 低, 經 驗 公 式 為 萘 析 出 溫 度 為 = -2.6269 丙 酮 毫 升 數 + 37.059( ) 2. 水 加 入 萘 的 丙 酮 容 易 會 分 兩 層, 酒 精 加 入 萘 的 丙 酮 溶 液, 析 出 溫 度 過 低, 理 論 可 行 的 配 方 皆 做 不 成 天 氣 瓶 3. 丙 酮 加 入 萘 的 酒 精 溶 液, 析 出 時 刻 有 過 飽 和 現 象, 瞬 間 析 出 結 晶 的 動 態 蔓 延, 眼 見 震 撼 綜 合 以 上 探 索, 不 同 晶 種 系 列 天 氣 瓶 的 析 出 控 溫 方 法, 整 理 如 下 : 取 一 種 溶 質 先 溶 於 一 種 純 溶 劑, 此 溶 液 的 析 出 溫 度 必 須 在 25-35 之 外, 若 低 於 25 加 入 第 二 種 較 不 溶 的 溶 劑 ; 若 高 於 35 加 入 第 二 種 較 易 溶 的 溶 劑 以 適 當 比 例 將 兩 種 溶 劑 混 合, 可 製 作 出 析 出 溫 度 在 25-35 之 間 的 系 列 天 氣 瓶 21

捌 參 考 資 料 一. 維 基 百 科 (2015) 天 氣 瓶 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 : http://zh.wikipedia.org/wiki/%e5%a4%a9%e6%b0%a3%e7%93%b6 二 維 基 百 科 (2014) 萘 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 : http://zh.wikipedia.org/wiki/%e8%90%98 三 維 基 百 科 (2014) 對 二 氯 苯 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 : http://zh.wikipedia.org/wiki/%e5%af%b9%e4%ba%8c%e6%b0%af%e8%8b%af 四 維 基 百 科 (2015) 樟 腦 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 : http://zh.wikipedia.org/wiki/%e6%a8%9f%e8%85%a6 五 Yahoo! 奇 摩 知 識 +(2007) 關 於 萘 丸 ( 樟 腦 丸 ) 的 一 些 問 題 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 :https://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1507071305734 六 大 人 物 網 誌 (2014) DIY OK 冬 天 快 來 吧! 自 製 愈 冷 愈 美 麗 的 天 氣 玻 璃 瓶 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 :http://www.damanwoo.com/node/85298 七 國 二 上 學 期 自 然 與 生 活 科 技 (2014) 第 二 章 - 水 溶 液 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 出 版 社 : 南 一 書 局 企 業 股 份 有 限 公 司 八 youtube(2012) 瞬 間 結 冰 - 醋 酸 鈉 實 驗 Hot-ICE 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 : https://www.youtube.com/watch?v=ej24gkairvi 九 交 通 部 統 計 查 詢 網 (2015) 平 均 氣 溫 常 用 資 料 查 詢 網 頁 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 :http://stat.motc.gov.tw/mocdb/stmain.jsp?sys=100&funid=a8101 十 科 學 人 (2014) 天 氣 瓶 : 结 晶 好 看, 但 與 天 氣 無 關 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 3 日 網 址 :http://www.guokr.com/article/439657/ 十 一 痞 客 幫 打 造 屬 於 自 己 的 天 氣 瓶 線 上 檢 索 日 期 :2015 年 6 月 9 日 網 址 : http://yushi0519.pixnet.net/blog/post/219039928-%e6%89%93%e9%80%a0%e5%b1%ac%e6%96 %BC%E8%87%AA%E5%B7%B1%E7%9A%84%E5%A4%A9%E6%B0%A3%E7%93%B6%EF%BC%81 22

玖 實 驗 歷 程 心 得 此 研 究 原 本 只 想 交 學 期 科 學 作 業 直 到 校 內 科 展 的 公 告 發 布, 代 表 班 上 參 賽, 此 時 才 驚 覺 時 間 緊 迫 我 們 開 始 每 天 犧 牲 午 休 時 間 討 論 進 行 實 驗, 但 過 程 卻 沒 有 想 像 中 順 利 我 們 一 開 始 以 為, 用 於 驅 蟲 的 樟 腦 丸 似 乎 也 是 樟 腦, 因 此 起 初 做 實 驗 時, 誤 將 萘 與 對 二 氯 苯 當 天 然 樟 腦 去 做 配 方 瓶, 結 果 當 然 非 常 不 一 樣, 高 溫 溶 不 掉?! 與 認 知 的 網 路 資 料 差 異 很 大 實 驗 失 敗 後 查 證, 原 來 有 三 種 物 質 皆 俗 稱 為 樟 腦, 而 配 方 中 的 天 然 樟 腦 並 非 賣 場 唾 手 可 得, 且 單 價 最 高 的 因 此 決 定 暫 時 以 似 乎 能 用 的 替 代 品 對 二 氯 苯 來 進 行 實 驗, 但 實 驗 結 果 依 舊 不 盡 理 想 最 後 透 過 老 師 取 得 天 然 樟 腦, 果 然 順 利 多 了 明 明 就 有 三 種 樟 腦, 為 什 麼 大 家 都 選 最 貴 的 來 製 作 天 氣 瓶? 應 該 有 原 因 在 摸 不 清 頭 緒 時 我 們 先 以 前 人 供 的 經 驗 為 基 礎, 不 任 意 更 改 配 方 比 例, 去 探 討 基 本 物 性 但 若 不 是 誤 打 誤 撞, 我 們 也 沒 有 機 會 認 識 另 外 兩 種 物 質 在 最 初 自 己 玩 實 驗 時, 我 們 常 做 出 容 易 出 現 誤 差 的 動 作, 像 是 將 溫 度 計 直 接 置 於 實 驗 桌 上, 使 溫 度 計 受 到 汙 染 ; 在 製 圖 時, 一 開 始 只 是 交 作 業 心 態 圖 形 弄 出 來 就 好, 不 會 要 求 圖 是 否 完 全 正 確? 拍 照 紀 錄 時 也 沒 有 拍 到 重 點, 因 此 校 內 科 展 的 報 告 中, 對 照 圖 文 與 事 實, 常 陷 入 一 團 迷 霧 後 來, 從 校 內 科 展 的 經 驗 中, 學 到 一 件 事, 含 糊 的 作 法 只 能 得 到 含 糊 的 結 果 想 要 得 到 明 確 的 結 果, 一 切 都 需 要 細 心, 不 可 便 宜 行 事, 才 會 做 出 預 期 的 結 果 在 縣 市 科 展 中, 我 們 以 實 驗 中 找 到 的 規 則 公 式, 進 一 步 將 對 二 氯 苯 製 成 類 似 伽 利 略 溫 度 計 的 實 體 結 晶 溫 度 計, 成 功 做 出 看 見 結 晶, 就 知 道 溫 度 的 系 列 天 氣 瓶 之 後 我 們 突 發 奇 想, 是 否 定 量 物 種, 皆 能 做 天 氣 瓶? 於 是 進 一 步 修 正 溶 劑, 去 測 試 當 初 認 定 失 敗 的 萘 片, 當 看 見 萘 片 瞬 間 結 出, 閃 耀 七 彩 光 芒, 當 下 實 在 很 快 樂 源 頭 起 於 天 氣 瓶 網 路 資 料 一 切 細 節 闕 如, 經 過 長 串 混 亂 的 實 驗 探 索, 去 蕪 存 菁, 終 於 自 行 推 導 收 斂 變 因, 操 控 結 晶 溫 度, 作 出 美 麗 多 樣 的 系 列 天 氣 瓶 原 來, 每 個 天 氣 瓶 當 配 方 調 對, 慢 慢 等 到 屬 於 他 的 溫 度, 終 將 析 出 滿 滿 獨 特 晶 體 23

附 錄 一 : 相 關 表 格 ( 製 圖 數 據 ) 實 驗 ( 一 )-2 天 氣 瓶 溫 度 梯 度 探 索 ~ 時 間 對 天 氣 瓶 降 溫 速 率 的 影 響 ( 圖 2) 溫 度 - 時 間 圖 時 間 ( 分 ) 溫 度 ( ) 時 間 ( 分 ) 溫 度 ( ) 時 間 ( 分 ) 溫 度 ( ) 0 72.3 8 38.9 16 28.7 0.5 71.8 8.5 37.9 16.5 28.3 1 68.3 9 37.1 17 27.9 1.5 64.3 9.5 36.2 17.5 27.5 2 60.8 10 35.3 18 27.4 2.5 58.2 10.5 34.5 18.5 27 3 55.8 11 33.8 19 26.8 3.5 53.3 11.5 33.1 19.5 26.4 4 51.1 12 32.3 20 26.2 4.5 49.2 12.5 31.9 20.5 26.1 5 47.2 13 31.5 21 25.9 5.5 45.5 13.5 30.9 21.5 25.7 6 44 14 30.5 22 25.4 6.5 42.5 14.5 29.9 22.5 25.3 7 41.3 15 29.5 23 25.1 7.5 40 15.5 29.1 實 驗 ( 一 )-2 ( 圖 3) 降 溫 速 率 - 時 間 圖 對 應 時 間 ( 分 ) 降 溫 速 率 ( / 分 ) 對 應 時 間 ( 分 ) 降 溫 速 率 ( / 分 ) 對 應 時 間 ( 分 ) 降 溫 速 率 ( / 分 ) 0.25 1 8.25 2 16.25 0.8 0.75 7 8.75 1.6 16.75 0.8 1.25 8 9.25 1.8 17.25 0.8 1.75 7 9.75 1.8 17.75 0.2 2.25 5.2 10.25 1.6 18.25 0.8 2.75 4.8 10.75 1.4 18.75 0.4 3.25 5 11.25 1.4 19.25 0.8 3.75 4.4 11.75 1.6 19.75 0.4 4.25 3.8 12.25 0.8 20.25 0.2 4.75 4 12.75 0.8 20.75 0.4 24

5.25 3.4 13.25 1.2 21.25 0.4 5.75 3 13.75 0.8 21.75 0.6 6.25 3 14.25 1.2 22.25 0.2 6.75 2.4 14.75 0.8 22.75 0.4 7.25 2.6 15.25 0.8 7.75 2.2 15.75 0.8 實 驗 ( 一 )-3 降 溫 速 率 與 析 出 晶 體 之 關 係 ( 圖 6) 水 量 (ml) 時 間 ( 分 ) 120 100 80 60 40 0 0 32.1 1 30.9 2 29.7 4 28.5 6 28.7 30.3 26.9 9 29.5 29.4 25.4 12 30.9 28.3 27.9 23.9 19 30.8 28.8 26.7 26 20 30.8 28.5 26.5 25.8 21 32.2 30.7 28.2 26.3 23 32.3 30.1 27.9 24 31.7 29.6 27.6 25 31.5 29.5 26 31.3 35 28.5 25

實 驗 ( 二 )-1 天 氣 瓶 配 方 中 硝 酸 鉀 對 結 晶 形 成 之 影 響 ( 圖 14) 硝 酸 鉀 (g) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 析 出 溫 度 ( ) 27.8 27.8 30.4 35 35 35 實 驗 ( 二 )-2 天 氣 瓶 配 方 中 氯 化 銨 對 結 晶 形 成 之 影 響 ( 圖 16) 氯 化 銨 (g) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 析 出 溫 度 ( ) 33.5 37.8 37.8 37.8 42.5 42.5 實 驗 ( 三 )-1 天 氣 瓶 配 方 中 減 少 水 分, 純 溶 劑 對 天 然 樟 腦 結 晶 形 成 之 影 響 ( 無 添 加 鹽 類 ) ( 圖 21) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 30 36 690 29.2 1320 26.3 60 35.5 720 29.1 1350 26.1 90 34.9 750 28.8 1380 26.1 120 34.3 780 28.7 1410 25.9 150 33.9 810 28.5 1440 25.9 180 33.6 840 28.3 1470 25.9 210 33.2 870 28.1 1530 25.8 240 32.9 900 28 1560 25.5 300 32.3 930 27.8 1590 25.5 330 31.9 960 27.7 1620 25.4 360 31.7 990 27.6 1637 25.5 390 31.5 1020 27.5 1642 25.3 420 31.2 1050 27.3 1650 25.3 450 31.1 1080 27.2 1680 25.3 480 30.9 1110 27.1 1710 25.2 510 30.7 1140 26.9 1740 25.1 540 30.4 1170 26.9 1770 25.1 570 30.1 1200 26.7 1800 25 600 29.9 1230 26.6 1830 24.9 630 29.7 1260 26.5 1860 24.9 660 29.4 1290 26.4 1920 24.7 26

實 驗 ( 四 )-1 水 分 對 對 二 氯 苯 藥 用 酒 精 溶 液 的 影 響 ( 圖 32) 水 量 ml 0.2 0.4 0.6 0.8 1.8 2.8 3.8 實 際 測 量 析 出 溫 度 24.6 25.1 29 30.7 32.1 34.3 39.9 ( 圖 28) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 時 間 ( 秒 ) 溫 度 ( C) 30 41.4 190 38.3 378 35.7 870 34.1 33 41.2 195 38.2 390 35.5 900 34.1 41 41 205 38.1 427 35.4 920 33.9 48 40.9 210 38 436 35.3 930 33.9 56 40.7 215 37.9 450 35.1 960 33.9 61 40.5 225 37.8 466 35 990 33.9 70 40.4 230 37.7 470 34.9 995 33.8 74 40.3 236 37.6 480 34.7 1015 33.7 83 40.2 240 37.5 510 34.7 1020 33.7 88 40 254 37.4 517 34.5 1040 33.5 96 39.9 259 37.3 540 34.3 1050 33.5 102 39.8 270 37.2 568 34.1 1080 33.4 107 39.6 275 37.1 600 33.9 1096 33.3 113 39.5 290 37 630 33.9 1110 33.3 120 39.3 297 36.9 656 34.1 1117 33.1 132 39.2 307 36.7 660 34.1 1140 33.1 137 39.1 316 36.6 690 34.3 1170 32.9 147 39 323 36.5 720 34.5 1195 32.8 150 38.8 330 36.4 750 34.5 1200 32.8 159 38.7 336 36.3 780 34.5 171 38.5 350 36.1 810 34.3 180 38.4 365 35.9 840 34.3 27

附 錄 二 : 相 關 資 料 參 研 究 設 備 器 材 相 片 28

附 錄 三 : FB 平 台 ~ 實 驗 數 據 影 像 ~ 連 續 紀 錄 相 簿 輯 ( 摘 錄 ) ~ 當 日 資 料 與 觀 察, 同 步 詳 實 記 載 ~ 29

評 語 030215 以 改 變 天 氣 瓶 的 鹽 類, 酒 精 含 量 等 來 調 控 樟 腦 之 結 晶 析 出 度, 以 此 製 作 在 不 同 溫 度 下 析 出 之 天 氣 瓶, 用 以 快 速 感 測 氣 候 變 化 三 位 同 學 充 分 表 現 出 團 隊 精 神, 使 作 品 呈 現 清 楚, 回 答 問 題 亦 能 貫 穿 且 一 致 030215- 評 語