2008年4月9日 星期三

酸鹼指示劑

酸鹼指示劑是用來測試溶液的酸鹼性的試劑。利用的原理是酸鹼指示劑在酸性環境和鹼性環境下顏色不同來分出酸鹼。
酸鹼指示劑的原理
酸鹼指示劑自己也是弱酸或弱鹼,在水中會解離
HIn →H+ + In-
HIn和的In-顏色是不同的,在酸性環境下,反應向左進行In-會減少,HIn會增加,所以就會看到HIn的顏色;反之,如果在酸性的環境下,反應向右進行,就可以看到In-的顏色了。通常酸鹼指示劑的顏色都只有兩種,如果要得到多種顏色變化的指示劑,就要混合數種指示劑。例如廣用指示劑就是數種指示劑混合的。
酸鹼指示劑的顏色
常見的酸鹼指示劑的變色範圍和顏色如下:


變色範圍(pH)酸性顏色鹼性顏色
酚紅6.8~8.0
酚酞8.2~10.0
溴瑞香草藍6.7~7.6
甲基橙3.1~4.4橘黃
石蕊5.8~8.0

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酸鹼指示劑的實際顏色如下兩張圖

圖一:廣用指示劑的顏色,從左至右為強鹼、弱鹼、中性、弱酸、強酸

圖二:各種指示劑的顏色從左至右為:酚酞鹼、酚酞酸、酚紅鹼、酚紅酸、溴瑞香草藍鹼、溴瑞香草藍酸、甲基橙鹼、甲基橙酸

除了化學實驗室裡可以取得的指示劑之外,日常生活中也常常可以取得一些酸鹼指示劑。例如紅茶、紫色高麗菜、一些花草的汁液常常都可以當作酸鹼指示劑來使用。

常見鹽類介紹

鹽類介紹:常見的鹽類有氯化鈉(NaCl)、硫酸鈣(CaSO4)、碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鈉(Na2CO3)和碳酸氫鈉(NaHCO3

甲、氯化鈉(NaCl)

i. 食鹽,通常由海水蒸發取得。台南七股和福建沿岸都有許多曬鹽場。

ii. 除了調味和保存食物外,也是工業上製氯和製鈉的重要原料。
食鹽是提供鹹味的重要調味料,幾乎所有食物裡面都會加食鹽,即使是甜食如蛋糕餅乾之類,也不例外。如過沒有加鹽,吃起來都會便難吃的。鹽的來源都是從海水蒸發得到的,就算是岩鹽也是以前的海水經過長時間地殼變動之後,變成陸地所留下來的。
以前的食鹽很珍貴,古羅馬人還拿食鹽當作軍人的特別加給,稱為salarium,今天薪水salary這個字,就是從這個拉丁字演變出來的。(註一)
工業上要製造氯氣可以用電解食鹽水的方式取得。電解食鹽水時,在正極會產生氯氣。不過許多工業製造其他產品的時候,都會產生氯氣。所以通常不需要特別去製造氯氣來使用。
若要取得鈉就沒那麼容易了,因為鈉的活性很高,要鈉離子接受一個電子生成鈉金屬非常困難。如果電解食鹽水的話,水會先把電極提供的電子拿走,所以不會有金屬鈉產生。製造鈉需要用高溫先把食鹽融化之後再加以電解。在負極就會產生金屬鈉。

乙、硫酸鈣(CaSO4):

i. 白色固體,不易溶於水。是石膏的主要成分,依結晶水的方式而分成無

水石膏(CaSO4),半水石膏(CaSO4 1/2H2O,燒石膏)和二水石膏

(CaSO42H2O)三種

ii. 石膏遇水會硬化,可以做石膏像模型的材料,也可以拿來做骨折時,固定斷肢的工具。

iii. 石膏在中藥上是相當寒性的藥品,常用在例如白虎湯白虎加人參湯中退高燒。

丙、碳酸鈣(CaCO3

i. 白色固體,不溶於水。

ii. 自然界中存在於灰石(石灰石),大理石,貝殼,方解石鐘乳石

iii. 和酸可以反應生成二氧化碳。

丁、碳酸鈉(Na2CO3)

i.白色固體,俗稱蘇打,又叫做純鹼。熔點約851℃,密度約2.532g/cm3

ii. 水溶液是鹼性,常做清潔劑的成分,又稱為洗滌鹼。

iii. 和酸反應會生成二氧化碳。

戊、碳酸氫鈉(NaHCO3

i. 白色固體,俗稱小蘇打,又稱重碳酸鈉或酸式碳酸鈉、焙用鹼或重鹼

ii. 水溶液為弱鹼性。

iii. 遇熱(270℃)產生二氧化碳、水和碳酸鈉。可用來做發粉糕餅膨鬆劑

iv. 遇酸會產生二氧化碳和水。

iv. 可以拿來製成滅火器。滅火器的種類有:

1. 酸鹼滅火器:濃硫酸+碳酸氫鈉 → 硫酸鈉+水+二氧化碳

2. 乾粉滅火器:碳酸氫鈉受熱產生二氧化碳+碳酸鈉+水

3. 二氧化碳滅火器:高壓二氧化碳直接噴出。

4. 泡沫滅火器:硫酸鋁代替酸鹼滅火器的硫酸,使用時會產生二氧化碳

和膠狀的氫氧化鋁。

註一:參考資料,天下文化出版,蘇老師化學五四三,p132,調味聖品-鹽。

延伸閱讀:

1.碳酸鈉

2.石膏1

3.石膏2

4.硫酸鹽礦物

5.碳酸鈣與地球演化

6.滅火器的比較

2008年4月3日 星期四

磁鐵溜滑梯

獨立研究課程中,因為磁鐵和金屬之間的電磁感應造成磁鐵下滑時的遲滯現象。由這個現象引導獨立研究的流程。