2013年5月16日

上禮拜的實驗是「竹筷的乾餾」,這項實驗會讓我們學習到,如何將木材乾餾,使木材變成黑鴉鴉的木炭,並驗證有機化合物都含有碳元素。

在做這項實驗之前,何老師先讓大家燒棉花與頭髮。老師準備了兩種棉花,一是天然纖維的脫脂棉,主要做為藥用棉花,一是合成纖維做的棉花,也就是填充娃娃常用的棉花,代表天然纖維與合成纖維。

當我們這組拿到兩種棉花後,先用酒精燈點燃藥用棉花,點燃後立即移離火源。藥用棉花燃燒時冒出白煙,同時會聞到燒紙味,幾秒鐘後便化為灰燼。而化學合成的棉花不易燃燒,燃燒時則冒黑煙,並發出塑膠臭味,還沒燒完就開始下「火星雨」似的,落下一點一點燃燒著的棉花。 燒完棉花後,再來就燒代表動物纖維的頭髮。動物纖維主要由蛋白質組成,而頭髮的髮質因人而異,這是因為蛋白質結構不同所致。

至於燒誰的頭髮呢?老師請所有實驗小組中的一員拔下一根頭髮。我們這組的其中一位女同學從她長長的直馬尾拔下一根頭髮,拔下的一瞬間還皺了一下眉頭。當頭髮燃燒時,會有燃燒毛髮的臭味,有的會捲曲,有的燒的一點都不剩,有的還會結成小球!而我們這位女同學的直髮則呈現微微捲曲的狀態。

上述的纖維都燒完之後,我們就開始乾餾我們可怕的免洗筷了。 首先,小組中的一位成員取一張鋁箔紙,將三支充滿漂白劑的免洗筷捲包起來,其中一支竹筷放在鋁箔一端,使其露出。待捲包約三層後,同學將鋁箔捏緊隔絕空氣,再抽出那支竹筷,以形成開口。

這時,由另一位同學點燃酒精燈,以坩鍋夾夾起包好的竹筷,開始在距離開口處約2~3公分處加熱,讓竹筷開始分解,並以酒精燈的火焰靠近開口處竄出的白煙,檢測氣體是否可燃,再用紅、藍石蕊試紙檢測氣體的酸鹼性。

剛開始,不論酒精燈的火焰怎麼燒,酸性氣體依舊無法點燃,因為白煙的主要成分為H2O。過不一會兒,氣體終於冒出黃色的火焰,而白煙則轉為有毒的黃煙,成分為一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)氫氣(H2)。

當竹筷乾餾完成,開口處便不再冒煙。這時老師叫所有學生到實驗室外透透氣,負責控制iPad的同學也一併把它帶出去,並讓我看看其他同學,有的女同學發現在照她,不是閃躲,就是說:「不要拍我!不要拍我!」。

回到實驗室後,竹筷差不多也冷卻了。同學打開鋁箔紙,可見其褐色液體與黑色固體,此時再用紅、藍石蕊試紙檢測液體的酸鹼性,檢驗結果為酸性。同是酸性的褐色液體,成分為焦油、醋酸,而黑色固體為由碳組成的木炭(C)。 這項實驗驗證了:凡是有機體,組成物質中必含有碳元素。

學會乾餾之後,今天要來學「製造肥皂」。

首先,實驗小組中的一員將椰子油、乙醇各10mL倒入燒杯中,以玻璃棒攪拌均勻後,開始用酒精燈加熱,加熱期間一邊攪拌,一邊以滴管緩慢加入氫氧化鈉水溶液10mL。

溶液本該變成白色乳狀液體,然後熄滅酒精燈,待液體冷卻後,倒入100mL的飽和食鹽水溶液裡,使一塊塊白色的肥皂析出,形成肥皂在上,丙三醇在下的情形,再用刮勺取出肥皂,放置濾紙上,讓濾紙吸收附著於肥皂上的液體。

這種利用食鹽水使肥皂分離的方法稱為「鹽析法」,由於肥皂的密度比食鹽水小,因而浮在上層。

不過,不管我們加熱多久、攪拌多久,溶液始終沒有變成白色的乳狀液體。下課鐘聲響起,何老師過來查看我們的實驗情形,了解詳情後,對我們宣布:實驗失敗。這是我頭一次在實驗小組的參與中看見實驗失敗,原本期待肥皂出現的心情漸漸消失。

於是,同學們只好默默的收拾實驗器具,而何老師則帶著iPad來到教室前方,讓我看地上一桶桶排放的實驗廢棄物,向我解釋這些廢棄物將會被回收再利用,如此一來,既不會浪費材料,又可以減少對地球的傷害。雖然氣體無法回收,但至少大部分的實驗廢棄物不會傷害到地球。

這就是化學元素的好處,可以分離、混合,回收再利用。大部分化學物質對地球、動物、植物以至於人類都有害,如果我們再不認識它們,恐怕總有一天,地球會毀在我們的手裡。如果我們不好好認識它們,地球也等於是白白為我們犧牲!

如今我們有機會以最小的傷害來認識它們,我們就應該好好珍惜每一次的實驗!

何老師評語:

這一篇心得包含三個有機實驗〜紀錄的相當詳實。

提到實驗失敗:『……這是我頭一次在實驗小組的參與中看見實驗失敗……』實驗失敗,這很正常。

儘管在國中的實驗多是已知的,跟著實驗步驟走,"應該"會出現跟課本一樣的結果。但偏偏不然,為什麼呢?如果用做菜來類比這個實驗,這是火候問題。

皂化需要攪拌、需要加熱、需要時間、需要碰撞, 215做得倉促,攪拌動作不夠確實,看見些許白色就認為已經完全反應〜而及於熄火、加入蒸餾水中止反應。卻沒注意還有許多的椰子油沒有機會與鹼碰撞完全……反應時間還不足!

因此,鹽析之後雖然有白色懸浮物,但不是乾爽的肥皂,而是帶油脂的一堆乳化物。(反而得用去汙力更強的合成清潔劑去清潔……)

其實,失敗是很珍貴的經驗,如果每一個實驗不需細心、撇步就能輕鬆成功,這樣〜可能也會覺得這個實驗沒什麼!

如果從失敗中吸取教訓,且檢視過程中可能的錯誤知道問題所在,再做第二次成功的機會就更大;當然〜如果做失敗了,不知道其中原因,也不曾去思考或去觀察成功者,那麼就算做第二次、第三次還是不會成功!

妳說:『如今我們有機會以最小的傷害來認識它們,我們就應該好好珍惜每一次的實驗!』我深深同意!








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