科學遊戲 酒精膏DIY

文與圖/許良榮 |2014.08.06
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圖一 圖/許良榮
圖二 圖/許良榮
圖三 圖/許良榮
圖四 圖/許良榮
圖五 圖/許良榮
圖六 圖/許良榮

文與圖/許良榮

小朋友到火鍋店吃火鍋時,有注意到火鍋是怎麼加熱的嗎?一般大約是用電磁爐或是小瓦斯爐,也有用酒精膏加熱的(通常不用液態的酒精,因為液態酒精容易翻倒或濺出來,比較危險)。電磁爐沒有明火,會比小瓦斯爐或酒精膏來得安全一些,不過,也要小心被電板燙傷。

說到酒精膏,這是今天的主題喔,許叔叔要來教大家如何製作酒精膏。製作酒精膏雖然相當簡易,但是,必須要有大人在旁陪同才行,小朋友千萬不可以自行操作,以免發生意外。

所需器材:

酒精、醋酸鈣、量筒、燒杯、蒸發皿或耐熱容器、刮勺。

步驟現象:

1先配製飽和的醋酸鈣水溶液。取三點五克的醋酸鈣放置於燒杯中,再加入十毫升的水,充分攪拌使醋酸鈣溶解。

2量取五十毫升的酒精,再加入一滴食用色素(顏色不限)將酒精染色,然後將十毫升的飽和醋酸鈣水溶液倒入酒精中(圖一),不必攪拌。不到一分鐘,就可看到酒精凝結為膠狀(圖二),再用刮勺取出,就完成酒精膏的製作了(圖三)。

3將酒精膏放在蒸發皿或耐熱容器上,點火燃燒,可看到火焰有很淡的黃色(圖四)。如果以「異丙醇」取代酒精,依上述步驟也可以製作成「異丙醇膏」,燃燒的火焰顏色則是很鮮明的黃色(圖五)。

註:純酒精的火焰顏色為淡藍色,而酒精膏的火焰為淡黃色的主要原因,是因為加入了醋酸鈣,鈣的焰色為磚紅色;而純異丙醇的焰色則為黃色。

原理:

物質成為氣態、液態或固態,與物質的粒子或分子之間的吸引力有絕對的關係。在固定溫度與壓力時,如果粒子或分子之間的吸引力很小,自由度較大(彼此的距離遠),就容易成為氣體。吸引力較大時,距離會拉近,自由度降低則成為液體。如果吸引力大到某個程度,使粒子或分子難以自由運動,就會成為固體。

液態的酒精(乙醇)會形成膏狀,主要是因為與醋酸鈣之間的作用力。如圖六所示,酒精的分子為C2H5OH,具有-OH基(醇的官能基),因此酒精為極性分子,O帶部分負電(δ- ),H帶部分正電(δ+ ),酒精分子之間就以這些靜電力吸引在一起(稱為氫鍵),在常溫常壓為液體。

而醋酸鈣((CH3COO)2Ca)的醋酸根離子(CH3COO-)具一個負電荷,鈣離子(Ca+2)有二個正電荷,彼此的靜電吸引力相當大(稱為離子鍵),因此在常溫常壓為固態。當酒精與醋酸鈣加在一起之後,CH3COO-、Ca+2、C2H5OH等各粒子之間(包含同樣有氫鍵的水分子)彼此以靜電力互相吸引在一起,這些吸引力夠大,使粒子的自由度降低,就形成接近固態的膏狀了。

小叮嚀:

製作酒精膏過程的危險性並不高,但是製作完成後點火燃燒時,注意不要引燃其他可燃物(例如桌上殘留的酒精),而且務必準備滅火器與濕抹布備用。

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