檢視碳的結構與性質的原始碼

<font size="6"></font>

<div style="float:left; width:750%;"><font color="black" size="5">製造幾種結構相異的碳，探討這些碳的性質。</font></div>
<div style="float: right; border:black 1px solid; width:20%;">
<font color="blue">實驗材料: </font>
----
<table>
<tr>
<td>
*1.活性碳
*2.木碳
*3.備長碳
*4.塑膠杯
*5.蠟燭
*6.打火機
*7.雞蛋 
*8.夾子 
*9.滴管 
*10.餘氯指示劑
*11.布手套 
</td>
<td>
*12.色素 
*13.線香 
*14.瓶子
*15.茶袋 
*16.湯匙 
*17.色素 
*18.白紙一張 
*19.棉花棒 
*20.檸檬 
*21.烤箱
</td>
</tr>
</table>

</div>




==1.現象說明： ==
<div id="a1"></div>
活性碳、木碳及備長碳其功能相當多，可應用於日常生活中，不同種類的碳也應用在不同的地方，透過各種不同製備方式的碳，經由實驗來探究碳的性質。
<br><br>
==2.教學目標 ==

製造結構相異的碳，探討這些碳的性質。
<br><br>
==3.實驗步驟 ==

<font color="black" size="4">活動一: 各種碳外觀、功能之比較</font><br>
*1.觀察各種碳之外觀有何不同?
*2.敲敲看木碳與備長碳聲響有何不同?
<br><br>
<hr style="width:60%;">
<font color="black" size="4">活動二: 碳顆粒黑珍珠的生成 </font><br>
*1.每人戴上布手套取一湯匙在蠟燭上慢慢燻黑，用滴管取水慢慢在湯匙滴上一滴水。
*2.將水珠慢慢裹上一層碳顆粒(要裹均勻不可有縫隙)即可生成碳顆粒黑珍珠。
*3.再將碳顆粒黑珍珠輕輕置入水中觀察看看是否可以在水中漂浮 ？
<img style="width:25%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/%E7%A2%B3%E9%A1%86%E7%B2%92%E9%BB%91%E7%8F%8D%E7%8F%A0%E7%9A%84%E7%94%9F%E6%88%90.png'/>
<br><br>
<hr style="width:60%;">
<font color="black" size="4">活動三: 黑金雞蛋的誕生 </font><br>
*1.每組用夾子取一雞蛋在酒精燈上加熱將蛋殼表面燻黑。
*2.再將黑雞蛋放入水中，觀察在水中看到的雞蛋與原先的雞蛋有何不同?
<br><br>
<hr style="width:60%;">

<font color="black" size="4">活動四: 比較活性碳、備長碳與木碳的除色功能 </font><br>
*1.將三個塑膠杯中的自來水加入碘酒，分別將備長碳、活性碳與木碳加入，觀察溶液變化。
::(說明:留意加入碳一段時間之後，溶液會恢復清澈，且剛放入時，碳的毛細孔會不斷冒出氣泡，注意三種碳的差別。)
*2.再分別將活性碳與木碳放入兩杯紅色色素水中，另一杯為對照組，一段時間後觀察哪一杯顏色變淡了?
*3.取上述效果較佳的碳分別在紅、藍、綠三杯色素水中，比較看看去除哪一種顏色的色素水效果較佳?
<br><br>
<hr style="width:60%;">

<font color="black" size="4">活動五: 比較活性碳、備長碳與木碳的空氣淨化的功能</font><br>
*1.分別將活性碳、備長碳與木碳裝入茶袋中。
*2.分別將線香點燃後放入四個瓶子中。
*3.再將裝入茶袋中的活性碳、備長碳與木碳分別快速塞入三個瓶中蓋上瓶蓋，另一瓶子為對照組。
*4.觀察看看哪一瓶子的煙量減少了?
<br><br>
<hr style="width:60%;">

<font color="black" size="4">活動六: 比較活性碳、備長碳與木碳的淨水的功能 </font><br>
<font color="black" size="3">(1)水中餘氯之去除 </font>
*1.分別將四杯含有氯的自來水加入氯指示劑，使其出現顏色方便觀察。
*2.分別將活性碳、備長碳與木碳放入兩杯水中，另一杯為對照組。
*3.攪拌後靜置，並觀察顏色變化，哪一杯顏色變淡了？
<br><br>
<font color="black" size="3">(2)水中懸浮物及雜質之去除 </font>
*1.取水溝的水置於四塑膠杯中，並分別加入活性碳、備長碳與木碳於三杯水中，另一杯為對照組。
*2.攪拌後靜置，並觀察顏色變化，哪一杯水變乾淨了？
<br><br>
<hr style="width:60%;">

<font color="black" size="4">活動七:自製過濾器 </font>
*1.取一50毫升的針筒，在其下方鋪上一層棉花，輕塞於洞口。
*2.將活性碳鋪於上方，重複二至三次。
*3.再將髒水從上方到下，下方用一塑膠杯接收過濾水並觀察。
<br><br>
<hr style="width:60%;">

<font color="black" size="4">活動八: 無字天書 </font>
*1.首先先將檸檬切開擠出汁液至於杯中。
*2.用棉花棒沾檸檬汁在白紙上書寫或畫畫，放置乾燥。
*3.將放置乾燥的白紙置於烤箱中烘烤，直至書寫內容出現為止。
*4.觀察在烘烤過程中，書寫的文字是慢慢浮現還是烘烤立刻出現?
::(說明: 檸檬汁在紙上書寫後放於火上，會使檸檬汁中的檸檬酸碳產生化學變化，進而變色，形成白紙上出現文字的現象。)
<br><br>
==4.問題與討論 ==

*4-1 自製的活性碳過濾器可以多次使用嗎？ 

*4-2 哪一種碳的淨水效果最好？你能設計出「公平」的比較方式嗎?
<br><br>
==5.參考文獻 ==

1. 關於活性碳: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B4%BB%E6%80%A7%E7%82%AD
<br><br>
2. 關於備長碳: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%82%99%E9%95%B7%E7%82%AD 
<br><br>
==6.進階知識==

*自然界中的蓮花葉子，具有所謂的「蓮葉效應」（Lotus effect），亦即由於蓮葉表面有奈米級的纖毛結構，而使水滴不會附著在葉子上的疏水性質（Hydrophobicity）。也因此蓮葉具有「自我淨潔」（self-cleaning）的功能，因為水滴不容易吸附在葉子表面，容易滾動滑落，會將灰塵一起帶著離開葉面。 
*本實驗的湯匙在酒精火焰上或將雞蛋表層烤黑，會吸附一層很微小，達到奈米尺度的黑色碳微粒，於是如同蓮葉效應顯現出疏水性，水滴無法附著在湯匙上。 
*隨著水滴的滾動將疏水性的碳顆粒均勻的裹在表面，將其置入水中後便不會被分散，而是浮在水面上。雞蛋表層附著了奈米級結構的碳微粒具有疏水性，因此放入水中之後，水與微粒碳之間有一層很細微的空氣層。 當水中四面八方的光線入射到雞蛋時，入射角比較小的光線（下圖藍色箭頭）可以折射進入空氣層，再照射到黑色碳被吸收（黑色物體不反射光線）。
*但是入射角比較大的光線（紅色箭頭）則發生「全反射」（即沒有折射），反射至水面再折射進入空氣，因此在水面上方可以看到光線，看起來就亮亮的。（註：水發生全反射的臨界角度是49度）