檢視半透膜:環保水球-Ooho 的原始碼

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'''原始設計者:林子君'''
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<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">2014，三名就讀倫敦皇家藝術學院 RCA 的學生 Rodrigo García González 、 Pierre Paslier 和 Guillaume Couche 組成的團隊Skipping Rocks Lab為了替環保盡一份心力以及改善人類喝水的習慣，決定設計 100 % 無汙染、環保且可以吃的「水球」 Ooho ，讓飲用水容器不再成為地球環境的負擔。</font>


<div style="border-style: double; width:20%">
<font size="4" color="black">
:'''實驗材料：'''
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#氯化鈣
#海藻酸鈉
#氯化鈉
#食用色素
#藥匙
#製冰盒
#湯匙
#盆子
#透明塑膠杯
#量筒
#滴管

</div>

</td>
<td rowspan="2">

<videoflash>0n5Sw2SbaDE</videoflash>


</td>
</tr>
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<td>
</td>
</tr>
</table>
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==1.現象說明 ==

半透膜(semipermeable membrane)是可以讓特定分子或離子以擴散方式通過的薄膜，生物體中有許多半透膜，例如血球。血液約占人體體重的十三分之一，血液中百分之四十五是血球，其中紅血球占了百分之九十九，在紅血球的外層有一層具有高度選擇性的半透膜，水很容易就可以通過這種半透膜，如果將紅血球放入水中，水就會通過半透膜進入紅血球，最終紅血球將無法負荷而脹破；相反地，如果將紅血球放入飽和食鹽水中，水就會通過半透膜而滲透到外面的食鹽水，最終紅血球就會因缺水而萎縮。
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==2.探究問題 ==

利用簡單藥品製成半透膜，探討半透膜的構造及現象。
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==3.實作項目 ==

*3.1	製作粉圓步驟 :                
:*3.1.1	將2克的海藻酸鈉(sodium alginate)溶於100 ml的水中，用筷子攪拌至透明澄清。
:*3.1.2	將上述海藻酸鈉溶液分成五等份，分別滴入不同食用色素，放置在透明塑膠杯中備用。:
:*3.1.3	將1克的氯化鈣溶於100 ml的水中，放置於另一塑膠杯中備用。
:*3.1.4	用滴管取海藻酸鈉溶液，一滴一滴地滴入氯化鈣溶液中，即可看見滴入氯化鈣中的海藻酸鈉溶液變成一顆顆的七彩粉圓(如下圖)。
:*3.1.5	將海藻酸鈉溶液，連續緩慢地倒入氯化鈣溶液中，產生長條型的七彩粉圓。
:*3.1.6	利用滴管，以不同的速率及大小製造不同形狀的七彩粉圓。
::<img style="width:350px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho_1.png'/>

*3.2	製作Ooho步驟:
:*3.2.1	製作球型飲用水冰塊。
:*3.2.2	將1g氯化鈣溶於100ml水中。
:*3.2.3	冰箱取出冰球並置於純水中，注入少量氯化鈣水溶液於製冰盒並將冰球放入(氯化鈣水溶液須完全包覆冰球)，放入冰箱冷凍。
:*3.2.4	將20g海藻酸鈉溶於1000ml熱水中，攪拌至澄清無顆粒。
:*3.2.5	待海藻酸鈉溶液冷卻後，取出冰球浸泡於海藻酸鈉溶液中，並用湯匙不斷澆淋。
:*3.2.6	當冰球開始形成薄膜，且內部冰塊約融化三分之二時撈出，並置於純水中待其完全融化(如下圖)。
::<img style="width:350px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho_2.png'/>

*3.3	滲透壓測試-放入不同濃度之鹽水
:*3.3.1	製作球型冰塊並加入食用色素。
:*3.3.2	重複步驟3.2.2至3.2.6
:*3.3.3	分別配置1M、2M、3M、4M、5M之氯化鈉水溶液300 ml。
:*3.3.4	將Ooho分別放入步驟3.3.3五種不同濃度之氯化鈉水溶液中。
:*3.3.5	觀察溶液的變化(見影片:連結)。
::1M: https://youtu.be/3qKKkozRx9c
::2M: https://youtu.be/eOOQ8Q-ENQw
::3M: https://youtu.be/9CW6cji5I-s
::4M: https://youtu.be/P8RByPGVd-0
::5M: https://youtu.be/AO8zNuprFLg


*3.4	觀察氯化鈣換用氯化鈉後膜之外觀變化
:*3.4.1	重複步驟3.1，將氯化鈣換成氯化鈉(如下圖)。
::<img style="width:350px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho_3.png'/><img style="width:366px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho_4.png'/>

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==4.分析與結論 ==
*4.1	為什麼滴入氯化鈣溶液中的海藻酸鈉液滴會形成七彩粉圓？
*4.2	寫出海藻酸鈉加入氯化鈣之化學反應式。
*4.3	七彩粉圓形成後，氯化鈣溶液會漸漸呈現紅色，試說明可能的原因。
*4.4	寫出海藻酸鈉、CaCl2 溶解在水中的化學式。
*4.5	寫出相同濃度及體積的NaCl和CaCl2 溶解在水中，何者解離的總離子電荷數較多?
*4.6	日常生活中，還有哪些鹽類可進行上述實驗?

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==5.教學目標與評量 ==

*5.1	能實際配置，操作 ，獲得初步結論。
*5.2	能從實驗中看見擴散作用的進行。
*5.3	學習簡易半透模的製作。
*5.4	計算化學反應與平衡。

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==6.參考資料 ==

*6.1	參考文獻
:[1] 關於海藻酸: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B5%B7%E8%97%BB%E9%85%B8
:[2] 關於半透膜: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C
:[3] 關於滲透壓: http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=4474
:[4] SPYang 高瞻: http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=14818
:[5]關於交聯作用: https://www.shs.edu.tw/works/essay/2015/03/2015032816334126.pdf

*6.2	進階知識
:*6.2.1	海藻酸鈉(alginic acid)的分子結構如下:
::<img style="width:350px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a3/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho_5.png'/>
:*6.2.2	海藻酸鈉(alginic acid)的聚合物分子結構如下:
::<img style="width:600px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho_6.png'/>
:*6.2.3	交聯作用
::將海藻酸鈉滴入氯化鈣液時，液滴表面形成如下圖結構。氯化鈣中的鈣離子(Ca2+)取代海藻酸鈉中的鈉離子(Na+)進行交聯作用，在液滴外層形成薄膜，即為半透膜。此膜可包住內層中的海藻酸鈉溶液和水分子，而半透膜上具有許多微小孔洞，因此水分子(膜內)和鈣離子(膜外)可透過這些孔洞穿過半透膜，進行滲透作用，但大分子的海藻酸鈉則無法穿透。
::<img style="width:650px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/%E5%8D%8A%E9%80%8F%E8%86%9C_%E7%92%B0%E4%BF%9D%E6%B0%B4%E7%90%83-Ooho.png'/>

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