松香玩科學

出自 全民科學平台
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封面:金色的松香,可以做成很棒的造型,還有很多好
玩的科學遊戲。
拉胡琴或提琴時,一定會使用松香來增加摩擦力。在樂器行可以買到松香,但是到化工行買則非常便宜;因為台灣人在冬天愛吃燒酒雞與薑母鴨,用松香來粘除雞鴨毛的梗,效果一極棒!

在松樹樹幹切口收集松脂,純化後就得到松香了。松香的主要成分稱為松樹酸,是由19個碳原子構成的大分子,含有三個苯環和一個羧基,形狀很像一隻大螞蟻。松香被用在各種產業中,如造紙、橡膠、油漆、以及電子工業等,只要有點黏又有點香的生活用品,松香就可能藏在其中,等你來發現喔!

圖一:松香熔化後,滴落水中會形成什麼形
態呢?請猜猜看!

一、松花江

準備一盤水,用點火槍烤松香塊,讓松香熔化後滴落水中。「猜拆看」,松香滴到水面後會形成一顆球、一個盤、一朵花、還是在水面上擴散成一片薄膜呢?這個活動與高度及水溫的關係不大;結果松香液滴滴落水中後,會形成黃澄澄的小金球,你猜到了嗎?【圖一】
圖二:看我們把松香拉成超級強力的絲線!


原來松香的熔點高達180℃,而且密度比水大,所以滴到水面後會急速冷卻,並往下沈,因此會形成可愛的小球。把許

多顆小金球串起來,就是一條珍貴的金項鍊喔!
圖三:我們自製的琥珀,在一萬年後就值錢囉。


在烤松香時,松香會冒出一些黑煙。用鐡湯匙粘附這些黑煙,收集起來,就可以製造松煙墨;有點粘又有點香,是寫書法的高級墨條。宋朝時期,一兩重的松煙墨條竟有一斤黃金的價值呢!
圖四:用小紙杯製作竹蟬,先拉緊線試聽效果。

二、蜘蛛人

松香塊容易加工,可用火烤或用熱鐡線穿洞,製成項鍊墜子很別緻。烤軟的松香可以玩畫糖人的遊戲,加上貝殼更可愛。新竹市的傳統工藝之一是玻璃藝術,可是玻璃的熔點高,操作較危險;初學玻璃藝術的人可用松香代替,快樂又安全。
圖五:松香溶入酒精中,變成無敵殺菌防蟲液。


把兩塊松香分別烤熱,然後把它們粘在一起;再緩緩拉開松香塊,會看到美妙的松香絲被拉成長長的相思線!和朋友比賽,誰能拉出最長的絲線而不斷,封你為「蜘蛛俠」。【圖二】
圖六:在醬瓜罐的鐡蓋上玩刮刮樂,然後塗硫
酸銅液,會變成美美的圖案;再噴松香液,就
可以長期保存。


松香會形成絲線的原因,是快速結晶的過程。原來絲線被拉開後,表面積擴大,易於冷卻,就可以結晶囉!新竹科學園區是重要的矽晶圓生產基地;在很大的坩堝中熔化了極純的多晶矽,用很慢的速度拉出很美的矽晶圓柱;維持了許多人的生計,也完成許多人的夢想。原來,「蜘蛛人」真的存在!
圖七:松香防鏽。
圖八:松香液可以助焊。讓我們做個實驗,來
證明松香的除鏽與防鏽的能力吧!

三、藏寶圖

北歐的海岸可打撈出一種寶石,稱為琥珀;是古老的松脂沉海後,純化變硬的化身。有些琥珀中包覆了小蟲或小葉片,能作為地質或生物研究的素材,更為珍貴。【圖三】
圖九:把松香液和水混合,會發生什麼驚天動地的事呢?
猜猜看!


我們來做琥珀吧。用一個布丁鋁盤捏塑出愛心或星星的造型,放幾顆玻璃珠或貝殼在盤中(不可放活的小蟲);接著用鐡鍋把松香熔化,倒入鋁盤中;等松香乾了後,就成為美麗的紙鎮或擺飾了。


松香在開蓋的鍋中加熱,顏色會變深;所以加熱時要蓋上蓋子,避免松香快速氧化。已成型的松香擺飾要輕放,因為它像玻璃一樣易碎。如果把松香擺飾埋在土中,長期受到地殼的壓力,松香會變得緻密耐撞。經過一萬年再請後代挖出來,就成為有愛心的琥珀,能讓子孫永遠感念祖先的恩澤。

四、千里傳聲

竹蟬是童年的美好回憶;手拿一支竹筷搖啊搖的,一條絲線拉著一個竹杯轉啊轉的,就能發出蟬鳴般的響亮,真是不可思議!絲線連接竹筷的前端,那黃澄澄的物質,就是松香。

用鐡鍋把松香熔化,把竹筷的鈍端插入松香中再提起,松香就附著在竹筷上了。趁熱把松香捏成葫蘆狀,然後用一條棉線(或絲線)做一個繩套套住松香的葫蘆腰;棉線的另一端穿過紙杯杯底並固定,竹蟬就完成囉!【圖四】

轉轉看吧,我們會發現紙杯竹蟬不太響,這正是科學探索的好時機。先拉緊棉線並轉動竹筷,可以發出「唧唧」聲;可見松香已產生加強摩擦的作用。接著拉紙杯使棉線緊繃,再轉動竹筷,能發出宏亮的聲音;可見紙杯已產生共鳴與濾波的作用(請參考「金湯匙玩科學」)。所以紙杯竹蟬不太響的原因,是紙杯不夠重,無法把線拉緊;只要在紙杯上綁一些橡皮圈增加重量,我們的竹蟬就雄壯威武囉!

線的長短與紙杯的大小如何影響竹蟬的發聲呢?線愈長,把高頻過濾的效果愈好;但是不易轉動。紙杯愈小,對低頻的過濾效果愈好,但是共鳴的音量較小。所以我們可以製作許多支竹蟬,有大有小、有輕有重、有長有短,還可以著色!帶著竹蟬上街去,在寒冬中轉動發出蟬鳴,一定能吸引許多「質疑」的目光。

五、彈指神功

松香不溶於水,但是它喜歡酒精;松香和酒精合體,天下無敵!可殺菌驅蟲,還可以除鏽助焊喔!


把一小杯松香粉溶在一瓶酒精中,再栓一個噴霧器在瓶口,就變成「霹靂殺菌驅蟲液」了。小蟲怕它的味道,細菌和黴菌更不易在松香環境中滋長;牆角噴一些松香,家裡乾淨又芳香。【圖五】


準備一個醬瓜罐的鐡蓋,用硬幣把蓋子正反兩面的漆刮掉部分,形成圖案,可以畫愛心、寫名字、畫人臉喔。接著用藍色的硫酸銅晶體沾水塗在圖案上,就會顯出粉紅色的初生銅,很好看。這是銅與鐡的置換反應,是金屬活性的表現,也是氧化還原的好例子。【圖六】


把蓋子上的水用衛生紙輕輕吸乾,然後用松香液噴在其中一面,另一面作對照組。經過半天,就可以看出松香的防鏽效果;沒有噴松香液的那一面,變成黑黑的氧化銅,不再是粉紅的小臉蛋囉!


準備一根細鐡線,浸泡在鹽酸中(洗廁劑),然後用火烤鐡線,鐡線立刻就生鏽了。原來鹽酸會腐蝕鐡,使它更容易氧化。把松香噴在鐡線生鏽的部位(或把生鏽處泡在松香液中),然後用火烤;神奇的事發生了,鐡線不但恢復原貌,而且再泡酸、再烤火,也不易生鏽了!【圖七】


台灣的電子工業很發達,用了許多松香作為焊接電子零件的助焊劑。原來,松香附著在電子零件的接腳上,在焊接的高熱中,松香酸發揮作用,使接腳上的氧化物還原,並且長期保護接腳的金屬不再氧化。所以在這個電子資訊時代,一定要謝謝松香喔!【圖八】

六、易容術

準備兩個塑膠杯,各裝半杯松香的酒精溶液(黃色)與半杯水(透明);如果把兩杯液體混合,會如何?有人猜會變紅或變藍,有人說只是變淡黃色,更有人說會爆炸!請你「猜拆看」,結果會怎樣?


答案是變成乳白色!原來松香不溶於水,若想要把松香分散在水中,加工成松香粉末,那麼使它「乳化」將是一個好手段。乳化就是將一些不溶於水的有機物變成小集團漂浮在水中,常用在把油和水混合製成肥皂,以及用洗衣精清除衣物油垢等場合。【圖九】


能讓油和水手拉手的紅娘物質,屬於「界面活性劑」;市售的飲料、清潔用品或化粧品中含有許多不同物質,彼此不互溶;但有一些「起雲劑」,能使飲料等液體不會有沈澱物,正是這種「界面活性劑」的效果!


如果把「松香的酒精溶液」(黃色)和「硫酸銅的飽和水溶液」(藍色)混合,不但會乳化,還會有藍色的硫酸銅晶體產生。原來,酒精會搶水;把硫酸銅水溶液的水搶走,硫酸銅只好悲傷地沈澱下來。運用這個原理可以作畫,用「硫酸銅的飽和水溶液」在紙上寫字畫圖,再噴松香液,乾了後就會得到又香又美麗的圖案囉!


唐代韋應物在五言絕句詩「詠琥珀」中寫道:「曾爲老茯神,本是寒松液;蚊蚋落其中,千年猶可覿。」松香本來只是樹脂;如果你珍視它、了解它、重用它,松香就不再平凡囉!對物都可以這樣看待,對人、事、時與地,不也可如此?