一起玩實驗:奇妙的酸鹼中和

2021-02-13 為寶寶而成長

每一種新事物,都可以為孩子打開的一扇窗。做家長的,指引孩子到窗前,至於孩子能在窗外發現什麼,就全靠他自己的探索精神啦!

 

我設計了一個系列實驗,帶孩子走進奇妙的化學世界。雖然是比較簡單的,但對於學齡前兒童來說,讓孩子像做遊戲一樣看待實驗就足夠了。

 

遊戲之外,希望孩子明白,理化學科不局限於課本和實驗室,重要的是應用。正如何江的演講給我們的啟示,把學到的科學知識用來改變世界,這才是學習真正的意義所在。

食用鹼面

白醋

雪碧

肥皂

透明杯

石蕊試劑

酚酞試劑

PH試紙

(以上材料可在化學試劑商店或網店買到)


今天我們準備了雪碧汽水、蒸饅頭用的鹼面、拌沙拉用的白醋,和洗手用的肥皂。這四種材料,可以做出什麼好玩的遊戲呢?

取兩個透明杯子,一個倒入雪碧,一個倒入肥皂水。

把這兩個杯子裡的液體倒在一起——

唰!出現了好多白泡泡!


如果你給雪碧裡面加點色素,冒出來的泡泡就是彩色的!



還有兩種材料沒有用到,是白醋和肥皂。那麼,現在就請小朋友把白醋和肥皂水,像剛才的實驗一樣混合起來,看看會發生什麼?

 

和剛才一樣,還是出現了很多泡泡,好神奇!這是怎麼回事呢?

 

現在,再來試一試,把這四種材料隨便組合,看看哪兩種混合才能出現泡泡呢?

 

白醋和雪碧,都是酸性的物質;鹼面和肥皂,都是鹼性的物質。把一種酸性物質,和一種鹼性物質混合,發生了化學反應,產生鹽和水,這就是酸鹼中和。

 

【註:這裡的四種材料只能說是呈現酸性或鹼性,並不是嚴格意義上的酸和鹼。實際上,食用鹼面是碳酸鈉,是一種鹽。這是一個廣泛意義上的中和反應,卻是適合孩子接觸的,安全好操作的中和反應實驗。】

 

這個小實驗,不僅好玩,而且還很有用。

 

比如,當家裡的下水道不通暢的時候,就可以把鹼面水和白醋混合起來,譁啦一下倒進下水道口,一下子產生很多泡泡和能量,可以幫助下水道暢通;


如果被蚊子咬了,可以用點肥皂水或鹼面水洗洗蚊子咬過的地方。這就是用了酸鹼中和的原理,蚊蟲叮咬產生了蟻酸,使皮膚又癢又腫。肥皂水和鹼面水可以中和蟻酸,緩解癢的感覺;


再比如,切辣椒的時候,手也會感覺到熱辣辣的。怎樣才能緩解這種熱辣辣的不適呢?可以把醋加點水,把手在醋水裡面浸泡一下,立刻就會舒服很多。這也是用了酸鹼中和的原理,辣椒中產生辣味的物質是一種統稱為辣椒素的辣椒鹼,是鹼性物質,所以加點酸來中和過強的鹼性,手就感覺舒適啦。



用發酵的麵團蒸饅頭時,加入一些食用鹼,會讓饅頭又好吃又鬆軟。這還是運用酸鹼中和的原理,鹼面可以中和發麵的酸度,還可以生成二氧化碳,就是我們實驗中的氣泡,可以讓饅頭很蓬鬆。



工廠裡的廢水很多都是強酸性或強鹼性的,如果直接排放,會對地下水、土壤和環境造成破壞。這時候就可以運用酸鹼中和的原理,給強酸性的汙水加點減,給強鹼性的汙水加點酸,中和一下,就能緩解對環境的汙染了。


在農作物的種植中,有時候環境會使土壤酸化,農作物就長不好了。這時候,酸鹼中和原理又派上用場了,給土壤施點鹼,讓土壤裡的酸被中和,農作物又可以愉快地長大啦!


現在,我們再來做一個顏色魔術:

在一杯透明的鹼面水裡,滴幾滴神奇藥水(酚酞試劑),看——變成漂亮的粉紫色了!


怎麼讓它重新變回透明呢?

答案就是:加點酸!


哎呀呀,鹼面水和雪碧水,都是透明的,放在一起,分不清了!

有什麼辦法可以分出哪杯是鹼面水,哪杯是雪碧水嗎?

 

對啦,最簡單的辦法就是品嘗。

 

不過,如果是肥皂水和白醋水,或者其他的透明液體,我們可不敢隨便品嘗了呦!那麼,還有什麼辦法,可以分清這兩種透明的液體嗎?

 

有兩種好的工具,可以檢測出哪杯是酸,哪杯是鹼。第一個工具,就是這一本神奇的小紙條。


這個叫做PH試紙。可以測出一種物質是酸性的,還是鹼性的。方法就是,撕下一張黃色小紙條,把它浸入液體中,再把顏色和右邊的比色卡進行對比。就能知道這種液體大概的酸鹼值了。

廣義來說,PH值7為中性,低於7的是酸,高於7的是鹼。數值越低,酸性越強;數值越高,鹼性越大。

 

我們剛才知道,這兩杯液體,一杯是酸性的雪碧,一杯是鹼性的鹼面水。現在就自己測試一下,看看哪杯是雪碧,哪杯是鹼面水吧!




如果我們把這兩杯液體混合起來,又會發生第一次的冒泡泡現象。現在我們把一張PH試紙放進混合後的溶液中,和比色卡對比一下,發現現在試紙的顏色,和比色卡上「7」對應的顏色接近。




為什麼PH試紙,放入不同的液體中會變成不同的顏色呢?

 

除了PH試紙以外,還有另一種工具,是一種神奇的紫色藥水,它的名字叫石蕊。現在我們來試試,把石蕊試劑分別滴入這兩杯透明的液體中,會有什麼變化呢?

 


一杯變成了淡紅色,一杯變成了淡藍色。變紅的這一杯,就是酸性的,是雪碧;變藍的這一杯,就是鹼性的,鹼面水。

 

 

為什麼石蕊試劑,放入不同的液體裡會變成不同的顏色呢?

 

石蕊(Litmus)是一種藍紫色粉末,是從一種叫石蕊地衣的植物中提取出來的藍色色素。


很多年以前,英國有一位化學家名叫波義耳,有一天,他把剛採來的一束紫羅蘭花朵插在實驗室的花瓶裡,就開始做實驗去了。做實驗時,波義耳不小心把幾滴鹽酸灑到了紫羅蘭的花朵上。


波義耳趕緊用水去衝洗花瓣,可是,紫羅蘭紫色的花朵竟然變成了紅色!紫羅蘭為什麼會變紅? 波義耳感到很新奇,同時更感興奮,他決心把這件事研究個水落石出。

他馬上用另外幾種酸來做實驗,結果完全相同———花瓣全變成了紅色。經過反覆實驗,波義耳認定紫羅蘭花的浸出液,可以用來檢驗溶液是否呈酸性。

找到了能檢驗酸性物質的東西,波義耳決定趁熱打鐵,再找找看有沒有什麼花朵能檢驗鹼性物質。他找了各種花卉、藥草、樹皮、塊莖、塊根、苔蘚、地衣來實驗,終於發現,紫色的石蕊地衣能夠使鹼性溶液變藍。

波義耳又用石蕊地衣來檢驗酸,他試著把石蕊浸出液滴入鹽酸溶液中,結果出現了與用紫羅蘭檢驗酸性一樣的現象———石蕊浸出液也變成了紅色!

波義耳的這項發現,一直被人們沿用到現在。我們剛才用來測試的紫色藥水,就是當年波義耳做實驗的石蕊地衣製成的指示劑。神奇小紙條——PH試紙,也是運用石蕊地衣一樣的原理來檢測酸鹼度的。

【致謝】感謝紅井和牛牛媽媽兩位為本文提供技術指導。

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