2024年5月23日 星期四

酯化反應

 

    酯化與皂化反應一直是有機化合物章節的重點,課本裡最基本的酯化反應是乙酸和乙醇反應產生乙酸乙酯,以往操作這個實驗,時常是有看到試管裡有油狀液體,也有聞到乙酸乙酯的味道,但是就是沒看見課本提到的分層。

        曾經就這個問題和許多老師討論後有幾點推論,可能是乙酸乙酯的溶解度影響,乙酸乙酯在水中的溶解度在20°C時為8.3 g/100 mL水,對乙醇是無限混溶,反應雖然產生了乙酸乙酯,但是多數溶解在水或未反應的乙醇裡。

    另一個可能是熱水浴溫度太高,乙酸乙酯的沸點為77°C,熱水浴的過程中有看到試管中有氣泡冒出,就像下方影片這樣,可能在熱水浴的過程中,產生的乙酸乙酯就蒸發了,造成產量稀少,看不到分層。


   
 甚至,我們懷疑是整個酯化反應產量少加水後才沒有看到分層,領域理化老師討論過後,實驗室添購丙酸、丙醇、丁醇、戊醇,增加酯類的碳數讓分層明顯,做實驗時就像吃bufee一樣,任學生挑選有機酸跟醇類的組合,不過低碳數的乙酸乙酯一樣沒辦法看到分層。


    由於自己不是念化學,透過不斷和化學老師討論,想增進自己對於化學實驗的理解,今年和酉鎮老師與小P老師討論乙酸乙酯無法分層的原因,酉鎮老師把實驗結束後加入的水改成食鹽水,希望提高極性,讓低碳數的乙酸乙酯更容易分層。

    另外,在熱水浴過程中加入濃硫酸會產生突沸現象,雖然可以明顯觀察到加入濃硫酸後的催化效果,但是容易產生額外風險,所以測試加入濃硫酸時機對產物量的影響;和兩位老師討論過程提出只要是酸性溶液應該都有催化效果,嘗試以濃鹽酸作為催化劑,比較產量的影響,以下三個實驗條件如下,熱水浴時間為5分鐘。

    可以看到加入濃硫酸時機對產量幾乎沒有影響,使用濃鹽酸催化產量略少於濃硫酸,但是碳數更少的乙酸甲酯依然沒有看到分層,後續酉鎮老師的測試,發現需要增加食鹽水也可以看到分層。

    在討論最後,酉鎮老師提出,熱水浴時間是否需要到5分鐘,反應會不會在很短時間就完成了?於是,我嘗試縮短熱水浴時間到2分鐘,發現乙酸乙酯產量還是很多,和熱水浴5分鐘的試管相比,可以看到熱水浴2分鐘的產量略少,但就定性觀察也已經足夠。


  於是,將熱水浴時間2分鐘熱水浴後加入6mL濃食鹽水,這兩個條件加入之後,學生都能做出分層的乙酸乙酯,和其他三種自選酯類,以下是學生的實驗結果與紀錄。


    實驗過程試管很多,為了避免在熱水浴過程學生弄錯,特地在燒杯上纏繞兩條橡皮筋作為區隔,學生可以在實驗桌上註記每個試管的產物名稱,以免弄錯!




2021年8月31日 星期二

用眼藥水瓶做電解質檢驗


 

電解質檢驗是一個很討厭的單元,不是該亮的不亮就是不該亮的亮了!

某年打開放教具的箱子,發現前一年用竹筷做好的電極都發霉了!拆下能用的零件重做,在製作的過程中,想到筷子除了容易發霉,也會吸收電解質水溶液,對實驗造成干擾,於是,我直接在LED上焊接一條電阻,接上9V當電源,學生鉛筆盒隨手可得的筆芯當電極來進行檢驗!




因為這裡學生對於電路的概念比較模糊,我直接將電路畫在黑板,請學生將兩邊鱷魚夾夾住的筆芯碰觸,建立筆芯兩端接通LED就會亮的概念,如果放到溶液中,LED亮了代表溶液也跟筆芯一樣可以導電!


由於受限於要配製的藥品很多,在實驗室開放空間很容易受到污染,以前常常配個兩三種電解質,兩三種非電解質進行實驗,如果只是檢驗電解質,每種藥品需要的量不多,用完其他同事也不太可能繼續使用,有些夥伴開始用眼藥水瓶進行微量實驗,我也趕上這波風潮,一次配了10種藥品,各種藥品每組一瓶有電解質、非電解質,有酸性、鹼性和中性的溶液進行檢驗。



每組給兩塊表玻璃,學生依照順序在兩片表玻璃相同位置上,滴上一滴水溶液,一邊用來檢驗是否可以導電,一邊滴上廣用指示劑檢驗酸鹼性,學習單上我還多了一個欄位讓學生紀錄筆芯附近的變化,因為電壓夠高,所以可以在筆芯附近看見氣泡!

觀察這些現象可以帶學生回顧上學期提到的化學變化,當筆芯放入之後,可以導電之外,還產生了化學變化,也就是那滴水溶液已經不是原來的樣子,所以檢驗酸鹼性要檢驗沒有通電過的水溶液。



課本的操作流程會提到檢測完一種水溶液後,要清洗電極避免干擾實驗結果,某屆學生想到可以把沾倒水溶液的筆芯直接折斷就可以馬上進行下一個實驗,也有學生先把筆芯剪成需要的長度,做完一組實驗就換掉!如果小心操作,大約2支筆芯就可以做完整個實驗!



這個實驗需要紀錄大量的實驗結果,有實驗結果就很方便接下來的討論與歸納!




歸納的過程中可能會出現符合你預期的結論,也有可能出現不是你預期的結論,我的學生在歸納的過程中除了發現非電解質一定是中性,也發現這些非電解質都沒有金屬原子組成,這裡是一個可以繼續延伸探究的主題,不過也是要看課程進度決定!


如果上述的課程活動進行完畢還有時間,可以請學生選一種「中性的電解質」滴在表玻璃上,再滴上一滴廣用指示劑,放上電極通電,可以觀察到兩邊電極出現不同的顏色!這也是一個可以帶學生探討的點,怎麼引導與操作就看大家的習慣囉!


這樣操作是真‧微量實驗,每組做完鎖緊眼藥水瓶,明年再拿出來用就好! 花一次時間可以用好幾年,很少有課程是這麼省力!

學習單在這裡







2016年8月11日 星期四

成功 Pokemon go !

File:038Ninetales.png


     暑期輔導課那麼多,不能上進度,又沒辦法做東

做西做四個禮拜,這學期接了一個三年級新任課班,

暑輔剛好是個很好的拿來修煉的時間。




2016年6月27日 星期一

畢業





   任教10年,轉眼已經送走三屆,每一屆畢業

前我都會花一節課弄一場班級的畢業典禮,因

為畢業典禮當天,學生才是主角,老師是不太

可能講到什麼話,把一些想講的話,在這一節

課完整表達,算是對這三年導師生涯的告別,

也是對學生最後的叮嚀。






2016年6月6日 星期一

會考成績公佈之後



    上禮拜五會考成績公

佈,看了看班上的成

績,有人掉了1、2個A

,有人少了1、2個少了

C,班上沒有5A也沒有

5C,難免替那些掉了A

的同學惋惜,他們都是很認真為

了自己的目標努力,也欣慰那些中後段的學生有把我的叮嚀聽進去,不要考C。


2016年2月22日 星期一

關於校慶





      三年來唯一一次校慶,學生很

期待,老師們總是不太清楚整體

規劃,套句同事的說法:「學校

玩假的,我們玩真的!」



2016年2月1日 星期一

國際特赦組織~2015寫信馬拉松(Write for Rights)~


圖片取自國際特赦組織台灣分會臉書專頁

        11月在FB上看到有人分享

「2015寫信馬拉松」的活動申

請,那時候還不清楚活動內容,

就先填了資料,過了不久收到

申請通過的通知,12月初就收

到印刷精美的工具包......