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   實驗一   有趣的化學反應

化學實驗室為一有趣且具有挑戰性的地方,從其中我們可以觀察到物質的物理變化或化學變化,然後將所觀察到的結果,以清楚簡潔的文字記錄下來,並尋求這些結果的解釋,進而思考並設計實驗來證明“解釋”的正確性。

當一化學變化發生時,常用兩種方式來描述,即定性觀點與定量分析。前者乃根據個人感官的觀察,如氣體之生成、沉澱的形成、顏色的變化、熱量的改變等。後者則包括物理量 (質量、體積、時間等) 的量度,例如反應混合作用後,若有氣體產生,則殘留物的質量會減少,並做反應物與生成物的量度變化。

化學反應包括酸鹼反應、氧化還原反應、加成反應、縮合反應、取代反應、沉澱反應、分解與合成反應、錯合反應等,而本實驗乃介紹一些有趣的化學反應。

 一、化學花園

由於非揮發性溶質的存在,常使溶液的蒸氣壓降低,進而導致溶液沸點上升,凝固點下降,並有不同的滲透作用發生。動植物的生命系統中,滲透為一種重要的現象。半透膜足以讓溶劑分子或其他較小粒子通過,較大粒子則無法通過,溶劑透過半透膜進入溶液中的壓力稱為滲透壓。紅血球的細胞膜為一種半透膜,在血漿中,紅血球的滲透壓與 0.9% 食鹽水溶液的滲透壓相等,因而紅血球在 0.9% 食鹽水中,不起任何變化。此濃度的食鹽水稱為生理食鹽水。若將紅血球置於蒸餾水,由於滲透作用,紅血球逐漸脹大,結果細胞膜耐不住膨脹而破裂。

水玻璃為液狀的矽酸鈉水溶液,當加入金屬鹽的晶體時,在晶體表面形成偏矽酸鹽薄膜,此薄膜具有半透膜功效。因而水玻璃內的水則經此半透膜向晶體內滲透,滲透的水使晶體溶解,進而使半透膜膨脹破裂,流出溶解的金屬水溶液,流出液的表面又形成偏矽酸鹽的半透膜,水又滲入,又破壞,溶液流出,因此繼續進行生長,結果形成許多線狀物構成美麗的化學花園。

  二、指紋的顯現

物品或紙張上的指紋依其存在的狀態可分為三種:明顯紋、成型紋及潛伏紋。明顯紋指以肉眼即可觀察到所遺留的平面狀指紋,如手指因沾染墨跡、血跡,當接觸他物時所轉印之指紋。成型紋指手接觸柔軟、無彈性的物面時所遺留下之立體狀指紋稱之。如在蠟蠋、未乾油漆面、軟泥灰上以手輕觸而留下的凹凸狀指紋。潛伏紋為手指上汗腺分泌的物質 (如氨基酸) 因接觸物體表面時所遺留肉眼不易察覺的紋線稱之。明顯紋可利用照相的方法紀錄保存,成型紋可用照相法和矽膠法處理,潛伏紋可用粉末法、碘燻法、寧海德林法、硝酸銀法、雷射或多波域光源等方法將指紋顯示出。在此我們選取粉末法、碘燻法、寧海德林法來試驗基本潛伏紋的處理法。

三、酪蛋白黏著劑

酪蛋白 (Casein) 是一種磷蛋白質,為奶蛋白質的主要成份,在牛奶蛋白中約有百分之八十是為酪蛋白。於脫脂牛奶 (skim milk) 中加入適量的醋酸,可將酪蛋白依凝聚沉降法 (coagula-tion and precipitation) 原理,從牛奶中分離。經分離後的酪蛋白,可以乾燥並研磨成粉,做為加工的原料。

酪蛋白可做為黏著劑、化學纖維、塑膠等原料。例如現在已經製造的有酪蛋白與丙烯氰共聚合的纖維,即酪蛋白與甲醛反應而製成的樹脂。

本實驗主要的目的是藉著製備天然黏著劑的實驗,來了解蛋白質的一些性質。

 

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