鑭系元素──鈰及其化合物（Lanthanides, Cerium）
鑭系元素──鈰及其化合物（Lanthanides, Cerium）
臺北市立第一女子高級中學二年級吳宛臻
屬性：
化學
3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）〔II〕
3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）〔II〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
原理和概念
● 本實驗使用的過氧化氫（H2O2），俗稱雙氧水，在自然情況下會隨著時間而慢慢分解成水和氧氣。在本實驗中，透過添加催化劑－碘化鉀（KI），使雙氧水分解速率加快，而快速產生大量的小氣泡，如火山爆發。利用碘化鉀催化過氧化氫的分解反應涉及兩反應，這兩個反應如反應式[1]和[2]所示，過氧化氫分解的總反應如反應式[3]所示：
H2O2(aq) + I−(aq) → H2O(l) + IO−(aq) [1]
H2O2(aq) + IO−(aq) → H2O(l) + O2(g) + I−(aq) [2]
————————————————————————-
總反應：2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) [3]
● 本實驗加入碳酸鈉（Na2CO3），是為了去除反應所生成的碘（I2）。由於碘在鹼性環境（碳酸鈉溶液含OH–）中會產生自身氧化還原反應，以避免碘蒸氣的產生。其反應式如反應式[4]所示：
3D有趣實驗：大象牙膏〔I〕
3D有趣實驗：大象牙膏 (Elephant Toothpastes)〔I〕
國立彰化師範大學化學系學生王楨 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
前言
此實驗使用實驗室高濃度的雙氧水及家用洗碗精，加入催化劑（碘化鉀）大量筒後，立即快速地產生柱狀的許多泡沫，如火山爆發，更像擠出巨大的牙膏，給大象刷牙用。此實驗的戲劇性效果驚人，能提高學生學習的興趣及動手做實驗的意願。
實驗影片
請按此連結，戴紅藍眼鏡，觀看3D有趣實驗：大象牙膏（Elephant Toothpastes）紅藍，YouTube。
化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔II〕
化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔II〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
教師指引（Teacher’s Guide）
教學提示
1. 切記四氧化三鐵不可添加過量，否則不易攪拌均勻，易發生疙瘩狀的結塊。
2. 飽和的硼砂水溶液切勿添加太快或過量，否則「異形」會太Q或太硬，影響強力磁鐵的操作的效果。
3. 製作完成的磁力異形請務必放置入可密封的塑膠瓶中，以防水分蒸發，甚至乾掉硬化。
4. 製作磁力異形時，必須攪拌均勻並搓揉至油亮光滑的程度，細小的四氧化三鐵粉末很容易被磁鐵吸引。
原理和概念
磁力異形的製作原理主要是高分子聚合物之間的交聯反應（cross-linking)。以下分別詳細地說明相關的反應與作用。
● 白膠與硼砂的交聯作用：白膠的主要成分是聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate, PVAc），化學式為(C4H6O2)n，其單體為醋酸乙烯酯，是一種有彈性的高分子加成聚合物，廣泛用於木材、印刷裝訂和書籍藝術的黏著劑，其結構容易與透明膠水的主要成分－聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）相混淆；而硼砂（borax）在水中會形成硼酸根離子，三者的結構式，分別如圖六所示：
化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔I〕
化學教室活動：製作磁性異形（How to Make Magnetic Alien）〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯
學生講義（Student Handout）
磁性異形簡介
本實驗活動係利用白膠的主要成分－聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate, PVAc）取代製作異形或QQ球的透明膠水主要成分－聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）。在透明膠水中，加入不等量的飽和硼砂水溶液，使高分子鏈之間產生交聯作用（cross-linking），以降低它的流動性。在加入氧化鐵黑（ferroferric oxide）粉末後，充分攪拌均勻，形成「異形」。利用強力磁鐵進行演示，結果發現「異形」能被強力磁鐵吸引，且能靈活伸展移動，模樣仿如外星生物（亦稱磁力異形），讓學生感受驚奇有趣，甚至連大人也張目咋舌，愛不釋手。
透過教育部化學學科中心種子教師工作坊培訓活動、化學闖關教師工作坊以及縣市夥伴的研習，「製作磁力異形」有機會推廣與分享到全國各高中，如中山女高、竹山高中和高雄中學等學校，約有250位化學教師參與磁力異形的製作工作坊，並且獲得多數老師的贊同與肯定；除此之外，磁力異形亦應用於高三學生有機高分子的實驗教學，深受學生喜愛。分享「製作磁力異形」工作坊的活動照片，如圖一所示。
圖一 化學學科中心趣味實驗教具製作工作坊（於大甲高中）
本文除描述磁性異形的製作方法外，也提供其有趣的演示戲法和自製的影片，並且詳細地說明此實驗所涉及的原理與概念。
金催化反應（Gold Catalyzed Reactions）（I）
金催化反應（Gold Catalyzed Reactions）（I）
國立臺灣師範大學化學系梁家榮博士班二年級
黃金是人類史上相當早就發現的金屬之一，西元前 2500 年前在埃及的雕刻上，就可以發現類似開採或冶煉的圖像。一般認為黃金是惰性的、極不易被氧化且不具催化活性的。由於黃金在地殼中的豐度約為 $$5\times 10^{-7}\%$$，屬於貴重金屬，故其價格也非常昂貴。尤其在近年黃金的市場價格大幅上漲，在過去幾千年的歷史中，僅僅用於做為貨幣或飾品的功用居多1。後來發現金具有良好的延展性且為抗腐蝕良導體的性質，才開始在電子產品上有更多應用。
黃金與大多數化學試劑不發生反應，但是可以溶於王水中，並可以再進一步製備而得到金(I)和金(III)試劑。近年來發現金(I)和金(III)離子在勻相催化（ homogeneous catalysis）中對帶有炔基（alkyl group）的化合物具有催化活性之後，過去十幾年間世界各地的化學實驗室競相報導關於金催化的研究，掀起一波新的掏金熱潮。
金催化反應（Gold Catalyzed Reactions）（II）
金催化反應（Gold Catalyzed Reactions）（II）
國立臺灣師範大學化學系梁家榮博士班二年級
請參考連結：「金催化反應（Gold Catalyzed Reactions）（I）」
金離子相對於銀離子具有更多一層軌域可以提供配位（coordinate），以帶有炔基的反應物為例（如圖一）1，金催化的反應機制（mechanism）首先是先由富含有 $$\pi$$ 電子的炔基提供電子配位到金(I)離子上。而圖中銀試劑的功用是先與鹵素反應生成難溶鹽類的沈澱物氯化銀，此時催化劑屬於 $$sp$$ 混成軌域，結構為直線型的金(I)離子就能空出一個可配位的空間，成為缺電子的路易士酸能與炔基進行反應。
磷酸（Phosphoric acid）
磷酸（Phosphoric acid）
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級曹育碩
磷酸或正磷酸，分子式 $$\bf{H_3PO_4}$$，外觀為白色固體或無色黏稠液體，是一種常見的無機酸，亦為中強酸。而磷酸具有酸的通性，酸性較硫酸（sulfuric acid）、鹽酸（hydrochloric acid）、硝酸（nitric acid）弱，但酸性比醋酸（acetic acid）、硼酸（boric acid）強，可溶於水和乙醇。
氯化鋅(Zinc Chloride)
氯化鋅(Zinc Chloride)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級江孟潔
氯化鋅的性質
外觀無色或白色晶體，沸點 $$756^\circ C$$ $$(1029~K)$$，熔點 $$275^\circ C$$ $$(548~K)$$，密度 $$2.907~g/cm^3$$，易溶於水，溶於甲醇、乙醇、甘油、丙酮、乙醚，不溶於氨水。無水的氯化鋅受到空氣中的濕氣潮解形成鹽酸，同時也會與水、氨和其他有機溶劑形成複合物離子，鹼性物質在氯化鋅溶液中產生沉澱氫氧化鋅。氯化鋅的性質為路易士酸因此也具有親電性質。1-2
