國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

翻滾的色彩

利用化學反應,可以呈現令人訝異的顏色變化,讓你成為色彩魔術師。

操作步驟與現象

準備藥品:食用色素、高脂鮮奶、洗碗精、廣用指示劑、胃乳液、氫氧化鎂

取一小的、淺的碟子(或培養皿),倒入鮮奶約1公分高即可。將食用色素紅、黃、藍、綠四種,分別滴一小滴到鮮奶中央(如圖一)。

取一棉花棒,沾上洗碗精(或洗衣精),讓學生猜一猜:如果將棉花棒放入鮮奶中,會發生什麼事?再請學生仔細看。結果將棉花棒放入鮮奶中,只見四種顏色不停的翻滾運動,一直由中央往旁邊跑(如圖二),相當有趣!

   
       圖一      圖二

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原理

鮮奶中除了含有大量的水,也包含礦物質、蛋白質以及微粒的脂肪。當洗碗精加入鮮奶中,由於洗碗精的清潔劑分子包括親油基以及親水基,親水基一端可以與鮮奶中的蛋白質形成微弱的化學鍵,多個清潔劑分子包圍脂肪並結合成為微胞(micelle),而分佈在鮮奶中。清潔劑與脂肪分子迅速的混合(形成微胞)的過程導致漩渦式的混亂,食用色素的分子被衝撞而散亂的分佈,形成了被攪動的色彩變化,直到微胞和脂肪分散到整個鮮奶才會停止。另一方面,「表面張力」也是因素之一,洗碗精使表面張力變小,而促使色素往四周分散。

  進行這項表演時,鮮奶使用全脂鮮奶的效果較佳,不要使用低脂鮮奶。而鮮奶的量不要太多,深度約在1公分以下即可。
延伸的科學遊戲

利用化學反應產生色彩翻滾效果的,是胃乳液的緩衝溶液反應。取燒杯加入約各50毫升的水和胃乳液,再加入約2克的氫氧化鎂(Mg(OH)2),並放入攪拌子以電磁攪拌機攪拌,最後滴入幾滴廣用指示劑,溶液成為綠色(如下圖左)。

攪拌機持續攪拌,倒入食用醋約5毫升,可以看到溶液變為紅色(如下圖右),約三秒鐘就變回綠色。再倒入食用醋5毫升,溶液再變為紅色,不到三秒鐘又變回綠色。

這個實驗可以演示胃乳液當為「制酸劑」的功能,亦即當為酸鹼緩衝溶液:讓溶液的酸鹼值不會因胃酸分泌太多而改變太大,保持在中性。不過一般胃乳片或胃乳液所含的制酸劑(氫氧化鎂)的含量並不高,為了顯現實驗效果,因此才另外再加入2克的氫氧化鎂。

     

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