國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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化學粉圓與麵條

如何在實驗室製作粉圓與麵條呢?(注意:不可食用

※器材:海藻酸鈉、氯化鈣、食用色素、量筒、滴管、燒杯(或透明杯)、攪拌棒
※操作過程與現象

一、配製溶液

1.取海藻酸鈉(Sodium Alginate)約2克,放置於杯子中,再加水100 mL以及一滴食用色素(顏色任選),然後攪拌使海藻酸鈉充分溶解。

注意:海藻酸鈉雖然可溶於水,但是溶解速度很慢,一開始會有結塊的現象。建議稍微加熱,或是使用溫熱的水,以加速溶解,溶解後的水溶液如同膠水般的凝膠溶液。

2.取氯化鈣(CaCl2)7克,放置於杯子中,再加水一公升,並攪拌充分溶解。

二、製作化學粉圓

取配置好的氯化鈣水溶液約100mL,倒入透明的杯子(以方便觀察)。然後以滴管吸取海藻酸鈉水溶液,在氯化鈣水溶液上方一滴一滴的滴入,就可以看到粒粒分明的粉圓產生囉!(如圖一)

注意:滴入海藻酸鈉時,滴管不要碰到氯化鈣水溶液的液面喔!

三、製作化學麵條(或稱毛毛蟲)

方法如同上述粉圓的操作,差別只是在於滴入的方式。只要將滴管內的海藻酸鈉水溶液不間斷的一次壓進氯化鈣水溶液,就可以形成一條的麵條了。(如圖二、圖三)

此外,也可以不用滴管滴入的方式,而是直接將杯子中的海藻酸鈉水溶液直接「倒入」氯化鈣水溶液中(形成較粗的麵條),但是要注意控制倒入的速度,以免形成「麵糰」而不是「麵條」喔!

觀看實驗影片(1.2M)

※原理

海藻酸鈉(Sodium Alginate)是提煉自褐藻的化學物質,用途相當廣泛,可應用於食品業、醫藥、紡織、造紙…等等,經常做為增稠劑、乳化劑、穩定劑、粘合劑、上漿劑等。

海藻酸鈉為一種高分子,分子式為 (C6H7O6Na)n,結構如圖四所示。當海藻酸鈉滴入氯化鈣中,鈣離子(Ca2+)會取代納離子(Na+)的角色,並且抓住海藻酸鈉分子之間的羧酸離子,使得分子間的聯結性更強(如圖五),此交聯作用(cross-linking)使分子更為固定,流動性降低而固化(形成一種半透膜)。

仔細觀察形成的化學粉圓或麵條,可以發現只有外圍是固化的,裡面仍然是海藻酸鈉的溶液,亦即固化後形成的半透膜包住了海藻酸鈉溶液。如圖六,是將化學麵條拉斷後,可看到中空的管狀結構(裡面是沒有固化的海藻酸鈉溶液)。但是如果一直靜置在氯化鈣溶液中,鈣離子可以繼續滲透進半透膜,麵條裡面也會有硬化的現象

而在形成化學粉圓或麵條之後,原本無色的氯化鈣水溶液,會逐漸產生與海藻酸鈉溶液中食用色素相同的顏色,顯示雖然被包在半透膜中,食用色素會由半透膜滲透出來。

※叮嚀的話

1. 本實驗的產物無毒性,但是不可食用!實驗結束,液體在確實過濾之後可直接倒入水槽,固體物質則倒到垃圾桶。

2. 在教學上,可以指導學生進行以下實驗或討論:(1)改變海藻酸鈉水溶液的濃度,實驗結果有何差別?參考解答:海藻酸鈉水溶液的濃度如果降低,形成的半透膜會比較軟,較容易斷掉。(2)將氯化鈣改為其他鹽類,也可以形成化學粉圓或麵條嗎?參考解答:版主試驗實驗室現有的鹽類,結果如下:氯化鋇(可)、硫酸錳(否)、硫酸鎂(否)、氯化鋇(可)、赤血鹽(否)、醋酸鋁(可,但較慢)。(3)在哪些方面可以看到「半透膜」的結構?有何重要的性質呢

※參考資料

1.中學化學示範實驗http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/26462

2.海藻酸鈉性質:(1) http://www.fao.org/docrep/W6355E/w6355e0x.htm

(2)有健康網:http://www.uuuwell.com/mytag.php?id=6498