NTCU科學遊戲Lab：神奇閃光紙

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　

神奇閃光紙

燃燒後瞬間消失無蹤的驚奇實驗

※器材：濃硝酸、濃硫酸、酒精、燒杯、量筒、玻棒、溫度計、鑷子（或坩堝夾）、秤量紙、夾鏈袋

※操作過程與現象

注意：本實驗必須有教師指導，不可自行操作！

這是一個相當具有魔術效果的實驗，如圖一；將「閃光紙」以打火機點燃之後，拋到空中，結果火球即刻消失，什麼也不剩！

「閃光紙」的製作並不複雜，但是因為使用濃硫酸與濃硝酸，因此並不適合中小學生進行製作。建議教師製作好閃光紙，以演示的方式進行。

以下製作過程務必在實驗室的通風櫥中操作，並戴上護目鏡以及塑膠手套。

1.取一個500 毫升的燒杯，先加入125 毫升的濃硝酸，再小心緩慢地倒入100 毫升的濃硫酸，並攪拌均勻，此時溫度會急速上升，並產生嗆鼻煙霧（含有毒性的NO₂氣體）。

2.當溫度下降至40℃左右時，取五張秤量紙，陸續浸入混合酸中，用玻棒將秤量紙壓入混和酸中，讓秤量紙完全浸入。約1~3分鐘即可取出。此時原本不透明的秤量紙會變成半透明狀（參見圖二）。

3. 以鑷子小心地將燒杯中的秤量紙取出，在水龍頭下輕輕地沖洗，洗掉秤量紙上的酸液。

4.將秤量紙浸入藥用酒精中，浸泡數秒即可，目的是讓秤量紙能夠更快速乾燥。

5.用電風扇或吹風機將秤量紙吹乾，秤量紙會由半透明變成不透明的白色狀。吹乾後的秤量紙即為閃光紙。

6.將乾燥後的閃光紙放入夾鏈袋密封保存，並儲存於陰涼處，待實驗時使用。

依以上步驟可以製作第二批閃光紙，但是由於混合酸已經被消耗部分，溶液的濃度也下降了，因此秤量紙浸泡在混和酸的時間必須增加，建議至少增加二分鐘，並以秤量紙能變成半透明的狀態為止。一般而言，大約可以製作三批閃光紙，到最後秤量紙浸泡後會有被溶解而糊掉的現象，此時就代表無法再製作閃光紙了。

※原理

一般的紙張含有纖維素，燃點較高，燃燒速度也較慢。如果將纖維素反應為「硝化纖維」，硝化纖維的燃點較低（閃點12.7℃、自燃溫度170℃），是一種高度易燃的化合物。本實驗就是以濃硫酸與濃硝酸，將秤量紙的纖維素反應為硝化纖維，而具有閃光紙（flash paper）快速燃燒的性質。硝化反應如下：

上述反應使用的「硝酸」（HNO3）必須產生硝基陽離子（nitronium ion, NO₂⁺），但是硝酸當為酸時，解離出的是NO₃^-陰離子，必須加入更強的酸：濃硫酸，以迫使硝酸當為鹼，才能解離出NO₂⁺陽離子，反應如下：

濃硫酸除了當為催化劑，也會吸收反應副產物--水，能避免纖維素和硝化纖維溶於水而使紙張糊掉。

※叮嚀的話

1.操作場地務必準備滅火器等設備，且實驗後之硫酸及硝酸的殘留酸液，務必用碳酸氫鈉（小蘇打）中和後以大量的清水稀釋排放。

2.進行燃燒閃光紙的操作時，點燃之後，燃燒接近一半的量時，就可往上方拋出，否則可能會燒到手。如果讓學生操作時，建議可以用鑷子夾住閃光紙進行，不要用手拿。

3.製作閃光紙時，愈後面製作的秤量紙，燃燒效果會較差，且燃燒後殘留的灰燼也略為明顯。

※參考資料

1. 國科會高瞻自然科學教學資源平台（化學示範實驗）：http://case.ntu.edu.tw/hs/wordpress/?p=26945

3.陸冠輝（2012）。神奇的閃火紙。科學研習，51 (3)，18-23。