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   

白糖變黑蛇二部曲

如何讓白糖變成長長的黑蛇呢?

注意:本實驗務必有師長陪同,小朋友不可自行操作!同時請準備濕抹布或滅火器備用。

※器材:沙子、酒精、蒸發皿、點火槍、白糖(台糖特砂)、研缽、濕抹布、隔熱板

※操作過程與現象

本網站之前介紹過"白糖變黑蛇",將方糖與小蘇打的混合物,燃燒後變成長長的黑蛇。版主最近看到YouTube影片(參考資料1),燃燒的效果更好,黑蛇變得更長。操作與實驗結果如下:

1.準備一些沙子,沙子不限種類,海沙、沙畫的沙皆可。

2.稱取白糖(台糖特砂)6克,小蘇打1.5克(秤重比例4:1)。

3.將白糖和小蘇打混合,放進研缽,仔細研磨成粉末。

4.將沙子倒入蒸發皿,約八分滿。再以滴管吸取酒精,滴入沙子的中央(如圖一),總計滴入約6毫升的酒精。(註:滴入酒精時,在蒸發皿的中心以畫圓圈的方式,均勻滴入酒精,範圍約直徑3公分。)

5.將步驟3的白糖、小蘇打混合物,滴入少許酒精(不能太多,濕潤粉末即可),再將粉末捏成細長條狀,然後放到步驟4的蒸發皿中央(如圖二)。註:酒精如果滴入太多,粉末過於潮濕,就會太軟而無法塑形為長條狀。

6.放在隔熱板上,以點火槍在白糖上點火,使其燃燒,並仔細觀察。慢慢地,白糖開始變成黑色(如圖三),並且一直延伸出來,形成一條很長的黑蛇(如圖四),長度可達一公尺以上。

觀賞實驗過程(18.1M) 

實驗注意事項:

1.糖與小蘇打的混和物,務必耐心研磨成粉狀,以使反應物的總面積增加,讓反應速率變大。

2.沙子的作用是吸附酒精,以便持續的提供燃料,增加燃燒的加熱時間。如果酒精加太少,無法提供足夠的反應時間,結束後會殘留沒有反應的白糖。而加入過多酒精,則是浪費能源。

3.糖與小蘇打的混合物,必須捏成長條狀,如果直接撒在沙子上,效果很差,甚至長不出黑蛇。

4.實驗結束時,蒸發皿會高溫燙手,請勿直接以手觸摸。

※原理

本實驗所用的白糖,成分是蔗糖(sucrose)。蔗糖的分子式C12H22O11,結構如圖五所示。蔗糖在高溫時,並不會熔解,在186 °C時分解出純碳和水。因此本實驗加熱以蔗糖製成的白糖,就會分解出黑色的碳。而小蘇打(NaHCO3)扮演的角色是:受熱時分解出二氧化碳氣體,使得黑色的碳變得蓬鬆,因此體積就脹大了很多。

 

如果進一步實驗各種台糖販售的糖類,觀察燃燒後變成黑蛇的效果,可以發現形成黑蛇的長度,由最好到最差的順序如下(括號是台糖的包裝名稱):冰糖(晶冰糖)≒白糖(特砂)>紅糖(二砂)>黑糖(高級紅糖)。此實驗結果可反映各種不同醣類,蔗糖含量的差異性(資料來源:參考資料2):冰糖(晶冰糖)99.7%以上;白糖(特砂)99.7%以上;紅糖(二砂)98.3%以上;黑糖(高級紅糖)80.0%以上。顯示蔗糖的含量越高,形成黑蛇的效果(長度)越好。

※叮嚀的話

1.本實驗燃燒的過程,雖然不會產生有毒物質,但是會消耗空氣中氧氣,並產生二氧化碳,因此實驗時務必打開窗戶(有抽風設備更佳),以保持空氣流動性。

2.冰糖的實驗結果效果相當好,但是冰糖的顆粒很大,不容易研磨成粉狀,頗為費力與費時。

3.版主的實驗結果發現,冰糖、白糖與紅糖,形成黑蛇的效果都相當好,皆可用以實驗教學。黑糖(高級紅糖)的效果就相當差,不建議使用。而葡萄糖、玉米粉、糖粉等等,雖然都是碳水化合物,但是燃燒後只會熔解與變黑,無法形成長條狀的黑蛇。

4.將白糖與小蘇打混合物捏成長條狀時,如果捏得過於矮胖,形成的黑蛇也會比較胖,長度也就會減少。如果捏得過於細長,則黑蛇會比較瘦長,但是在形成過程也比較容易斷裂。

5.在教學上,可指導學生進行以下實驗與探究以下問題:(1)實驗結束後,黑蛇必然是彎曲狀,因此以棉線沿著黑蛇的形狀丈量,再估計黑蛇的長度,比賽誰的黑蛇長度最長?(2)以「白糖與小蘇打的最佳比例」為主題,讓學生進行實驗探究,研究何種比例可以形成最長的黑蛇?

※參考資料

1. YouTube影片:Black Fire Snake - Amazing Science Experiment。https://www.youtube.com/watch?v=Hibxz9_ZW18

2.台灣糖業公司—產品介紹。http://www.taisugar.com.tw/chinese/ProductsInfo_index.aspx?n=10026

3. 台糖通訊。說糖解惑-黑糖蔗糖傻傻分不清楚?認識糖的製造流程。http://www.taisugar.com.tw/Monthly/CPN.aspx?ms=1352&s=13383495&p=13383503

4.跟著鄭大師學科學:燒糖蛇。http://www.masters.tw/141392/black-fire-snake?utm_campaign=shareaholic&utm_medium=facebook&utm_source=socialnetwork