全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

少年廷得耳的煩惱……真溶液的廷得耳效應

科展類別

全國中小學科展

屆次

第46屆--民國95年

科別

化學科

得獎情形

第一名

學校名稱

國立科學工業園區實驗高級中學

指導老師

施建輝

作者

管?

關鍵字

膠體粒子、廷得耳效應、水團膠體

摘要或動機

膠體溶液和真溶液的差別,除了粒徑大小不同之外(膠體::1—1000nm,真溶液:<1nm),膠體溶液還多了三個效應:廷得耳效應(Tyndall effect)、布朗運動、和膠體的帶電(但近年來已有科學書上證明膠體可以不用帶電,澱粉就是一個被證明的例子註1)。由文獻中得知波長愈小的光線,其散射能力優於波長大者註2。故用紅光觀察極純淨的樣品,經長時間放置仍能顯出廷得耳效應,就可很明確的認定它就是膠體。本實驗最大目的是要驗證陰陽離子及極性分子的溶液皆為膠體溶液。
\r
這次研究的實驗總共分五大部分,用實驗的結果來逐一檢視一價和二價離子以及不帶電的粒子,皆普遍出現廷得耳效應的現象。第一部份總共又分兩大系列:一是對許多種化合物以高速離心的方法去雜質之後來觀察廷得耳效應,二是利用揮發原理,將極純淨且易溶於水的氣體,溶於純水,得到帶電離子水溶液,以觀察廷得耳效應。第三部分是利用光度計測出不同價數的水溶液,它們廷得耳效應的強弱比較。從此一實驗除了可推知越高價數的廷得耳效應越顯著外,也可從此實驗確定一、二價化合物都是膠體溶液。第四部分是做吸收光度的實驗,用分光光度計來測出某些化合物在室溫下和接近攝氏100。C\r
的吸光度差別,來證明水團膠體之存在。第三部分是運用同濃度的兩物質(KClO4 和CaSO4;NaClO4 和MgSO4),溶於水解離後,產生質量相似但電荷不同的粒子(K+︰39、Ca2+︰40、ClO4-︰99.5、 SO42-︰96 ; Na+: 23、Mg2+:24、ClO4-︰99.5、 SO42-︰96),在同溫度、同濃度、同電壓下測出電流大小,由電流大小可以先證實二價離子的泳速較慢,推估二價離子外包有比一價離子大的水團,因此比較出一價水團膠體和二價水團膠體的大小,再配合【阻力按斯托克斯(Stokes)定律】,推算出一價、二價水團膠體之面積比。第四部份是做LiCl、NaCl、KCl\r
; KCl、KF、KI 兩系列水溶液導電能力的研究,結果發現導電能力大小竟與分子量無關,表示離子上所附著的水分子數一定非常可觀,而非個位數,間接證明水團膠體的存在。由此一系列的實驗可以證明,幾乎所有的離子和極性物質水溶液都是膠體。
\r
註 1:<高中國文、英文、物理、化學四科疑難問題解答彙編-翁春和教授,葉名昌教授解答>\r

\r
註 2:物理學家算?膠體的大小1—1000nm 是可被可見光明顯散射,而且在小於47nm 的顆 粒下散射能力跟波長四次方成反比,也就是說紫光和藍光的散射能力”極”優於紅光

少年廷得耳的煩惱……真溶液的廷得耳效應

Adobe Reader(Pdf)檔案