3D有趣实验：变色的溶液－碘钟实验？

前言

反应液内加入限量的硫代硫酸根（S₂O₃^2-），其可与的碘分子（I₂）作用，S₂O₃^2-与I₂ 反应的速率极快，一旦S₂O₃^2-消耗完时，I₂ 与I^－形成I₃^－，I₃^－就会与原先加于反应液中的澱粉指示剂生成藍黑色错合物，本实验利用此现象做出三种变色时间不同的溶液。

实验影片

3D有趣实验：变色的溶液－碘钟实验，上传YouTube网站。请依您的设备选择适当影片观看。若设备允许，可以开启最高解析度。

3D偏光影像：需要有3D萤幕与搭配的3D眼镜，能观看此部影片的3D效果。

http://youtu.be/jFXAP-P0PBM?(1920x1080 半宽)

http://youtu.be/mH21-slcQM0?(1920x1080 全宽)

3D红蓝影像：一般萤幕搭配戴红蓝眼镜，能观看此部影片的3D效果。http://youtu.be/cM10sg6j3UU

2D影像：一般萤幕直接观看。http://youtu.be/ugT5n2UarOc

药品与器材

1. 刻度吸量管( 5 mL ) 六支
2. 安全吸球六个
3. 锥形瓶(50 mL ) 九个
4. 软木塞三个
5. 码錶一个
6. 0.20 M 碘化钠 ( sodium iodide，NaI )
7. 0.20 M 氯化钠 ( sodium chloride，NaCl )
8. 0.0050 M 硫代硫酸钠 ( sodium thiosulfate，Na₂S₂O₃ )
9. 2 % 澱粉溶液 (starch)
10. 0.10 M 硫酸钾 ( potassium sulfate，K₂SO₄ )
11. 0.10 M 过硫酸钾 ( potassiumpersulfate，K₂S₂O₈ )

实验步骤

1. 将九个50 mL 锥形瓶洗净后烘乾，并放冷至室温。
2. 将各药品配置指定浓度后装入锥形瓶，并贴上标籤标示药品名称。
3. 将三个锥形瓶分别标示编号：1、2、3做为实验用锥形瓶。
4. 精準量取各药品加入锥形瓶中，药品用量如表一所示。

表一 药品浓度与用量表

5. K₂S₂O₈ 最后加入，并在加入K₂S₂O₈ 后开始计时，同时盖上软木塞，迅速摇晃约20秒。
   
6. 溶液开始变色，立即停止计时。
   

原理和概念

反应液内加入限量的硫代硫酸根（S₂O₃^2-），其可与的碘分子（I₂）作用，S₂O₃^2-与I₂ 反应的速率极快，一旦S₂O₃^2-消耗完时，I₂ 与I^－形成I₃^－，I₃^－就会与原先加于反应液中的澱粉指示剂生成藍黑色错合物，透过调整药品浓度的方式即可改变其变色的反应时间。

教学提示

1. 加入K₂S₂O₈ 应快速加入，以避免时间上的误差。
2. 若搅拌均匀，溶液变色为整体溶液同时变色，所非同时变色则为搅拌不均匀。
3. 可透过此实验计算其反应速率以及反应级数，并进而调配出不同变色时间之溶液。

安全

1. 进行本实验必须戴上手套和安全眼镜与实验衣，并在通风良好的环境下进行。
2. 摇晃锥形瓶前须确实将软木塞盖紧，以避免药品飞溅；摇晃锥形瓶需量力而为，不可摇晃过猛，以避免锥形瓶飞出伤人。
3. 进行本实验时需要有教师在旁指导，切勿自行实验。

废弃物处理

实验后剩余药品应倒入无机溶液废液桶，不可用水稀释沖掉而污染环境。

 

参考资料

1. 邱美虹、林世洲、汤伟君、周金城、张荣耀、王靖璇(2005)。科学创意实验书。台北市：洪叶文化事业有限公司。
2. 国立台湾大学化学系(2011)。大学普通化学实验，第十三版。台北市:台大出版中心。