● 上课时间：教师实验解说：约20分钟，学生实验操作（含器材清洗）：约40分钟，实验观察记录：约10分钟。学生回答问题（师生问题讨论或家庭作业）：约20分钟。
● 在进行本实验时，学生可以透过视觉上的观感，了解到虽然黄金块具有金黄色金属光泽，但当尺寸缩减至奈米尺度时，因表面电浆子共振吸收效应而呈现红色，使学生对奈米有更深刻的认知。
● 当硫酸与盐酸溶液接触的瞬间，会产生发烟且发生放热的现象，因此配置王水的过程，老师应特别注意学生的操作是否皆在通风橱内并配戴手套。
● 用王水清洗后的器具，应先在通风橱内先浸泡大量蒸馏水后再移出抽风橱外。这是因为器具内壁残留浓的王水在接触到水时会冒出大量烟雾。
● 本实验最好选用乾净的器具进行本实验，未曾使用过的更佳。如果无去离子水和超纯水，只使用蒸馏水，那么本实验还是可以得到如预期的结果，只是红色的金奈米溶液无法长久保存。
● 本次实验的各种溶液浓度之配製和体积的量度不必过于精準也可以合成红色的奈米金溶液，只是金奈米粒子的颗粒大小会有些许的变化。
● 若未达沸腾状态即加入柠檬酸钠溶液、反应物的混合比例不正确或反应过程中未持续搅拌，则无法得到具紫红色或红色的奈米金溶液。
● 本次实验使用0.041 g的四氯金酸（Tetrachloroauric acid trihydrate，HAuCl4?3H2O）配製成100 mL的1.0 mM Au3+溶液。每组只用15 mL，此量足够6组使用。我们买到的固体四氯金酸，每公克为2250元（最近金价较贵）。因此，每组使用四氯金酸的价格为 (0.041 g / 6组) × (2250 元/1 g) = 15 元/组。
药品配製
● 1.0 mM HAuCl4?3H2O溶液：取0.041 g的HAuCl4?3H2O，置入一个乾净的100 mL的容量瓶（或锥形瓶）中，加入约50 mL的超纯水（或蒸馏水），摇晃促使HAuCl4?3H2O的颗粒完全溶解后，再稀释溶液至总体积100 mL。
注：由于HAuCl4?3H2O相当容易潮解，因此在秤量时要相当迅速。
● 1.0% Na3C6H5O7溶液：取1.0 g的Na3C6H5O7置入一个乾净的100 mL的容量瓶（或锥形瓶）中，加入超纯水（或蒸馏水），摇晃促使Na3C6H5O7的颗粒完全溶解后，再稀释溶液至总体积100 mL。
● 1 M NaCl溶液：取3 g的NaCl，置入一个乾净的小锥形瓶中，加入超纯水（或蒸馏水），摇晃促使NaCl颗粒完全溶解后，再稀释溶液至总体积50 mL。
观察记录样本
1. 描述金奈米粒子的合成之过程中，反应溶液的颜色变化。
答：原本混合溶液的颜色为淡黄色，如图一的左图所示。在加入柠檬酸钠水溶液后颜色会先转为无色，马上就转变为紫黑色，如图一的中图所示。之后才转变为紫红色，如图一的右图所示，而此颜色形成后便不再有颜色的变化。
图一 反应过程中溶液变化从淡黄色到紫黑色到紫红色
2. 描述当金奈米粒子溶液加入1M NaCl 溶液后，溶液颜色之变化情形。
答：当加入NaCl水溶液后，金奈米粒子溶液的红色消失，并且有黑色沉澱物出现，如图二所示。
图二 金奈米粒子溶液（左）及其加入食盐水的情形（右）
3. 观察并记录金奈米溶液及其加入食盐水的廷得耳效应
答：以雷射笔产生之雷射光束射入金奈米溶液会产生一道光径，而食盐水溶液则不会。金奈米粒子加入食盐水溶液后，溶液变成黑灰色混浊状并产生黑色沉澱物，以雷射光束照射也会产生光径，即有廷得耳效应的产生，如图二所示。此溶液长久静置后，再以雷射光束照射产生光径的强度变小，廷得耳效应降低。
图三 食盐水（左）、金奈米溶液（中）和加食盐水后（右）之廷得耳效应
参考答案
1. 为什么本次实验要使用超纯水且所有的器具皆须使用王水洗净后才能使用?
答：使用超纯水的原因是要避免水中的离子在反应过程中干扰奈米金粒子的形成。器具要先使用王水洗过的原因也是为了要避免瓶壁上残留的离子在反应时干扰奈米金粒子形成。若水中有离子，则製得的金奈米胶体溶液无法长久保存而发生沈澱。
2. 为何可以利用廷得耳效应来检测金奈米溶液？
答：因为胶体溶液的粒子直径在10-7 ~ 10-9 m之间，可分散光线，所以会有廷得耳效应的产生。本次实验若有合成出奈米级的粒子（其粒子直径为10-9 m的尺度），则可以应用廷得耳效应做为简易的检验方法。
3. 为何金奈米粒子溶液加入食盐水溶液后有黑色沉澱物出现？
答：在水溶液中的金奈米粒子能稳定的形成是因为外围有一层由柠檬酸根离子所组成的负电荷层，因此若加入食盐水溶液时，就会因为盐类解离产生的离子与柠檬酸根离子发生作用，进而造成此负电荷层遭受破坏，使得溶液中的金奈米粒子相互凝聚而沉澱析出。
4. 若我们想控制金奈米粒子的粒径大小，则实验条件应该怎么操作呢？并说明原因。
答：我们可以藉由调整加入之柠檬酸钠溶液的含量来控制金奈米粒子的粒径大小。因为柠檬酸钠在水中会解离出柠檬酸根离子，并带有负电荷，所以当柠檬酸钠的含量增加时，带有负电荷粒子的含量也增加。在此环境下，金奈米粒子外围会更容易被带有负电荷的粒子包覆而形成一层负电荷层，使得金奈米粒子间更容易发生排斥而不易相互吸引，导致形成粒径较小的金奈米粒子。
参考资料和延伸阅读
1. Colloidal gold, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Colloidal_gold.
2. Preparation of Gold Nanoparticles and their Applications in Anisotropic Nanoparticle Synthesis and Bioimaging, http://www.springerlink.com/content/w26568733vh62415/.
3. Surface plasmon resonance, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_plasmon_resonance.
4. 图解表面电浆共振，http://sites.google.com/site/nms ... ian-jiang-gong-zhen.
5. 表面电浆共振，维基百科，http://zh.wikipedia.org/wiki/表面电浆共振。
6. 廷得耳效应，维基百科，http://zh.wikipedia.org/wiki/廷得耳效应。
7. 佘瑞琳、张英德、张焕宗和陈竹亭，化学，2004, 62, 443-450。（金奈米粒子之合成及鉴定－统整型化学实验实例，http://chem.kshs.kh.edu.tw/teachshare/teach41-9608.pdf。）
8. 王崇人，科学发展，2002，354，48-51。（神奇的奈米科学，http://web1.nsc.gov.tw/public/Da ... %A7%91%E5%AD%B8.pdf。）
