氧化還原--點銅成金

去年開始上理化後，雖然憑著以前還勉強過得去的理化底子，講起理論還有點唬學生的功效在，但是相較之下，連鎂帶都沒親手燒過的實驗室經驗不足，讓我去年有膽真的帶學生作的實驗實在是不多，不過陸續蒐集了一堆厲害理化老師的部落格後，加上噗浪上又很多名師願意回答我這個沒經驗的新手笨問題，今年開始大著膽子作一些花樣比較多的活動了。



這次是氧化還原實驗，去年看到zfang老師的文章煉金術師的夢～點銅成金，就一直很想試試看，剛好今年導師班比較好控制，就決定拿自己導師班來玩了。


實際操作時間：這個實驗的反應時間很短不太需要等，分組下去作、每個人都各有兩枚硬幣可以玩的狀況下，加上實驗前的講解和器材分發，一節課的時間是足夠的，不過可能要花一點下課時間請學生收拾善後。

實驗材料：氫氧化鈉、鋅粉、一元硬幣、蒸發皿、三角架、陶瓷纖維網、酒精燈、裝水的燒杯（冷卻硬幣用）

實驗步驟：
1.在蒸發皿中加入鋅粉和氫氧化鈉（大約各一刮杓，是有配方指定6M濃度的氫氧化鈉，不過大約這樣的比例其實也可以。）

2.將蒸發皿中的溶液加熱至接近沸騰（開始會冒小泡泡）

3.把一元硬幣放入溶液中，稍微浸泡一下，等變成均勻的銀色後就可以夾出放入清水中冷卻，再把硬幣擦乾就得到銀幣了。（這個反應步驟很快，不需要等太久就可以看到變色的結果。）

↑連平常上課沒精神的男生都聚精會神的看著實驗結果，果然有錢能使鬼推磨啊～小懶鬼們也不例外。
在網路上查到這部份原理是：NaOH_(aq)  +  Zn_(s) → Na₂ZnO_2(aq)  +  H_2(g)
　　　　　　　　　　　 Zn²⁺_(aq) + Cu_(s) →Cu²⁺ +Zn_(s) ，所以硬幣外面紅色的銅變成了銀色的鋅。


4.把銀色的硬幣擦乾後，放到酒精燈的火焰上去加熱，等到變成金色後，放入水中冷卻一下，擦乾後就大功告成了。


網路上查到顏色變成金色的原理是：Zn_(s)  +Cu_(s) →黃銅/鋅銅合金（金幣的顏色）

↑真的變黃澄澄的金色了，學生都很興奮，不過要小心別被燙到了。

這部份加熱的效果就不一定了，我在猜可能有些硬幣上有殘留雜質，所以一部份的硬幣加熱後會出現黑黑的狀況了，也有人因為怕金幣的金色不均勻，結果加熱過久，金幣又變成原本一元的紅銅色再加上黑色氧化的狀況。




其實說真的，點銅成金這個實驗原理細想起來還挺複雜的，雖然在網路上是有查到一些相關的資料，但是有些部份的原理其實我自己也搞不太懂，像是：鋅的活性是比較大，照理來說比較容易丟電子，在實驗中卻可以把銅的電子搶走而轉變成鋅原子附著在錢幣表面，感覺上跟鋅銅電池的反應有點互相矛盾的感覺，讓我一直想不太通啊。

所以在解釋原理時，我上課本時就有先介紹一點廣義的氧化還原反應，但是活性部份沒特別強調，在開始實驗前的解釋只有跟學生說：「這個實驗是氧化還原反應，原理比較複雜，不過可以看到很明顯金屬變色。」幸好是個容易做又很有趣的實驗，學生一下子看到平常的一塊錢換了新裝，又聽到加熱硬幣放到水中「嘶～」的音效，早就開心的哇哇亂叫了......

總之，若是把原理搭配國二課程內容稍微解釋一下，這個實驗看氧化還原的效果真的很不錯，還可以順便介紹銅加上鋅會變成黃銅的合金概念，是很有趣又很實際的活動。另外，有些學生還在想著錢可不可以拿去花，所以我也跟他們說了「這銀幣跟金幣，我們就當作實驗課的紀念幣，不要隨便拿去亂花，不然被發現損毀國幣可能會坐牢喔。」


PS. 有作過這個實驗的老師們都跟我分享，這個實驗用新的一元硬幣效果會很好，因此這次實驗前，我也有拜託朋友特別去銀行幫我換，所以實驗結果都很成功，不過在台銀換一次要換五百元才可以就是了，五百元還真的很重啊。