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1、实验园地 化学墨水系列趣味实验分类介绍 江 虹 陈 凯 王 林 张 凤 江苏省南京晓庄学院化学系 211171 “隐形墨水” 、“无字天书” 是经典的趣味化学 实验。一般是利用无色酚酞试液在白纸上写字, 再利用碱液使其显色。另一方法是用淀粉溶液与 碘溶液的显色反应。对于初学化学的学生,这种 显色实验趣味无穷,可极大地调动他们学习化学 的积极性。我们对国内外各种文献中各种化学墨 水实验总结归纳,并加以验证,介绍如下。 (1)酸碱型墨水 酸碱溶液与指示剂的显色反应是最传统的化 学墨水原理,适用于九年级化学 “我们身边的酸碱 盐” 的教学。 酚酞与碱液。用酚酞作 “隐形墨水” 在白纸 上写字。传统实
2、验中喷洒的氢氧化钠溶液腐蚀性 较强,而氨水挥发性强,容易造成环境污染。所以 建议学生操作时用碳酸氢钠或碳酸钠溶液喷洒在 密信上,即可使字迹呈现粉红色。 植物汁液墨水的指示作用。柠檬汁及洋葱 汁都是酸性的汁液,蘸上这种 “墨水” 写字,用具有 酸碱指示功能的紫甘蓝的汁液作显字剂,可使字 迹显现红色。生活中还可以利用白醋做 “隐形墨 水”,其原理类似。 (2)脱水型墨水 化学物质的奥秘之一是与水作用显示不同颜 色,而控制温度的高低可以控制水分子的得失,这 也正是 “墨水” 得以变色的一种原理。 植物汁液中的有机物脱水。柠檬汁及洋葱 汁与纸张纤维素发生化学反应,使普通的纸张变 得像玻璃纸一样,同时降
3、低了纸张的着火点。当 加热这些植物汁液书写的 “密信” 时,字迹处会呈 现棕色甚至呈现烧焦状,这是因为汁液中的有机 物分子在温度较高的情况下会失水生成碳。 明矾 (K 2SO4Al2 (SO 4)324H2 O) 的脱水作 用。造纸工艺往往添加明矾充当施胶剂,主要是 为了填塞纸张表面的间隙,减少纸张中的毛细管 作用,提高纸张的抗水性。但如今明矾由于其水 解的酸性对纸质影响较大,所以逐渐被淘汰。用 明矾溶液作 “墨水” 在无酸纸上写字,等字迹变干 后,用炉子烘烤,可见原来无色的字迹逐渐碳化而 显现。这主要是因为加热促进明矾水解,过程中 使纸张的纤维素脱水。 氯化钴的变色作用。氯化钴的特性使它能
4、作为天气指示剂。当指示剂是蓝色时说明天气不 错,而变红则表明空气潮湿,可能会下雨。用六水 氯化钴(CoCl26H2 O) 溶液作 “墨水”,晾干书写好 的密信,加热信纸,字迹显现,并呈现蓝色。当用 该墨水再写一遍时,字迹又消失了。以前有些间 谍人员会使用二氯化钴和甘油的混合物作为书写 秘密书信的 “法宝” 。 (3)配合物离子型墨水 物质结构与性质 模块开始系统地向中学生 简单介绍配合物的基础知识。银氨离子、 硫氰化 铁等配合物离子都是认识配合物过程中的经典例 子。以下几个隐形墨水均基于金属配合物形成过 程中的变色现象和原理,可作为苏教版 配合物是 如何形成的 教学趣味演示。 氯化亚铁与铁氰化
5、钾。用铁氰化钾溶液作 “墨水”,写字晾干。用氯化亚铁溶液作显色剂,涂 满整张纸,字迹显现出来,呈深蓝色。这是因为两 者形成了深蓝色的Fe3Fe(CN)62配离子。也可 以将亚铁氰化钾作 “墨水”,氯化铁作显色剂,字迹 同样呈深蓝色。这是两者形成了深蓝色的Fe4Fe (CN)63配离子。 氯化铁与硫氰酸钾。用硫氰酸钾溶液作 “墨水”,在白纸上写字晾干。再用氯化铁溶液作 显色剂,涂满整张纸,可显现红色字迹。这是两者 形成了红色的Fe(SCN) 2 + 配离子。 水杨酸和三氯化铁。将水杨酸作为 “墨 24 Educational Equipment And Experiment Vol. 25 ,
6、No. 4 , 2009 水”,在信纸上写字后晾干,再用氯化铁作显色剂, 用小刷子将氯化铁稀溶液涂满信纸,呈现出棕色 的字迹。这是因为铁离子与水杨酸反应生成暗红 色的水杨酸铁配合物Fe(HOC6H4CO2) + 2。 如果实验室没有水杨酸溶液,可以用阿司匹 林药片自制水杨酸。将5g碳酸钠和6颗药片(每 片约325mg阿司匹林)溶于30mL水中,放置一晚 上,使其充分水解,即可生成水杨酸。 (4)沉淀型墨水 中学教材中两种无色溶液混合后可以产生有 色沉淀的例子均可作为沉淀形隐形墨水的原型。 例如把硝酸铅、 硝酸银溶液作 “墨水”,硫化铵作显 色剂,两者相互作用,产生黑色的硫化铅沉淀,字 迹即显现
7、,并呈黑色。若使用碘化钾溶液作显色 剂,两者则产生黄色的碘化铅沉淀,字迹呈黄色。 若使用氯化钠作显色剂,两者则产生白色的氯化 铅沉淀,字迹是白色的,这时应选取黑底的信纸, 否则无法看出信的内容。 (5)氧化还原型隐形墨水 具有不同价态物质之间的氧化还原反应若伴 随着颜色的相互转变,则适宜作为变色墨水的基 本原理。中学老师可以借隐形墨水讲解或考查氧 化还原反应及方程式配平。碘与淀粉的显色反应 往往作为这种隐形墨水的制备基础。 过氧二硫酸钾与碘化钾。用过氧二硫酸钾 作 “墨水”,碘化钾溶液作显色剂,过氧二硫酸钾将 碘化钾溶液中的碘离子氧化成碘单质分子而字迹 显棕色。这是因为发生了反应:2I - +
8、 S2O 2 - 8 I2+ 2SO 2 - 4 硫代硫酸钠与碘酒。用硫代硫酸钠溶液作 “墨水”,待信纸干后,给整张纸涂满碘酒,无字的 部分是呈现碘酒本身的棕色,有字迹的地方是无 色的,因为碘酒中碘分子被硫代硫酸钠还原成无 色的碘离子。这是因为发生了反应: I2+ 2S2O 2 - 3 2I - + S4O 2 - 6 草酸与高锰酸钾溶液。用草酸作 “墨水” 写 字,待信纸干后,将整张纸浸入高锰酸钾溶液后迅 速取出,无字的部分是呈现高锰酸钾溶液的紫红 色,有字迹的地方是无色的,因为高锰酸根离子被 草酸根离子还原成无色的锰离子。这是因为发生 了反应:5C2O 2 - 4+ 2MnO - 4+ 1
9、6H + 2Mn 2 + + 10CO2 + 8H2O 基于维生素C的定时变色墨水。若干种 无色透明溶液按一定配比混合后,并不立即显现 变化,却能在一定的时间后发生颜色改变。这样 定时变色的化学实验称为 “时钟实验”,最著名的 当属 “碘时钟实验” 。利用维生素C的还原性也 可以显示出时钟反应,进而可以设计成一则定时 变色墨水的小游戏。实验药品及器材选用维生素 C片、 碘酒(预先配制好)、 双氧水(3 %)、 白醋(超 市购买)、 量筒、 棉球、 白纸、 喷壶、 塑料匙、 烧杯等。 先准备一张含有淀粉的白纸,可用碘酒滴加纸上, 若呈现紫黑色,说明富含淀粉。取1000mg的维生 素C片充分溶解在
10、600mL的水中,得到约0101mol L - 1澄清溶液。取 10 %的配好的医药碘酒和一 定体积的水混合,分别配制成11、12、14、18 的碘溶液。在4个烧杯中分别添加10mL的 0101molL - 1维生素 C溶液,再分别添加5mL不同 浓度配比的碘溶液,即可得无色的 “墨水” 。先用 铅笔在白纸上勾勒出所画图形,再用棉球蘸取 “墨 水” 小心涂在铅笔描绘的区域中。做好图的纸用 喷壶喷上相等体积双氧水和白醋的混合物,过了 一段时间后,即可呈现出深蓝紫色图案。 该实验中,主要涉及以下两个氧化还原反应: 2H + + 3I - + H2O2I - 3+ 2H2O 溶液中维生素C以其还原性
11、将碘酒中的碘 单质还原为HI,同时双氧水不断地氧化碘离子。 初始阶段,维生素C量较多,足以还原产生的碘 单质,使蓝色不呈现。但随着维生素C的逐渐消 耗,溶液变色逐渐明显。 (6)物理作用型墨水 蔗糖和牛奶的黏性墨水。将蔗糖溶于水或 牛奶作 “墨水”,表现出一定的粘性。蘸上这种墨 水,在纸板上写字。要读密信时,取两张纸烧成 灰,把纸灰擦在已书写好的纸板上,有蔗糖的地方 纸灰被黏住,显现出灰黑色字迹。 氯化钠的摩擦作用。用氯化钠溶液作 “墨 水” 写字后晾干,在纸上残留了一定量的食盐晶 体。用一支软铅铅笔摩擦信纸,秘密的信息就会 显现出来。这是铅笔芯与盐类晶体摩擦的结果。 教学仪器与实验 第25卷
12、2009年 第4期25 参考文献 1 艾约翰编,贺湘善编译.国外中学实验:化学M.北京:首都师 范大学出版社,1996.12 2 Stephen W.Wright. A Salicylate Sympathetic Ink from Consumer Chemicals from chemical for every J .Journal.Chemical. Education.2005 , 82(4) :542 3 Wright , Stephen W. ; Folger , Marsha R. ; Rice , Matthew A. A Clock Reaction Sympathetic
13、 Ink from Consumer Chemicals J . Journal.Chemical.Education.2006 , 83(10) :1473 4 肖常磊,钱扬义.中学化学实验教学论M.北京:化学工业出 版社,2008.8589 5 http : sciedu. cc. nctu. edu. twpracticejannyEx. htm,隐形墨水 实验 注:本文为中国化学学会化学教育委员会基 础教育 “十一五” 重点课题 “微型化学实验的趣味 性与探究性研究”(H J2008 - 0006)成果。 (收稿日期:20082092 16) 关于血球计数板的使用及注意事项 郭军英 江
14、苏省徐州一中 221002 摘 要 培养液中酵母菌种群数量的动态变化 实验需要测定酵母菌细胞数量,教材采用显微镜直接计数法,需要学生学 会使用血球计数板进行准确计数。但是该计数方法,对高中教师来说,比较陌生,对学生而言,使用的难度较大。文中通过 结合 培养液中酵母菌种群数量的动态变化 这一实验,对血球计数板的使用原理和操作步骤、 方法等进行详细介绍,并分析 了血球计数板的有关命题。 关键词 血球计数板 使用原理、 方法 问题讨论 培养液中酵母菌种群数量的动态变化 是新 课标 生物 教材必修3 ,“稳态与环境” 中的学生 分组实验。该实验通过探究培养液中酵母菌种群 数量的变化,尝试建构种群增长的
15、数学模型并用 其模型解释种群数量的变化,说明制约种群个体 数量变化的种群外部环境因素和种群内部因素。 在该实验中,需要测定酵母菌细胞数量。测 定细胞数目的方法有显微镜直接计数法、 平板菌 落计数法、 光电比浊法等,教材采用的是较为简 便、 快速、 直观的显微镜直接计数法。因此,学会 使用血球计数板进行准确计数,是该实验成功与 否的关键。 虽然不同版本的教材推荐使用的血球计数板 的规格不同(人教版建议使用2mm2mm 011mm方格,苏教版推荐使用1mm1mm 011mm方格 ) , 但是血球计数板的使用原理和方法 是相同的。笔者通过近年来对该实验的摸索,对 血球计数板的使用及注意事项和有关命题
16、进行了 分析总结。 1 血球计数板的使用原理 显微镜直接计数法是将少量待测样品的悬浮 液置于一种特别的具有确定面积和容积的载玻片 上(又称计菌器 ) , 于显微镜下直接计数,然后推算 出含菌数的一种方法。血球计数板是常用的计菌 器之一。其结构图见图1。 血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞 微生物的一种仪器,由一块比普通载玻片厚的特 制玻片制成的玻片,中间有四条下凹的槽,构成三 个平台。中间的平台较宽,其中间又被一短横槽 隔为两半,每半边上面刻有一个方格网。短横槽 上有9个大方格,称计数室。每一大方格的长和 宽各为1mm ,因为中间平台比整个玻璃板的平面 低011mm ,所以当盖上盖玻片时,每一大方格的容 积为011mm 3 。在血球计数板上,刻有一些符号和 数字(见图1a) ,其含义是:XB2K225为计数板的型 号和规格,表示此计数板分中央大方格有25个中 方格; 011mm为 盖 上
