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杯子消失了---有機溶劑溶解聚合物
by yangsp, 2011-09-25 11:19:45, 人氣(7578)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:陳巧錞 E524020


杯子消失了---有機溶劑溶解聚合物

簡介

將保麗龍杯或塑膠杯放置於裝了有機溶劑的燒杯中,發現杯子越來越小,最後不見了,以此現象來介紹極性的概念。

示範步驟

1. 將乾淨的保麗龍(杯麵碗)或是喝飲料用的塑膠杯,杯口向下,放入大燒杯中,如圖一所示。
2. 在大燒杯內放入約 8 公分高的丙酮。
3. 仔細地觀察變化現象,如圖二和圖三所示。
圖一   圖二 圖三

溶液和器材

1. 500 mL 的燒杯一個。
2. 保麗龍碗或拋棄式塑膠杯一個。
3. 約 500 mL 的丙酮。

原理和概念

1. 高度聚合的聚合物通常會有一個高平均分子量而且不溶於大部分的溶劑中。
2. 有些極性較小的有機溶劑可以溶解聚合物 。
3. 低分子量的聚合物在有機溶劑中的溶解法則會遵循與其單體相同的法則。
4. 保麗龍是非極性的的碳氫化合物,所以我們可以知道,它應該會溶於非極性與無氫鍵的溶劑 ; 而不溶於極性與具有氫鍵的溶劑中。

教學提示

1. 不一定要用丙酮,用其他的有機溶劑也可以。如二氯乙烷,但其毒性較大。
2. 使用保麗龍的效果會比塑膠杯好。
3. 溶解過程中,由於丙酮沸點低,所以可能揮發的也快。因此要隨時注意補充適量的丙酮。
4. 丙酮易揮發,注意勿吸入大量的丙酮。
5. 溶到最後我們可以發現燒杯底部會有黏黏的殘留物,溶劑完全揮發它們會再度變硬。
6. 很多聚合物是熱塑性的性質,也就是說當我們對它們適度地加熱時,不會發生化學變化,它們會變的軟軟的,所以我們可以重新塑造它們的形狀。
7. 每一種聚合物的耐熱程度不同,必須看其特性來使用在不同的用途上。
8. 聚苯乙烯 (polystyrene) 是最常見的聚合物之一,它是由很多的苯乙烯(styrene)單位構成的。杯麵和碗麵的保麗龍是由發泡的聚苯乙烯做成的。
9. 由於塑膠是良好的隔熱物質,再加上其穩定的特性,所以我們會把塑膠拿來作為隔絕的物質。
10. 市面上的杯麵或碗麵 (也就是我們說的泡麵),其保麗龍容器遇熱油會溶解掉,因此希望大家盡量不要使用保麗龍器具吃熱油食物。
11. 我們由此實驗可瞭解到,保麗龍或是其他平常所用的塑膠是可回收的,但是由於仍然必須使用到有機溶劑,對環境仍會造成污染,所以大家盡量要避免使用。

問題和參考答案

1. 什麼是聚苯乙烯呢?
答:  聚苯乙烯就是以苯乙烯為單體,很多個苯乙烯聚合起來稱為聚苯乙烯。
2.  聚合物有哪些特性使其可做為平常我們喝熱水的杯子呢?
答: 因為有些聚合物可以耐溫到 100°C,因此我們可以把它拿來當作飲水杯子的材料。
3. 為何實驗時要杯口朝下呢?
答: 因為通常底部會做的比較堅固,因此要溶解底部也比較困難,所以我們若把杯口朝下,可節省較多的時間,可觀察到的現象也會比較明顯。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, p 96, Washington, D.C.,American Chemical Society.
2. 科學與藝術的對話(白榮銓老師) http://pei.cjjh.tc.edu.tw/
3. Ralph J. Fessenden and Joan S. Fessenden,Techniques and Experinents for Organic Chemistry, 1st Ed, 1983, p 256, PWS publishers,Boston.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
  示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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