水果電池 摘錄自 2005 年化學教育研討會論文,柑橘類水 果之化學應用面面觀,駱碧秀 * 、周靜芬
柑橘類水果
柑橘類水果主要成分 水 果果 皮果 汁 柳 橙 與橘子 檸檬烯、橙花醇 、 乙酸橙花酯等 水份、蛋白質、脂肪、醣類, 維他命 A 、 C ,礦物質、有機 酸 。 檸 檬檸檬烯、香豆素、 單帖醇等 水分、蛋白質、脂肪、醣類、 維生素 B1 、 B2 、 B6 、維生素 C 、礦物質、有機酸 。 葡萄柚檸檬烯、香豆素等水分、蛋白質、醣類、有機 酸 、維他命 B 、 C 及礦物質
一顆水果,多元設計~實驗架構 果瓤: 電化學 水果能源面 果皮: 環保化學 果汁: 定量分析化學 水果個性面 導電率量測
化學應用面面觀 能源面 個性面
果瓤 基礎化學 -電化學應用 水果能源面
實驗特色 聲 光效果可啟發學生對電化學的興趣
水果的角色~鹽橋 Zn Cu 2+ 電解質溶液 陽離子 陰離子 電子 電 流
電化學原理 在鋅板上發生氧化反應 ( 陽極 ) Zn 0 → Zn e - E 0 = 0.76V 在銅板上發生還原反應 ( 陰極 ) Cu e - → Cu 0 E 0 = 0.34V 總反應 Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu △ E 0 = 1.1V
另一個氧化還原反應 陽極 ( 氧化 ): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- 水果中所提供的 H + 陰極 ( 還原 ): 2H + (aq) + 2e - →H 2 (g)
化學應用面面觀 能源面 個性面
實驗特色 果瓤中含有機酸與礦物質 ( 鈉、鉀離子 ) 之 果汁溶液,可提供電解質,藉由溶液中 可自由移動的離子,使得電荷能橫越兩 極而溝通電流,藉由導電度計而能測得。
導電度 為將電流通過 1 cm 2 截面積 (A) , ( L) 長 1 cm 之液柱時電阻( Resistance )之倒數, 單位為 mho/m 。 R= r (L/A) = L/ k A r 為電阻係數 (resistivity) ,亦表示電流通過 單位長度、單位面積所造成的電阻,故 r 又稱為比電阻 (specific resistance, Ω-m) , 而其倒數 k 稱為比導電度 (specific conductance, Ω-1m-1 ; Ω-1 = S)
導電度 一般量測標準值於溫度 25 ℃條件下為宜。 導電度之測定需要用標準導電度溶液先 行校正導電度計後,再測定溶液之導電 度。
周靜芬
實驗材料與儀器
實驗材料分組方式 奇數組奇數組 偶數組偶數組
鋅 + 銅片處理方式 奇數組奇數組 偶數組偶數組
電極的組合 - 銅鋅電池 + - 檢流計接法 Cu 電 極 Zn 電 極 1. 鹽橋需比鋅片 & 銅片稍微大一些。 ( 避免短路 ) 2. 銅片燒過的面和磨除氧化層的鋅板皆需向內。
電池的組合 - 檢流計 + 三用電錶 V= I ×R R
電池的組合與量測 電池與電線連接好才把電池插入水果中,同步計 時與紀錄電壓與電流值 奇數組偶數組 20 分鐘
電池的聲光串聯組合與量測 + - 黑盒子的秘密 : 內含 LED 與音樂晶片 銅鋅協力一起串聯
電池的聲光組合與量測 + - 待確認串聯幾組才開 始有反應後,並聯量 測其電壓與電流 實驗完畢拆開電極 觀察其表面的變化, 洗淨繳回
果汁 個性 水果個性面 - 測量電導 度
實驗材料與儀器 10ml 的量筒
溶液配製 果汁性質定量分析
電導度量測與清潔方法 不可有氣泡 ! 由 濃度最低者開 始測量 最後以自來水 沖洗乾淨擦乾 100ml 的量筒
開始動手體驗生活化學的實驗吧 ! Ya!
值日生簽退檢查 每組桌上有鋅、銅片 *2+ 安培計 + 三用電錶 +4 條電線、橡皮筋 + 榨汁器 +5 個量瓶 + 水 果刀 + 剪刀 + 計時器 ~ 都要洗淨擦乾 每兩組桌上有黑盒子 + 酒精燈 *1 每四組有導電度計一台 請各組務必檢查水槽是否有果渣或砂紙 抗污墊 + 濾袋 + 濾紙丟垃圾筒 ; 水果渣丟廚餘 + 桌上要用抹布擦乾淨 ~ok