壹研究目的.DOC

聖「結石」傳說－養晶面面觀 壹、研究動機： 　　在「水溶液的擴散」實驗中，我們忘了將做完實驗的硫酸銅溶液倒掉，幾天後發現燒杯底部閃閃發亮的結晶，有些晶體的外形完整、漂亮，有些則長得亂七八糟的，因此好奇的我們激起一股莫名的動力，想養出又大又漂亮的晶體。 貳、研究目的： 一、探討溫度高低影響晶體質量及晶形的變化 二、探討酸鹼度影響晶體質量及晶形的變化 三、探討加入不同溶質對晶體質量及晶形的變化 四、探討破壞晶體型態對晶體質量及晶形的變化 五、探討晶體懸掛位置對晶體質量及晶形的變化 六、探討水質影響晶體質量及晶形的變化 七、探討滴入溶劑影響晶體質量及晶形的變化 八、探討氣壓影響晶體質量及晶形的變化 九、探討磁場影響晶體質量及晶形的變化 參、實驗器材： 一、藥品部分： 硫酸銅、硝酸、氨水、氯化鈉、硝酸鉀、硫酸鎳、鹽酸、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、石油醚、丙酮。 二、器材部分： 電子秤、電磁攪拌器、恆溫箱、正壓壓力計（圖1）、負壓壓力計（圖2）、冰箱、李必氏冷凝器、空壓機（圖3）、耐壓玻璃鐘罩（圖4）、頭髮、pH計、矽膠黏著劑、保鮮膜、Y型管、壓力閥門（圖5）、強力磁鐵（圖6）、溫度計 圖1：正壓壓力計　　 圖2：負壓壓力計　　　　　　　　圖3：空壓機 圖4：耐壓玻璃鐘罩　　　　圖5：Y形管、壓力閥門　　　　　圖6：強力磁鐵 肆、研究過程： 一、溫度高低影響晶體質量及晶形的變化 1. 以逆滲透水配製70℃之硫酸銅飽和溶液；以過濾法溶液底部析出晶體，選出同質量之硫酸銅晶體三顆。 2. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液，將硫酸銅晶體以頭髮繫好固定於飽和溶液中央，設定恆溫箱溫度20℃，將溶液連同晶體置於恆溫箱中，兩天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 3. 分別配製40℃及60℃的硫酸銅飽和溶液，重複上一步驟，觀察晶體於40℃及60℃恆溫箱中之生長情形。 二、酸鹼度影響晶體質量及晶形的變化 1. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液三杯，每杯溶液中央皆有以頭髮繫好、同質量之硫酸銅晶體。 2. 兩杯溶液分別滴入硝酸與氨水各10毫升，使其分別呈酸性及鹼性；第三杯為對照組，不滴入任何溶液一天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 三、加入不同溶質對晶體質量及晶形的變化 1. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液三杯，每杯溶液中央皆有以頭髮繫好、同質量之硫酸銅晶體。 2. 三杯溶液分別放入5克的氯化鈉、硝酸鉀、硫酸鎳兩天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 四、破壞晶體型態對晶體質量及晶形的變化 1. 於析出之晶體中，找出如連體嬰般相連之晶體一顆；另外再找出兩顆完整晶體，將兩完整晶體用小刀分別削去一角及削成V字型。 2. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液三杯，將上一步驟中的三顆晶體分別以頭髮繫好固定於飽和溶液中央一天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 五、晶體懸掛位置對晶體質量及晶形的變化 1. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液五杯。 2. 選出同質量之硫酸銅晶體五顆，其中三顆以頭髮繫好分別懸掛於三杯飽和溶液之上層、中央、底層，另兩杯飽和溶液則將晶體分別置放於燒杯底部，以及倚靠於燒杯杯壁一天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 六、水質影響晶體質量及晶形的變化 1. 取逆滲透水、自來水、便利商店購買之蒸餾水，及以李必氏冷凝器自製蒸餾水各30毫升，配置20℃飽和硫酸銅溶液四杯，將四顆晶體分別以頭髮繫好固定於飽和溶液中央一天後取出觀察晶形並秤重。 七、滴入溶劑影響晶體質量及晶形的變化 1. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液七杯，將晶體分別以頭髮繫好固定於每杯飽和溶液之中央。 2. 分別將甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、石油醚及丙酮等七種溶液各10毫升分別滴入硫酸銅溶液兩天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 八、氣壓影響晶體質量及晶形的變化 1. 配製20℃的硫酸銅飽和溶液，將晶體以頭髮繫好固定於飽和溶液之中央。 2. 將硫酸銅飽和溶液置於耐壓玻璃鐘罩內，以矽膠黏著劑密封；玻璃鐘罩對外之管口則連接至Y形管，Y形管另兩側之管口則連接壓力閥門及正壓壓力計（如圖7）；連接空壓機，對玻璃鐘罩灌氣，使其內部為正壓兩天後取出晶體，觀察晶形並秤重。 . 重覆步驟1至，將正壓壓力計換成負壓壓力計（如圖8）；連接空壓機，對玻璃鐘罩抽氣，使其內部為負壓。 . 將硫酸銅晶體換成硫酸鎳晶體，硫酸銅飽和溶液換成硫酸鎳飽和溶液，重覆步驟1至。　　　　 圖7：硫酸銅養晶（正壓）　　　　　　　　圖8：硫酸銅養晶（負壓） 九、探討磁場影響晶體質量及晶形的變化 1. 取250毫升燒杯一杯、100毫升燒杯兩杯；將一對強力磁鐵以膠帶固定於250毫升的燒杯上，兩杯100毫升燒杯則分別以膠帶固定一對強力磁鐵及兩對強力磁鐵。 2. 配製20℃飽和硫酸銅溶液，取適量溶液倒入三個燒杯中，將硫酸銅晶體以頭髮繫好固定於飽和溶液之中央（如圖9、圖10、圖11）。3. 三天後取