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硝酸鉀無字天書(上) 用火寫字?硝酸鉀文字燒

這回利用飽和硝酸鉀溶液來做無字天書,進一步探討硝酸鉀的分解與氧化特性。

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2017-06-21 11:16:21 最後編修
2017-06-21 11:09:52 By zfang
 

硝酸鉀是國中常用的藥品。國二利用硝酸鉀溶解度對溫度變化大,觀察溶解與結晶;國三則利用硝酸鉀易解離特性作為鋅銅電池的鹽橋內的溶液。在前回結晶實驗(感受硝酸鉀結晶之美~課堂側記與學生心得)中,回收了不少硝酸鉀溶液。

附註:回收的硝酸鉀溶液以燒杯盛裝靜置在塑膠盆中,可以觀察到隨著水分蒸發減少,硝酸鉀晶體會逐漸由燒杯內往上爬,甚至沿著杯壁向下爬……這是攀晶(攀緣)現象。硝酸鉀、硫酸銅等鹽類常會發生,受到溶液表面張力與容器壁的附著力的影響,而在器壁析出結晶。通常表面張力大的溶液,攀緣速率愈快。(參考資料:晶體的攀緣現象)

這回利用飽和硝酸鉀溶液來做無字天書,進一步探討硝酸鉀的分解與氧化特性。方法簡單,利用實驗課的一小段時間完成。 同一堂課,我們先進行鉀、鈉與水反應的變化,接著進行硝酸鉀無字天書,等待乾燥時,穿插了唐伯虎點秋香的活動。(請見:童玩小遊戲~唐伯虎點秋香 (活動過程與學生心得))

方法如下:
1.棉花棒沾飽和硝酸鉀在半張秤量紙上寫字。(也能試試其他紙張)。
2.紙張風乾後,側著光可以看到紙上面有亮晶晶的結晶。若是正面猛一看,一片空白,這是無字天書。
3.怎麼顯現呢?以線香在字跡的某一點輕輕一點,然後就會看到紙張慢慢燒出,火星沿著所寫圖案文字延燒,透空的字跡慢慢顯現。 (可以先在紙上做記號,有時候連寫字的人都看不出寫過的字跡呢!)**本實驗燒字的部分,須在通風處進行。

點燃後,硝酸鉀遇高溫分解為亞硝酸鉀和氧氣,反應:2KNO3(s) → 2KNO2(s) + O2(g)  
反應過程分解出的氧氣能幫助紙張持續燃燒,放出的熱進一步又能使其它硝酸鉀繼續分解,所以能沿著字跡(有結晶的軌跡)一直燃燒。至於未書寫硝酸鉀的部分,燃燒速度變慢後熄滅。熄滅情形也與紙質有關,我後來帶學生用圖畫紙來作畫,燃燒太過激烈,連未畫圖案寫字的地方都會一直燒…(硝酸鉀無字天書(下) 用火作畫? 無圖天畫火來雕)

當字慢慢出現會有期待的感覺。

......一開始還以為是像用檸檬汁寫在紙上這種老梗,沒想到要用火燒這麼有趣。(政儀)
......我是這組第一個燒的,特別興奮。我點在交叉點,它在燃燒的時候我就好怕燒到我的手,不過很幸運的一次就燒完了,但我覺得有些地方沒燒好。(家甄)

 
 
 

......無字天書是我們最喜歡的實驗,因為真的太神奇,也太有趣。(育慈)
......充滿興奮感,並且希望它繼續完美前進,直到燒完!(培雍)
......用硝酸鉀寫無字天書,再用香點一下。當字跡慢慢顯現時,心情非常興奮與激動,滿想再做一次呢!(子逸)

 

寫的字也要注意,要避免筆畫有包起來的,否則燒一圈,被包起來的字會掉下來! 圖案也一樣,學生畫蝸牛,燒出來”殼與紋路”通通不見了。

 『寫的時候感覺像密信,別人無法得知你在想什麼?如果只能寫一個字,此刻你會寫什麼字?』沒有先跟學生說,但只讓他們寫一個字,好奇學生究竟會寫什麼字。最後挑幾個學生作品,搭配燒出來的結果,我假裝像測字先生評析個性與未來發展,唬得學生一愣一愣。

......當老師要我們在紙上寫字時,因為不知道要做什麼,所以就寫我最喜歡的動物,貓。才輕輕點一下,硝酸鉀燒那麼快,把我嚇到了,也真是危險極了。我的貓字很快就出現了,但是裡面的田字就沒有燒得很清楚,中間的十字消失啦!(以芹)

......我在紙上寫了庭這個字。當我用香燒紙的時候,突然燒出了一個大洞,我想完了,怎麼會這樣,我的紙破了一個大洞,該怎麼辦?沒想到持續燒出一個美麗的庭字,我要做成我專屬書籤!(庭卉)

......我在紙上寫蠢瓜二個字,結果整個蠢都被燒掉了啦!最後整剩下瓜,哈哈,有瓜我就很滿足。我會好好地把瓜收藏起來喔!(淳琪)


被公認最能代表這堂課的一個字!

......無字天書小小實驗讓我們變身神奇魔法師。乾的時候看起來根原本白紙一模一樣,但是當線香上的小火花與紙接觸到之後,就像神祕的藏寶圖,被應該發現他的人找到一樣,開始沿著原本隱形的字跡燃燒開來。(韋如)

......用香燒自己的無字天書超級神奇,一點下去用硝酸鉀畫過的地方瞬間自己由開頭燒到尾巴,而且還會轉彎。就像2人原本走同一條路,但遇到岔路就分道揚鑣。(欣耘)

......這實驗還算大眾實驗,就是用很普通的材料就可以做的實驗,搞不好以後求婚也可以用這一招。(祐杰)
......當我看到字燒出來的時候,覺得真是既新奇又美麗。告白時用這招還不賴!(皓喆)

居然想到告白與求婚,那字一定要寫得很好,硝酸鉀不能用太多,不然,燒出大洞就娶不到新娘了!

這個實驗一開始是在普通班進行,學生的心得是記錄在橫紋筆記本(加強班的心得則是A4白底)。後來,也在周六加強班科學動手做中,試著挑戰不同紙質並嘗試用大張圖畫紙進行創作。結果出人意料,嚇到……請見(硝酸鉀無字天書(下) 用火作畫? 無圖天畫火來雕)。

相關活動影片(未剪輯,youtube):
硝酸鉀無字天書1燃燒情況硝酸鉀無字天書2有趣的揚字 硝酸鉀無字天書3燒風字 硝酸鉀無字天書4燒H字 硝酸鉀無字天書5沒乾的時候

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