活性炭的妙用
生活中到处都会接触到活性炭:加油站贩售活性炭口罩,据称可以滤去空气中的有毒物质;滤水器中利用活性炭,可将水中的色素与臭味除去;西药房甚至贩售装有活性炭的胶囊,宣称可以将吸收体内的毒素.为什麼活性炭如此神奇 让我们由以下实验来见识活性炭的「特异功能」吧!
【相关概念】混合物的分离
【使用器材】
玻璃棒1枝,烧杯(250mL),漏斗1个,漏斗架1座,滤纸1张,刮勺,活性炭,钢笔墨水
【步骤】
在烧杯中装水约200mL,滴入钢笔墨水约20滴,以玻璃棒搅拌,使其均匀混合,将烧杯中之水溶液倒出一半至另一烧杯,作为比较之用.
在其中一杯溶液中加入活性炭约1刮勺,以玻璃棒搅拌约30秒后,静置约1分钟.
备妥过滤装置,将墨水与活性炭的混合物倒在滤纸上过滤.
保留的另一杯墨水溶液则直接用滤纸过滤,比较颜色是否相同
【问题】
墨水直接过滤后,颜色会有改变吗
墨水与活性炭混合再过滤后,颜色有何改变 为什麼
为什麼活性炭能有除臭,脱色的效果
解析与讨论
【结果】
钢笔墨水经活性炭处理后,过滤得到透明无色的滤液.
【讨论】
目前市面上的活性炭大多以椰子壳高温炭化制成,由於其颗粒极小,加上表面有许多小孔,因此其表面积极大,积积1立方公分的活性炭粉末,其总表面积大约有1000平方公尺.活性炭的表面可吸收气体及有机化合物,因此具有许多用途;防毒面具利用活炭吸收毒气;机车骑士戴上活性炭口罩,也可以吸去空气中的污染物;饮水机中利用活性炭吸去水中杂质,可以除色脱臭.
本实验利用钢笔墨水添加活性炭前后颜色的对比,让学生亲眼目睹活性炭惊人的吸附力,效果十分良好.教师也可尝试其他色素进行测试,一般实验室的指示剂,也很容易利用活性炭脱色.
若利用机车骑士使用的活性炭口罩直接摺叠成圆锥形,替代本实验的滤纸,亦可以使墨水颜色变淡,但因墨水色素与活性炭接触时间太短,吸附效果不佳,无法使墨水完全脱色变成透明无色.如果将活性炭口罩撕开,会看到其中只有一张黑色的薄纸,可能就是含有活性炭的「滤纸」,若将黑色的滤纸撕碎,与本实验之墨水溶液混合,搅拌,静置再过滤,同样可得到透明无色的溶液.
活性炭吸附许多气体,就无法再吸附其他物质,所以在实验前应测试活性炭的品质,若有必要,可加热活性炭至红热,驱去表面吸附的气体.
【参考资料】
陈伟民&祁明辉:创意教学—理化篇 幼狮出版社
J.B.Ealy & J.L.Ealy,Jr.(1995). Visualizing Chemistry. Washington D. C.: The American Chemical Society, p.23-25.