研究如何將檢驗後水溶液的顏色量化,來幫助色弱同學及解決大家用肉眼判斷不夠精準的問題。

 

X博士摘要說明】

  1. 探討不同 pH 值的水溶液,廣用指示劑檢測顏色變化如何。
  2. 自製『光電池酸鹼計』,測量待測溶液與廣用指示劑反應後的顏色變化。
  3. 利用『光電池酸鹼計』,幫助色盲判別溶液顏色,『快篩』溶液酸鹼性。
  4. 利用『光電池酸鹼計』,『檢測』溶液 pH 值。
  5. 製作 pH=0~14 標準溶液 pH 值-顏色-電流值對照表。

 

第 51 屆 國小化學科作品

題目:察顏觀色有一套,酸鹼『光』看就知道

作者:臺北市萬華區私立光仁國民小學的同學們

 

【摘要(原文)

水溶液在廣用試劑檢驗下會呈現不同的顏色,根據顏色變化可判斷水溶液的酸鹼性質及強弱,但有時顏色相近不易比對,色盲或色弱的人甚至無法辨別色系。利用我們實驗出的廣用指示劑與待測溶液的比例檢驗,再配合自行研發的『光電池酸鹼計』,可將不同 pH值水溶液所呈現的顏色予以量化,不僅可判別水溶液的色系來『快篩』水溶液的性質,亦可依水溶液顏色的深淺進而判斷其酸鹼性質的強弱。最後我們設計出【pH 顏色電流值】對照表,讓我們所設計的『光電池酸鹼計』在使用時更加方便。

 

X博士步驟說明】

  • 利用廣用指示劑檢測15瓶標準溶液

投影片2

 

  • 自製「光電池酸鹼計」

將待測溶液滴入廣用指示劑,再利用「光電池酸鹼計」判別 pH 值之步驟如下:

  1. 『快篩』:光源校正(10uA)。色盲及色弱者分別選取已標示好的紅、綠、藍色光源,放入待測溶液,判讀最大電流值為何光源,即為溶液顏色,即可知道溶液的酸鹼性。
  2. 『檢測』:光源校正(35uA)。已判別溶液性質後,選取白光,放入待測溶液,紀錄電流值,即可判別其 pH 值。

投影片3

利用以標示好的色光讓色盲色弱者來使用測量,比較電流值大小,就可以知道試 管裡的顏色,這樣的步驟我們稱之為『快篩』。

投影片4

  1. 『紅』色溶液的電流值:『紅』光 > 綠、藍光照射強酸。
  2. 『黃』色溶液的電流值:『紅、綠』光 > 藍光照射→弱酸。
  3. 『綠』色溶液的電流值:『綠』光 > 紅、藍光照射→弱鹼。
  4. 『藍』色溶液的電流值:『藍』光 > 紅、綠光照射→強鹼。

投影片5

  1. 強酸溶液:pH=0~4,pH 值越大,酸性越弱,電流值越大。
  2. 弱酸溶液:pH=5~6,pH 值越大,酸性越弱,電流值越小。
  3. 弱鹼溶液:pH=7~10,pH 值越大,鹼性越強,電流值越小。
  4. 強鹼溶液:pH=11~13,pH 值越大,鹼性越強,電流值越小。
  5. pH=14 強鹼溶液是藍色系中電流值最大。

 

數據分析與結論

太陽能光電池是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片,它祇要一照到光,瞬間就可輸出電壓及電流。

  1. 單一白色光源:我們就是利用太陽能電池需要光來輸出電流的原理,當實驗反應後 試管裡的溶液顏色較深時,照射到太陽能光電池的光源就相對變 小,輸出的電流值也就較小,反之,則較大。
  2. 不同色光光源:利用色光穿透原理,紅光可穿透紅色溶液,不能穿透其它有色溶液, 故太陽能板上的電流值較大,即可判斷出溶液顏色。

 

以下是評審給的評語

投影片6

 

X博士評語】

一般市售廣用指示劑大部分都未標示使用比例及可檢測之範圍,有標示適用範 圍的最廣也只有 pH1~11,而經由設計的『光電池酸鹼計』,配合適當的廣用指示劑滴入比例,可將檢測範圍擴大到 pH0~14,大大增加了廣用指示劑的應用範圍。