置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2012年9月25日

純物質、混合物;物理變化、化學變化

說實在,我有時候覺得不知道為什麼非得介紹這些名詞不可。課本在短短兩頁,應該不超過三百字的篇幅下,就把這些名詞講完了,說實在的非常的不清楚。

這些主題,其實在科學發展的歷史中,有其重要的地位。但是課本並沒有把這個味道呈現出來。

人類其實在開始認真研究物質世界時,想必花了不少精力不斷的將物質純化,發現只要物質夠純粹的話,它的熔點、沸點等特性都會是穩定的。於是人類就知道他們找到了一個「組成這世界的東西」,從這個部分又可以引出物理變化、化學變化的觀點。

以這個角度來看,或許把這些主題,放到第六章,在提到元素、化合物這些觀念的時候,放在一個適當的位置會更好。




這個單元放在這邊,其實並沒有什麼承先啟後的角色。和第一單元差不多是通論的感覺,把一些基本觀念做一下陳述。順便接著介紹蒸餾法、過濾法等等。但我想這些科學技術是不是可以分散放到其他單元中,當這個技術「有需要」的時候,再出現在課程中。應該也不錯。

要了解這些觀念,其實只要知道什麼是同一種物質,大概就足夠了。只是在觀念上容易了解,但是要認識世界上的這無限多種變化,那還真的不太容易。

如果從分子角度切入,這些事情會變成非常容易。同一種分子就是同一種物質,不同分子就是不同物質,不同物質混合在一起就是混合物。


混合物可以用加熱、過濾、蒸餾、結晶等方式分離,變成純物質。

但是這些原則在巨觀的時候,可以用觀察與實驗來檢驗那些物質是否為同一種物質,這也正是化學發展較早期時,許多科學家進行的研究的內容之一。當他們讓某個物質發生某個反應時,就得去檢視產物是不是什麼新的物質。

但是當學生面對的不是實際物質,而是紙筆測驗上的文字時,判別純物質/混合物;物理變化/化學變化時就會變成非常奇怪的事情。

所以我在課堂中,安排了兩個實際的例子,來讓學生分辨物理變化與化學變化。第一個例子是煮咖啡。我在課堂上實際上示範一次煮咖啡的歷程(忘記拍了,下面照片是事後補的)


首先把咖啡豆打開,問有沒有聞到味道?有?

所以咖啡豆一定是純物質還是混合物?為什麼?

咖啡豆用磨豆機磨開後,變成粉狀,是物理變化還是化學變化?為什麼?

除了變成粉狀之外,香氣有沒有變濃?(這邊還有反應面積和擴散等主題可以引入)

接著把咖啡粉用濾紙盛裝後加熱水過濾。為什麼有些物質有跟水一起流下來?有些沒有?

流下來的咖啡,是純物質還是混合物?為什麼?

流下來的咖啡和原本咖啡豆裡面的物質,哪些地方物質種類會比較多?為什麼?

這些過程和問題,其實就是科學家在實驗室裡面會關注的問題。當然我們只是煮咖啡而已,所以這節課結束時,就是喝咖啡時間囉。

接著下節課,再用一點分組或個人競賽的方式,讓他們觀察煮火鍋的環境,說出裡面有哪些物理變化?哪些化學變化?就完成了這系列的課程。接下來,就是實際操作蒸餾法、過濾法和結晶法了。


前年也用過這張圖,課程記錄在此
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