咦！這裡怎麼會有白色粉末呢？

這些白色粉末又是什麼呢？

我們該如何分辨是剛才玩遊戲殘留的粉筆灰、或是煮菜撒下的食鹽

還是做蛋糕掉出來的糖粉呢？

千萬別急著去吃吃看呀！

讓我們一起想想

是否有什麼科學方法可以分辨出這三者？

常用來分辨純物質種類的物理性質包括：

密度、溶解度、附著力（層析法）、熔點及沸點等

以下將一一舉例說明

再試著解決上面問題

傳說在西元兩百多年前

敘拉古的國王懷疑金匠做的皇冠成分不純

但因為重量與原本的黃金相同

想用其他方法確認

在不允許破壞皇冠為前提下

找到阿基米德來幫忙做鑑定

阿基米德為此苦思了一陣子

某天正在洗澡的阿基米德

突然想到好方法

興奮的連衣服都沒穿就跑出門

大喊：我發現了！

阿基米德將等重的黃金與皇冠分別放在天秤的兩側

接著放入水中

發現天秤偏移了

證明了皇冠並非純的黃金

這個方法是不是很厲害呢！

你答對了嗎？

因為與黃金等重的皇冠中含有密度小於金的雜質

所以皇冠體積會比純金大

因此質量除以體積得到的密度不同

而體積較大的皇冠

所受的浮力（即體積乘水的密度）也會比較大

所以利用這三個不同

都可以證明皇冠不是純金唷！

讓我們來看看這些白色粉末到底是粉筆灰、食鹽

還是糖粉呢？

在水中秤重量的方法似乎不適合

因為這些白色粉末可能會溶於水

因此可以利用溶解度不同的特性

將一匙白色粉末加到一杯水中

攪拌之後

如果觀察到固體沉澱

那可能是哪一種粉末呢？

沒錯

就是粉筆灰唷！

因為粉筆灰在水中的溶解度最小

如果全部都溶解

那就繼續試試下面的方法！

拿一個9伏特的電池

放上碳棒

接上導線

再連接一個LED燈泡

若燈泡發亮

猜猜看是什麼粉末呢？

沒錯

就是食鹽水

如果燈泡沒有發亮的話

就是剩下來的糖水囉！

由上述幾個舉例中我們發現

利用密度、溶解度和導電性等

在物質本質不發生變化的情況下

就可確定物質種類

這些都是利用「物理性質的鑑定方式」

此外

我們學過的層析法

除了可以分離物質外

也可進一步用來鑑定物質

讓我們一起來看看

如何應用薄層層析法做物質的鑑定吧！

你是否曾好奇過彩色筆中的深綠色

是不是將淺綠色濃度變大而已？

當我們分別將淺綠色與深綠色的色素利用濾紙層析

以水為展開液進行濾紙層析時

會觀察到淺綠色色素分成了綠色和黃色兩種色素

而深綠色色素中則是帶有黃色和藍色兩種色素

且這些色素分離後

所處的高度皆不同

因此可得知雖然看起來是深淺不同的綠色

卻是由不同的成分組成

在高一的層析法中提到：

物質可利用固定相與移動相之間附著力不同而分離

當純物質與固定相、移動相不變時

仔細量測純物質上升高度與展開液前沿上升高度

再將前者除以後者

可得到一個固定的比值

稱為滯留值或Rf值

當Rf數值相同時

即表示含有相同成分

或與該成分對固定相和移動相附著力都差不多的物質

同學們知道如何利用這個方法

鑑別物質了嗎？

止痛藥中含有乙醯胺酚和咖啡因唷！

你答對了嗎？

因為止痛藥做薄層層析後

分離出兩個物質

其滯留值分別與乙醯胺酚與咖啡因相同

接著讓我們一起來看看室溫下為固態的同分異構物：

茶鹼和可可鹼吧！

從表格中可以看出

這兩者結構相近

分子式相同

但對水的溶解度相差許多

熔點也相差許多

所以除了利用溶解度

還可以利用熔點測定法來分辨兩者

那該如何測定熔點呢？

首先我們可以取一支一端封口的毛細管

並裝入少量樣品、利用重力將樣品填入底端

再將毛細管和溫度計以橡皮筋綁在一起

最後放入裝有油的悌列管

又稱熔點測定管加熱

觀察物質開始至完全熔化時的溫度

即為熔點

如果測出來的熔點約270度

那此物質就可能是茶鹼而非可可鹼了

你一定會想到

那如果室溫下為液態的物質

例如：乙醚和1-丁醇

要如何判斷呢？

沒錯

可以沸點測定法做鑑定

將液體放入圓底燒瓶內

再放入溫度計量測氣體溫度

即可測得液體的沸點

若我們量測得到物質的沸點是117.7度C

那應該就是1-丁醇

而不是乙醚

今天學到了好多

讓我們來總結一下重點

為了不要破壞物質本身的特性

可以密度、溶解度、導電度、附著力（層析）、熔點、

沸點等性質鑑定為何種物質

這些皆屬於利用物理性質的鑑定方式

最後

讓我們來看看你是否都學會了？

已知咖啡因熔點為235到238度C

在室溫下溶解度為每100毫升2公克

沸水中溶解度為每100毫升66公克

利用薄層層析法

並以丙酮為溶劑時

可得到Rf為0.6

根據這些資訊

可以何種物理方式來鑑定可樂中是否含有咖啡因呢？

歡迎在影片下方留言區告訴我們你的答案

我們下次見！