創意微型實驗 —微型氫氣製備與微型氫氣槍 方金祥 創意微型科學工作室 chfang1273@yahoo.com.tw n  氫氣的特性 氫原子是所有元素中最輕的元素，氫原子也是最簡單的化學元素。氫原子（H）是由有一個帶正電荷的質子構成的原子核和原子核外之電子軌道上之一個帶負電荷電子所組成。原子序及原子量為1，通常是以三種同位素的型態存在於自然界中，分別為氫（H），氘（D），氚（T），氫原子非常活潑，由2個氫原子（H）組成雙原子分子，也就是氫氣（H2），氫氣是一種無色、無臭、無味、無毒的可燃性氣體物質，也是所有氣體中最輕的氣體。雖然氫在地球上的含量只佔第九位，約為地球質量的0.9%。但是氫在宇宙中是最豐富的元素，約佔所有物質質量的3/4。氫可與碳及其他元素形成化合物存在於所有動植物中，石油和煤中也含有氫，氫約佔水的質量的11%。 氫氣（H2）早在十六世紀初就被科學家利用在強酸加入較活潑的金屬實驗室製氫法製造出來，氫氣化性活潑、常溫常壓下易燃，燃燒時與氧氣作用生成水（2H2 + O2 → 2H2O），氫氣之原文為Hydrogen，其中Hydro是取自於拉丁文「hydrogenium」（即生成水之意）。 n  製造氫氣之原理與傳統氫氣製備裝置 （一）原理 利用活潑金屬如鋅（Zn）或鎂（Mg）等與強酸（鹽酸，HCl(aq)）作用會釋放出氫氣來（H2）。其反應是如下： （二）傳統氫氣製備裝置 早期的氫氣製備裝置即所謂的氣體製備裝置，如啟普式氣體製備（Gipps Gas Generator），如相片一所示。   相片一：啟普式氣體製備裝置（左），傳統排水集氣法（右） n  微型氫氣製備裝置與微型氫氣槍 由於早期的氫氣製備裝置皆為玻璃材質，在組裝及操作不慎時容易破裂受傷，藥品用量太多，反應時間也過長，最後檢驗時不方便或易有爆炸可能。如將氫氣製備裝置改以塑膠材質來設計改良而成的「微型氫氣製備裝置」時，會更為安全有趣。茲將微型氫氣製備裝置之設計與製作說明如下： （一）材料 鎂帶（Mg）、鹽酸（清潔用）、火柴，如相片二所示。 相片二：鎂帶（上左）、鹽酸（上右）及火柴（下） （二）微型氫氣製備裝置之設計與組裝 1.        微型氫氣製備裝置之設備很簡單，包括塑膠罐、橡皮管、單孔塑膠塞及塑膠注射筒，如相片三所示。 相片三：塑膠罐、橡皮管、塑膠注射筒（左）及單孔塑膠塞（右） 2.        在塑膠罐之蓋子中央處鑽一個小孔，用熱熔膠將一粒單孔塑膠塞固定在孔中，如相片四所示。 相片四：蓋子中央小孔（左）及單孔塑膠塞用熱熔膠固定（右） 3.        在單孔塑膠塞下方接一條長約8 cm橡皮管，如相片五所示。 相片五：單孔塑膠塞下方接橡皮管 4.        再將一支塑膠注射筒插在塑膠蓋上之單孔塑膠塞中，即組成『微型氫氣製備裝置』，如相片六所示。   相片六：微型氫氣製備裝置 （三）動動手 1.        將微型氫氣製備裝置之塑膠罐之塑膠蓋打開。 2.        將30 mL之3 M稀鹽酸溶液（可以洗廁所用的無煙鹽酸加水稀釋一倍替代）倒入微型氫氣製備裝置之塑膠罐中，然後再將微型氫氣製備裝置之塑膠罐之塑膠蓋蓋緊，如相片七所示。 相片七：稀鹽酸溶液塑膠罐中裝入 3.        把5 cm長之鎂帶（Mg）對摺再對摺至約為1 […]