鍊金術師的夢(合金)

[目的]
觀察銅幣表面經由銀色變成黃金色硬幣,以說明氧化還原反應,固體-固體反應以及冶金。


[方法]
1. 以蒸發皿取鋅粉約5克。
2. 加6N氫氧化鈉溶液約10毫升。
3. 加熱蒸發皿(如圖一之A)至溶液幾近沸騰。
4. 最好使用新的銅幣,若舊銅幣,則事先將銅幣置於稀鹽酸(0.1M)或氨水(0.1M),以洗淨銅幣表面(或用沙紙擦淨),經水洗後擦乾。
5. 以鑷子夾乾淨銅幣,置於鋅粉的氫氧化鈉熱溶液中3-5分鐘,銅幣即被鍍上一層鋅,成為銀色假幣,取出後水洗擦乾(不可太用力擦)。
6. 以鑷子夾銀色硬幣,放入噴燈或本生燈的火焰中(如圖一之B),經3-5秒後,則見硬幣的銀色變成金色,從火焰中取出,用水冷卻,仔細觀察。
7. 次以棉花蘸取少許已潤濕的硝酸汞固體,在新的銅幣上用力磨擦至銅幣表面色變均勻後水洗,以衛生紙擦亮表面,即為銀色硬幣。
8. 變造貨幣為法所不許,故應將由以上幾個步驟所得金色銅幣再度放入火焰加熱片刻以復原。


[說明]
*氫氧化鈉6M溶液的配法:NaOH(s)24g溶於水配成1L。
*最初的反應是鍍鋅。鋅與氫氧化鈉反應產生鋅酸鈉Na2ZnO2,再經銅還原為金屬鋅,使銅幣被覆一層鋅,狀似銀色硬幣,這是氧化還原反應。
*將銀色硬幣在火焰中加熱係冶金(固體與固體的反應)產生黃銅,使銅幣呈現金色。
*黃銅是Zn(18-40%)與Cu(82-60%)的合金,其顏色依成份而異。
*將金色的硬幣在火焰中再度加熱,則銅幣表層的鋅成份逐漸減少,終至呈現銅色。若加熱過久,則銅被氧化而失去光澤。
*以棉花蘸濕的硝酸汞在銅幣上磨擦,Hg2+即被Cu所取代,所得汞與銅產生汞齊呈銀色,置於空氣中,銀色隨時間而褪。
*因不可任意變造貨幣,故宜改用銅片或銅線。