daisuki's Box

我是個資工系的研究生，真是一個超突兀的文章XD

不過這個似乎是小朋友就可以做的實驗

怎麼以前我都沒玩過呢

事情是這樣的
我是在台科FB的天大地大台科大頭殼版社團看到有人揪團
覺得有趣就想加入了XD
我根本就不認識揪團的人
我就FB私訊他了
一開始我還以為是台科的學弟
結果沒想到是已經畢業在工作的女生(不知道有沒有比我大)
這個女生講話很逗趣很有趣
所以我整個對談的感覺都很良好
而且他很厲害就是找到蠻便宜的店家
文後我會分享

其實我一開始根本不知道天氣瓶是什麼碗糕
查了一下才知道他會隨著氣溫改變瓶中結晶的形狀
雖然現在已經知道他根本就不太能預測天氣
可是那個結晶真的好好看喔
所以也就心動了

我們材料跟瓶子是分開買的
價錢都很便宜
如果瓶子用現成的那就更不用花錢
我最後決定買瓶子
除了做自己的也要送人
 
A是楓
C是鬼
D是安
F是誠

送禮的部分我另外寫了一篇↓
自己動手做天氣瓶 make own storm glass─送禮篇

因為瓶子要密封
所以還加購了對應的矽膠塞

補充一下
如果是用不用錢的牛奶瓶那種的沒有矽膠塞可買的話
網路上有看到有人拿水電在用的那種白色防水膠帶(止洩帶)纏在瓶口裡面
然後再蓋上蓋子

或是像我學妹(她叫兔兔)一樣買透明密封膠帶(就是餅乾鐵盒打開以前要撕下來的那種膠帶)蓋上蓋子後纏在最外面

 

因為有人說過最好都不要碰到金屬(好像是會氧化什麼的)
所以蓋子如果是金屬要想辦法隔離喔

瓶子介紹完
接下來就介紹一下我到底還準備了什麼
首先材料的部分
硝酸鉀(NKO3)25g
氯化銨(NH4Cl)25g
天然樟腦(±)-Camphor(C10H16O)100g
蒸餾水一瓶(泰山純水，雖然聽說用自來水也是可以，但是又不貴就買一下)
95%以上的酒精一瓶(絕對不要用75%google過必失敗，99%可以但不知道哪裡買)

 

然後工具
杯子*2or3(最好用玻璃杯但是網路上說紙杯其實也可以，我也有準備塑膠的)
小杯子(這個是預防萬一，如果溶液做多可以倒在裡面)
攪拌棒*2(最好用玻璃棒但是網路上說竹籤其實也可以，我是用筷子)
塑膠漏斗(我只有買一個但是最後發現最好準備2~3個)
塑膠滴管(我只有買一個但是最後發現最好準備2~3個)
量筒*2(這個是跟化工系實驗室借的，量水跟酒精用)
電子秤*1(如果有需要分裝才有此需求，一樣跟化工系實驗室借的)
分裝袋(應該是要用夾鍊袋，但我手邊只有OPP袋)
橡膠手套*2(我也是跟化工系實驗室要的:P，這是消耗品，用一次即丟，沒有專業的手套的話，我實驗室學妹兔兔想到的替代方案是用手扒雞的那種塑膠手套，我覺得應該是可以吧XD)
可以隔水加熱的容器*1(不隔水加熱也是可以的，只是會等很久…….)
塑膠小湯匙*2(這個是分裝的時候會用到的，還有就是樟腦真的很會結塊，倒進去瓶子我也是用小湯匙)

 

東西都準備好就開始動手囉
對我來說第一件事是分裝
網路上不管怎麼查
他們都是這樣告訴你的:
硝酸鉀2.5g
氯化銨2.5g
天然樟腦10g
For 100ml容器的量
p.s.我有查到有Lab樟腦是用8.5g
http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-033.html

然後水跟酒精倒是有查到不同的比例
網路流傳的古老配方是:
水 33ml
酒精 40ml

但是我查到有人說台灣的天氣比較熱
水可以加到35ml
也有台科學弟說想要夏天有結晶大概35ml的水就會有滿多的了，冬天的就照原本的33ml(不過他的說法酒精應該還是40ml)
而酒精我也查到因為會蒸發所以也可以加到35g(43.75ml)
所以我最後得出來的比例是這樣的:
硝酸鉀2.5g
氯化銨2.5g
天然樟腦10g
水 35ml
酒精 43.75ml

硝酸鉀: 氯化銨: 樟腦 = 1: 1: 4
水: 酒精 = 1: 1.25

但是我買的容器並不是每個都是100ml
網路上很多人都說最後再補水或是酒精
可是我覺得那樣會破壞原本的濃度
還不如一開始就配好(反正我都要分裝了)
所以我就先計算好每一種容器所需要的量

那我是怎麼算的呢 其實我也不知道我算的對不對XD
後來想想應該是有錯的吧(希望有人可以告訴我錯在哪>”<)
因為硝酸鉀跟氯化銨是加到同一個溶液裡
但我只用硝酸鉀當基準，其他的都用比的
KNO3 的分子量是39+14+16*3 = 101
然後去計算莫耳濃度
因為硝酸鉀是要加到水里
我算出了兩種濃度
第一種是原本的33ml
(2.5/101)/0.033 = 0.75(M)
第二種是35ml
(2.5/101)/0.035 = 0.70721(M)
發現其實差這2ml濃度差蠻多的耶……
難怪每個人做出來的天氣瓶都各種樣貌

因為最後我還是決定用35ml為基準
所以得出下列式子
(x/101)/y = 0.70721
x是硝酸鉀
y是水
簡化式子變成
x=71.42821y
我可以用固定x或是固定y來算出量
知道x跟y就可以算出所有的比例 x: x: 4x: y: 1.25y
所以我就是用這種方法去算最接近容器容量的大小

雖然說我是很努力的算了
但是最後還是發現我算錯了
我一直以為35ml + 43.75ml = 78.75ml 裝在100ml的瓶子裡面一定還剩很多空間
但是其實不會耶
也是要留位子塞矽膠塞啊囧!!!!!

量水跟酒精的時候也可能多量
而且我不知道我加入的材料的量是否會導致溶液上升
(跟我一起做實驗的時候那些同學說的，但我抱持懷疑態度，我是覺得不會，就算會應該也只是一點點……)
可是那時我並不知道
所以我分裝的量，全部都大於原本的2.5g: 2.5g: 10g (例如: 3g:3g:12g)

在實驗開始前先來寫前面發生什麼事
前面有說到我是跟化工系實驗室的人借電子秤跟器材
其實
我也完全不認識他們……
當我決定買大包不分裝材料後我就一直想要跟別人借電子秤
我覺得堂堂天大地大台科大怎麼可能沒有電子秤!!!!!
後來我就問了我在暑期英文班認識的化工研究所的女同學
她說他們實驗室有，但是她已經畢業，我要自己去跟他們借
這消息對我來說真的是令人高興啊

我跟揪團的人約好5/11(一)晚上一起做天氣瓶在女宿交誼廳
我則是在5/8(五)先去拜訪化工實驗室
要不是因為要借器材
我大概永遠也不會來這一棟樓
敲了門，裡面的學弟妹都很疑惑的看著我
說明了來意果然他們是很樂意幫忙的
於是跟他們約好5/11下午去做分裝

其實這幾個禮拜我都要報告
所以到了5/11當天我是沒有睡覺的
但是還是想要趕快把事情做完
於是下午我依約過去了
他們稍微教了我電子秤要怎麼用並給我一雙橡膠手套
右邊的鈕按下去就會歸零
他會用一個秤紙來量

 

這個電子秤還算高級的
可以秤到蠻精細的程度
不過我頂多就小數點後一位而已
所以我其實也沒有一定要秤得很精細
就在這時候問題發生了
我總共要分七份
結果我算的份量早就超過我買的份量了XD
(果然是沒睡好啊)
所以後來就大概減一些原本要秤的量
重新計算比例
總算湊足七份
用OPP袋裝好像不是很好裝的樣子…
 
後來離開之前還是厚著臉皮問了能不能借量筒
我可以付押金之類的
一個好心的學弟就借我了
我拿到了一個25ml的跟一個50ml的量筒
暫定借到星期四
只請我留下個人資料
真的謝謝你啊!!!!

吃完飯後我跟我們lab新來的學妹一起去女宿交誼廳做天氣瓶囉
兔兔則是說隔天再做(因為她那天也有報告沒有睡飽)
因為我買很多材料，所以我當初有分一份材料給學妹
瓶子則是請學妹自己出錢
她買的瓶子是95ml的管制瓶
跟誠喜歡的瓶子一樣
然後我就先做誠的瓶子了

那介紹一下步驟(照片是用隔天的，因為第一次去的時候沒有拍照)

1.A溶液
將硝酸鉀跟氯化銨倒入水中攪拌至完全溶解
 
我是先把東西放進瓶子裡，再加入量好的水，多出來的用滴管吸(現在知道為什麼要多準備幾個了嗎? 因為只有一個滴管會互相感染溶液)

2.B溶液
將樟腦倒入酒精攪拌至完全溶解
 
怕倒出來所以用漏斗(要用好幾個的原因也跟上面一樣，就是怕溶液互相感染)

3.將A溶液跟B溶液倒至C容器
或
將A溶液倒至B溶液容器中(我就是這樣)

4.隔水加熱輕輕搖晃(不要攪拌只搖晃瓶身)至溶液透明
補充一下加熱只是為了加速容易變透明，不加熱也是可以
但是因為要很久(35度需要20分鐘)
除非真的很閒，沒耐心的人還是加熱吧
我們加熱的方式是用學校的飲水機
直接熱水混一點溫水下去泡，真的很快就變透明了XD

5.將混和好的溶液倒入喜歡的瓶子中
我們有人一開始就把溶液倒入要裝的瓶子然後隔水加熱
雖然也是可以拉
但是我還是傾向先混和再裝入要裝的瓶子，感覺受熱比較平均
而且，萬一你配的溶液超過容量怎麼辦(等等下面就有例子)

6.靜置一段時間，如果有加熱就放涼到常溫，密封
其實我沒有放到常溫的話我也是蓋不起來的
因為我用矽膠塞
瓶子裡面會一直產生氣體
蓋子會不斷被頂出來……
p.s 有人在放涼的時候會用保鮮膜稍微封一下瓶口避免酒精蒸發，但是我在配酒精的時候就已經有把蒸發算進去了，所以不封也沒關係

結果做第一瓶的時候就發現有問題了
因為我算的水跟酒精的量都很接近瓶子的ml數
加上用量筒量還是會有誤差，1ml以下根本量不出來
隨便倒都會超過一些什麼的XD
所以我們的誤差是很多的
結果我在倒進95ml的瓶子的時候
我的A溶液無法全部倒進去
(剛開始我是直接裝到要裝的瓶子隔水加熱)
囧，這樣比例完全不對
沒想到這個竟然就是我的第一瓶……

接下是做學妹的
因為覺得這樣不行
所以後來我都有減少水跟酒精的設定
總算是沒有多出來
才剛倒進去就產生很像下雪的結晶
看來應該不錯喔

再來是做安的瓶子
安喜歡的瓶子是100ml的
但是因為她的矽膠塞會蓋很下去
所以我又做剩了
(但是這次我有先倒到別的瓶子再裝安的瓶子，所以比例沒問題)
安的瓶子一開始也是透明
但隨著溫度下降
裡面漸漸也有下雪的樣子

然後同樣的步驟
我做了楓的瓶子
楓喜歡的瓶子是125ml的
結果我溶液配太少
留下非常多的空間…..
但是好像是有成功的，慢慢裡面也是有白色結晶跑出來

最後一瓶決定做鬼的瓶子
鬼的瓶子是180ml
所以是我全部裡面配最多材料的
原本5.5g我最後配了5g給它(5: 5: 20)
那時候計算水跟酒精完後我就把心一橫
把剩下多出來的溶液也倒到這裡面
(已經開始亂做了……)
不過因為這樣亂加
鬼的瓶子的溶液裝起來還算理想
而且還是有在下雪啊 還下的很漂亮呢!!!
應該沒問題吧哈哈

接下來我跟學妹都覺得很晚了
所以就慢慢等這些放涼
我的兩瓶就明天再做
但是!!!
我做的誠的瓶子從第一個做好到現在完全沒產生結晶啊!!!
根據前面提到的失手
我覺得這是因為酒精比例太多
所以我就加了一點水進去再重新加熱
因為要加水的話就要抽一點起來
我就又把抽出來的溶液放到楓的瓶子XD
所以楓的瓶子也重新加熱

結果沒想到誠的瓶子突然冒出大量結晶
加熱完放著竟然裡面在下暴風雪啊啊啊啊啊啊啊
最後整罐就都是白的……….orz

來一張全部的照片
 
但是我想說剛做完的狀態並不是最後的狀態
還需要放一到兩個星期才會穩定
所以決定不要放棄先放個幾天再說
如果結晶還是太多我就再滴個幾滴酒精……XD

啊
我想要講一下
我之所以會這樣亂搞
是因為我在網路上有看到有人放了幾天覺得不滿意
就再補了酒精重新加熱
後來那個人的瓶子也是蠻好看的…
其實這實驗要失敗也蠻難的耶…….

回家已經晚上12點多
我，幾乎是秒睡

隔天
因為整天要在人文藝術中心打工
所以晚上才能到實驗室
我們把昨天做的那些瓶子都放在實驗室了
其實實驗室還蠻冷的
所以沒想到竟然已經有大片的結晶了耶
但是因為不穩定，裡面還有泡泡

根據網路上其他人的完成品
因為大部分的人都是有加熱的
這通常會造成一個現象就是溶液上方也會浮現結晶
好像是因為加熱的溫度太熱與室溫溫差太大的關係!?
有可能是一大堆
也有可能只是薄薄一層浮在上面
但是沒有關係
這種狀況通常放久了以後就會改善
不過我還是很手賤的一直去搖它，把那些結晶震下來

因為我是一瓶一瓶做
所以，每一瓶都長得不太一樣XD
這真的是非常有趣XD
誠的瓶子放了一天，上面透明的部分變多很多了
看樣子說不定還會再變少，所以我覺得應該不用再重做了
只是安的瓶子的結晶量真的很少
學妹的原本昨天的還蠻漂亮的
結果今天的狀態跟安的很像
結晶變得比昨天更少了

他們的溶液比例是比較接近我算的水:酒精 = 1: 1.25
我有想過會不會因為現在已經很接近夏天了
所以結晶才會這麼少
但是要調整加水有難度
安安瓶的矽膠塞很難塞
我那時做好之後是請一位機械系的學弟幫我塞的
所以還是決定再觀察幾天

而小楓瓶跟鬼鬼瓶整個就是很漂亮呀
已經有很大片的結晶
那時候還有點沮喪
因為這兩瓶是我亂配的啊!!
結果竟然比較漂亮……QAQ

總之這天兔兔也要做兩瓶
還有我的兩瓶
因為有昨天的經驗
所以今天就有信心多了
 
這是昨天做的+今天做的
最右的酒瓶我離開的時候裡面才有產生一點結晶

兔兔她有買夜光沙跟藍色墨水(在光南買的)
可以染色
 
其實我們兩個本來是要一起買夜光沙(粉)的
網路查到那個店家是有實體店面而且現場買比較便宜
本來都決定好了
結果連續兩週那個店家都提早關門(跟網路上說的營業時間不一致)
兔兔連撲兩次空
最後就只好怒不買了= =++++++
(是否太誇張這家店……)

兔兔的兩個瓶子溶液的比例只有調整水而已
一瓶33ml，另一瓶35ml
她的瓶子也是100ml(一樣光南買的)
材料當初是買已經配好的2.5: 2.5: 10 兩包
所以一切又更加簡單
 
我們這次直接在我們Lab做
其實實驗時間真的蠻短的
但是等溶液放涼的時間真的很久
(迷: 那是你加太熱)

其實我有查過
夜光沙(粉)放到天氣瓶裡面大概不會亮很久
就算是長效型夜光沙也不能碰水，因為會氧化
可是防水的夜光沙真的不是普通的價錢啊
所以就安慰自己其實什麼都沒加還是很好看啊 哈哈

而染色的部分
兔兔不小心滴太大滴墨水了
結果超藍XD
 
原本希望的效果明明是這樣的啊!!!!!!!

不過兔兔覺得結晶好像太多了
但是因為還是要放一到兩週才會知道
說不定會像誠的瓶子一樣慢慢變少
所以繼續觀察

我的則是這兩瓶
矮的是小丁香瓶140ml
酒瓶則是150ml

小丁香瓶我還是不小心配太多
而酒瓶則是裝得完全剛好(太神奇了)
這兩瓶我等到有一點結晶出現我就先回家了
這是隔天的樣子
 
但是很奇怪
明明比例都一樣
但結晶量完全不一樣啊

這個疑問後來獲得了解答
星期三晚上我過去化工系實驗室還量筒
借我量筒的學弟稍微關心了一下我的天氣瓶狀況
我們小聊了一會兒
學弟是說可能是加熱的時間不一樣的關係
我覺得蠻有道理的
因為酒瓶那瓶我真的加熱加得比較久
無法控制酒精蒸發啊我哈

其實我比較喜歡沉澱的樟腦沙控制在1/4以下的樣子

這樣才有空間長葉片結晶

到這邊全部實驗算是做好了
接下來就是觀察囉

我有另外寫一篇觀察的文章↓
自己動手做天氣瓶 make own storm glass─觀察篇
後來我做的瓶子們結晶都變得很漂亮喔
有興趣就點進去看看囉

鬼的瓶子跟我的酒瓶的矽膠塞會一直往上跑
蓋子也蓋不起來
後來我就請我們lab的學弟幫我用力塞下去
總算可以蓋蓋子了，也可以防止矽膠塞再跑出來了，可喜可賀

結論:
1.買大包的材料真的超便宜(我是買190，別人在化工行買好像有到170的)，好處是可以自己配比例，但是你必須要分裝(花時間)，還有如果你借不到電子秤，自己買也要好幾百，買小包裝雖然比較貴，但是不需花時間分裝，選自己適合的即可
2.配製溶液的部分，如果跟我一樣是自己配的，計算到該容器的80%的溶液為比較適量的大小，之後都還可以加一點水或是加酒精重新加熱
3.實驗過程會有種種誤差導致實驗結果不一致，分裝秤重的準確度，用量筒量的水跟酒精也是會有幾ml的誤差，還有就是加熱的溫度與時間導致的蒸發，最後放置常溫時也可能蒸發一些
4.我認為我配的比例做出來的天氣瓶是可行的，適合想要加很熱的實驗方式(想要加速溶解但必須花時間放涼，不怕酒精揮發)，此次實驗是在接近夏天的5月執行，這種比例做出來的天氣瓶樟腦沙會比較少，但還是能生出漂亮的結晶，詳見→自己動手做天氣瓶 make own storm glass─觀察篇，學妹，安，我的小丁香瓶，如果不喜歡夏天結晶量太少可以少加1~2ml酒精
 
5.根據兔兔做出來的結果跟上面提到台中教育大學lab的結果非常相近，也許也可以嘗試樟腦8.5g的設定
6.如果想要加夜光沙(粉)，我想到了一個折衷辦法，就是不要加入溶液中，也許可以用水晶膠將沙子塗在瓶底外面，或是準備一個底座塗在底座上再把瓶子放在上面

購買資訊:
[1] 第一化工DIY 天氣瓶(去這裡能買齊全部材料，但不是最便宜)
http://shop.dechemical.com.tw/special_column.php?special_column_classify_sn=36&special_column_sn=34

[2] 天氣瓶材料組 & 完成品【氯化銨+硝酸鉀+天然樟腦粉】
(賣場有賣大包與小包材料包，也有相關工具，還有完成品販賣，我就是買這裡的材料)
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21448866517237

[3] [龍洋瓶罐] 天氣瓶、氣候瓶、造型玻璃瓶、植物瓶、小魚缸瓶
(瓶子在這買的，也有實體店面，可以自己過去選購，我去過之後發現他們也有賣相關工具，量筒，滴管，漏斗等，便宜到貴都有)
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21451026194803

[4] 【先知小舖】SeeTheFuture 高透清澈玻璃 天氣瓶 專屬木盒裝 情人節獻禮 /氣象瓶 stormglass
(懶得做，直接買，因為老闆也是台科人，所以宣傳一下，說是台科學生有優惠喔)
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21505395322287