金屬在硫酸銅溶液中結晶現象之探討

專題名稱金屬在硫酸銅溶液中結晶現象之探討

專題描述不同金屬因為特殊晶體結構，在進行氧化還原時，會將活性小的金屬析出並結晶，在這個氧化還原過程中，有人金屬結晶長得很快但很醜，但也有人的金屬結晶長的慢卻很漂亮，於是我們想從最簡單的硫酸銅溶液中加入不同金屬，並且觀察金屬析出情形。雖然這個實驗很簡單，但從自己親自操作並改變不同變因觀察，還是很有趣的。

隊伍名稱「錫」樹銀花

指導老師郭千睿　陳怡安

參賽學生江有邦　蔡皓昕　　

序號檔案內容上傳者最後修改
4作者 林威佑
來源 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/61/high.html
描述 本研究自製反應槽，並探討電解硫酸鋅溶液之研究。實驗就電極距
離(1.0 ~ 2.0 cm)、施加電壓(9 ~ 21V)、溶液濃度(0.001M~0.01M)、不同正極材料和不同金屬
溶液(分別包含鋅、錫、銀、鈷)進行討論。
當電解硫酸鋅溶液且鋅為正極時，電極距離之倒數和鋅金屬生長速率呈正比。當施加較
大電壓時，鋅金屬生長速率有越快的趨勢，電解溶液濃度和在45 秒內析出鋅金屬量成正比，
也和鋅金屬生長速率成正比。
當電解硫酸鋅溶液且銅為正極時，除鋅金屬析出外也發現銅金屬析出，溶液濃度越高則
銅金屬生長位置距離負極越遠。當電解0.01M 不同金屬離子溶液時，金屬生長速率快慢為
銀>錫>鈷>鋅，而銅金屬生長距負極距離為鋅>鈷>錫>銀。		江有邦2025/9/15 下午 06:32:07
3作者 郭芮瑄、林宥廷、王翔鴻
來源 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/59/high.html
描述 本實驗利用硫酸銅溶液進行電解，搭配自己設計的簡易型實驗裝置，製作出具紅色金屬
光澤的平面式銅花。採用削尖的石墨棒當負極，圓形的銅片當正極，並使用添加了3 滴
1 M 鹽酸的0.5 M 硫酸銅溶液30 mL 當電解液，搭配自行研發設計的三明治裝置，能在10
分鐘內生長出最大寬度4.8 cm、具對稱性的平面式銅花。		江有邦2025/9/15 下午 06:28:49
2作者 莊淑雀
來源 https://www.sec.ntnu.edu.tw/uploads/asset/data/669f28190e0b305702f625ba/1991-145-04_38-46_.pdf
描述 探討氧化還原以及金屬的活性以至製作「金屬樹」書籤的研究結果。本實驗的特色改善一般製作金屬樹的實驗方法。並進行金屬樹的觀察、比較金屬活性大小方法之改進、濾紙上電解反應析出金屬、硫酸銅晶體在濾紙的結晶。		蔡皓昕2025/9/10 下午 08:47:59
1作者 李孟融、余友軒、王亘黼、吳威震
來源 file:///C:/Users/%E6%95%99%E5%B8%AB/Downloads/94151.pdf
描述 研究是利用氧化還原與尖端放電兩原理，使還原析出的金屬，在介質中藉由尖
端放電生長成有如樹狀的物質。我們的研究重點有別於以往的金屬樹科展作品，
是以如何控制或改變金屬樹的生長方向為主；為此我們設計了十幾組實驗，包含
理、化操縱變因如：電、磁、光、溫度、配位基、電阻等，同時也對實驗過程中，
發現的有趣現象做衍伸研究，如：導引、毛細現象的影響。經過一年多的實驗後，
選出五種具有明顯實驗結果與發展潛力的實驗組，作為科展的深入研究，並將成
果收錄於作品書中；其中活性組、電磁組為改變金屬樹生長方向的方法，錯離子
組可影響金屬樹析出的速度，導引組與紙導引組是直接導引金屬樹的生長。		蔡皓昕2025/9/5 下午 01:12:38

序號封面照內容說明上傳者最後修改
3類別 相簿集
名稱 捶打鋅片
說明
因為實驗的需要，
我們將不規則的鋅塊敲平，
且越扁越好，
實驗結果也會更完美。		江有邦2025/9/25 下午 01:04:36
2類別 相簿集
名稱 打磨鋅片
說明
鋅片放置一段時間後，表面會有些生鏽，為了讓實驗有更好的反應，因此要用砂紙打磨光亮。		蔡皓昕2025/9/17 下午 04:29:00
1類別 相簿集
名稱 第一次實驗結果
說明
在第二次實驗中，我們調配了1M、0.5M、0.2M及0.1M的硫酸銅溶液；在物質方面，我們使用了不規則鋅塊、正方形鋅片及正方形鋁箔，最後發現1M水溶液+鋁箔這組的鋁箔都不見了，我們認為可能是因為鋁的活性較大所導致。		江有邦2025/9/16 下午 12:54:14

序號內容上傳者最後修改
8作者 江有邦
標題 書面報告最後檢查
內容
經過一個周末之後，
我們的書面報告已臻於完整。
現在，我們再檢查一次書面報告，
並修飾文字內容並改掉錯別字，
讓它呈現最完美的一面。

江有邦2025/9/22 下午 04:25:06
7作者 蔡皓昕
標題 書面報告
內容
我們已經完成了實驗，
要開始打書面報告了，
我們參考了學長的排版，
並和隊友分配內容，
有空就打一點，
讓我們增加效率。

蔡皓昕2025/9/18 下午 04:56:47
6作者 江有邦
標題 第三次實驗
內容
第三次實驗，我們使用同樣的金屬和溶液濃度，
但是我們將溶液的量改成5ml，準備完後放置一天。
第二天，我們發現這次的反應成果較好，銅金屬的面積也有擴大，
令我們驚喜的是，濾紙的背面竟然長出了紋路分明的銅樹 !
這次的成果非常成功。

江有邦2025/9/17 下午 01:18:53
5作者 蔡皓昕
標題 清洗
內容
完成反應後，
要將濾紙簡單的清洗，
我們先將多餘的硫酸銅溶液用滴管吸出，
再用RO水輕輕的沖洗，
最後再依次排好，
就能移至太陽下曬乾。

蔡皓昕2025/9/17 下午 01:15:35
4作者 江有邦
標題 實驗構想
內容
剛開始打算用氯化亞錫進行實驗，但氯化亞錫的價格非常昂貴，參考其他文獻後，
決定使用五水合硫酸銅進行實驗，第一次實驗發現確實能產生反應後，再討論各種操縱變因，並設計實驗內容。

江有邦2025/9/16 下午 12:50:37
3作者 江有邦
標題 正式進行第一次實驗
內容
我們根據文獻資料，先試驗了1M、0.5M、0.2M及0.1M的五水合硫酸銅溶液，
在不同培養皿中分別放入正方形的鋅片、鋁箔，以及不規則形狀的鋅片，
並觀察鋅片及鋁箔的變化。

江有邦2025/9/12 下午 01:20:47
2作者 蔡皓昕
標題 不同量的硫酸銅溶液
內容
第一批的實驗，只加入3毫升的溶液
0.5M的長得相當不錯，但範圍小，
第二批的加入7毫升的溶液，
反應速度更快，長得更多，
可是長的的不太漂亮。

蔡皓昕2025/9/12 下午 01:16:25
1作者 蔡皓昕
標題 準備鋅片
內容
在我們的實驗中，需要用到鋅片，但只有鋅粒，所以要敲平。
敲的時候，聲音很大，還得注意不斷亂跑的鋅粒，
還要小心燙，因為敲打過後，會升溫。
一段時間後，表面也微微的生鏽了，所以要用砂紙打磨，才不影響實驗結果。

蔡皓昕2025/9/10 下午 08:38:27

序號封面簡介（摘要）上傳者最後修改
3書名 金屬表面處理
作者 張林森
出版社 化學工業出版社
簡介（摘要）
本書涵蓋了電鍍、化學鍍、化學轉化膜、熱浸鍍等傳統金屬表面處理技術，及氣相沉積、化學熱處理、高能束表面處理等新興金屬表面處理技術，另外還較為系統地介紹了表面預處理、處理層分析和性能測試、表面處理車間設計等實踐性較強的內容。
《金屬表面處理》可作為高等院校材料類相關專業的教材，也可供從事表面處理生產和研究的工程技術人員閱讀參考。
導讀
第3章 金屬電鍍		江有邦2025/9/18 下午 04:59:39
2書名 煉金術的祕密
作者 勞倫斯·普林西比
出版社 楓樹林
簡介（摘要）
煉金術一直被視為袐密的特權知識，
原始文獻中充斥著故意的保密、古怪的語言、晦澀的想法和奇特的圖像，
如果沒有嚮導，即使是最勇敢的探索者也很難從這樣一個迷宮中走出，
取得煉金術士秘藏的賢者之石。
《煉金術的秘密》是研究煉金術史的世界級權威勞倫斯•普林西比的著作。
內容考究且妙趣橫生，甫一出版便贏得了廣泛的國際讚譽。
作者勞倫斯．普林西比引用了大量專業文獻，
追溯了煉金術從希臘、阿拉伯時期、中世紀、現代早期直至現代的完整歷史
揭示其在科學以及文學、美術、戲劇和宗教等人類文化中的重要地位。

導讀
書中探討內容包含：
◎什麼是煉金術？
◎煉金術士是誰？他們相信什麼，又做了什麼？
◎煉金的目標是什麼？煉金術士們完成了什麼？
◎煉金術士是如何理解自己的世界和工作的？
◎其同時代人是如何看待煉金術士？
為了破解古代煉金術文本的秘密，
勞倫斯•普林西比親自做了許多實驗，完美再現了古人的煉金術過程，
並以彩圖形式將其成果呈現在讀者面前，
使讀者能夠近距離接觸煉金術的實際工作，展現廣闊的煉金世界。
煉金術擁有跨越多個知識文化分支的多重價值，
無可否認研究它需要一種頭手並用的努力。
它既是理論的，又是實踐的，既是文字的，又是實驗的，
核心取決於理論與實踐的互動，
透過本書我們試圖理解鍊金術士揭示、觀察和利用自然的過程，與神之意志相聯繫。
蔡皓昕2025/9/18 下午 01:16:23
1書名 氧化還原反應及電化學應用
作者 王紅艷
出版社 科學出版社
簡介（摘要）
《氧化還原反應及電化學應用》是“無機化學探究式教學叢書”的第9分冊，内容涵蓋氧化還原反應與電化學基礎理論，涉及化學電源、電化學合成、電化學催化等應用，並適當結合最新科研進展，將理論、應用、前沿三者融會貫通。
導讀
《氧化還原反應及電化學應用》共6章，包括氧化還原的基礎知識、氧化還原反應方程式的配平、氧化還原反應與原電池、電解與電分析法簡介、化學電源簡介和電化學應用簡介。		江有邦2025/9/18 下午 01:09:47

序號截圖網站簡介上傳者最後修改
4網站名稱 youtube影片
網址 https://www.youtube.com/watch?v=yhQKMx8sUVI&t=2s
網站簡介
金屬的氧化還原:把硫酸銅 (CuSO4) 溶液加入鋅(Zn)，因為鋅的活性比較大，就會把電子丟給銅離子，讓銅被析出。同樣的反應，也可以用不同的金屬取代，我們放在影片最後，超級美超療癒，快去看看吧！
影片有出現的反應：硝酸銀 (AgNO3) + 銅 (Cu) / 氯化錫 (SnCls) + 鋅 (Zn) / 硝酸銀 (AgNO3) + 鋅 (Zn) / 硝酸鉛 (Pb(NO3)2) + 鋅 (Zn) / 氯化錫 (SnCl2) + 鋁 (Al)		江有邦2025/9/25 下午 12:53:31
3網站名稱 硫酸銅-維基百科，自由的百科全書
網址 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E9%85%B8%E9%93%9C
網站簡介
這個網站裡有硫酸銅的基本介紹，包括它的特性、製備方式及化學性質等，能讓我們完善的了解硫酸銅。		江有邦2025/9/15 下午 06:42:01
2網站名稱 電解硫酸銅溶液居然得到一棵美麗的銅樹，化學可真妙啊！
網址 https://www.youtube.com/shorts/-B0cr8LqJ0c
網站簡介
調配五水合硫酸銅溶液並接上電極，就會在負極產生反應，便能看到美麗的金屬樹(銅樹)		蔡皓昕2025/9/15 下午 06:38:05
1網站名稱 用電長出來的錫結晶~ 氯化亞錫溶液加上電流，還能順便學一下判斷正負極呢~~ 讓我想到上禮拜孫維新老師講的：用藝術推廣科學，有時候會更讓人覺得有趣。
網址 https://www.facebook.com/discoverytw/posts/%E7%94%A8%E9%9B%BB%E9%95%B7%E5%87%BA%E4%BE%86%E7%9A%84%E9%8C%AB%E7%B5%90%E6%99%B6%E6%B0%AF%E5%8C%96%E4%BA%9E%E9%8C%AB%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E5%8A%A0%E4%B8%8A%E9%9B%BB%E6%B5%81%E9%82%84%E8%83%BD%E9%A0%86%E4%BE%BF
網站簡介
用電長出來的錫結晶~，「錫」的結晶也太美了！		蔡皓昕2025/9/12 下午 01:09:24

序號書面報告說明上傳者最後修改
1說明 本研究探討不同活性的金屬與五水硫酸銅反應情形，我們採用鋅和鋁這兩種金屬進行實驗，改變了溶液體積、溶液濃度與不同金屬，並且觀察其結晶情形，希望能找出最佳的搭配、最佳的結晶，究竟是否能做出網路上漂亮的「金屬樹」呢?蔡皓昕2025/10/2 下午 01:16:41