過程可視化的“雞蛋殼與乙酸反應”實驗

彭文潔 劉曉玲

摘要：過程可視化技術提供了一個全新的觀察視角，改變了傳統實驗的觀察視角，其中微距攝影能提供介于宏觀與微觀之間的中觀視角，有利于獲得更直觀的直接經驗，為了更細致地觀察雞蛋殼與乙酸的反應過程，在智能手機的攝像頭上安裝手機微距鏡頭可以實現微距攝影功能，用此方法可觀察其動態全過程，拍攝的視頻可以在教學中應用。

關鍵詞：過程可視化;微距攝影;乙酸;雞蛋殼

文章編號：1008-0546（2022）03x-0074-02??? 中圖分類號：G632.41??? 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.018

過程可視化是知識可視化的一個分支，知識可視化作為一種視覺表征手段，能有效促進知識的傳播與創造。過程可視化是指采用一定的方法，使看不見或看不清楚的實驗過程變得清楚可見。過程可視化的化學實驗是指利用實驗可視化手段使原本看不見、看不清的化學實驗現象變化過程變得清晰可見。首先，化學實驗為真實的實驗;再次，實驗可視化手段包括改進實驗和利用先進攝影技術輔助觀察，先進攝影技術主要有顯微攝影、微距攝影、熱成像攝影、高速攝影和延時攝影。本文通過微距攝影實現過程可視化。

一、雞蛋殼的結構

雞蛋是生活中常見的物質，被稱為“世界上最營養的早餐”，富含人體必需的蛋白質、脂肪、卵黃素、卵磷脂、維生素、鐵、鈣、鉀等營養素[1]，具有極高的營養價值。而雞蛋殼中的主要成分是碳酸鈣和蛋白質，軟殼由內層軟殼膜、氣室、外層軟殼膜、真殼、護膜構成，真殼主要由有機質（2%）和鈣鹽（98%）組成，主要以碳酸鈣形式存在[2]。雞蛋殼的結構如圖1所示，一共由三層膜和真殼構成。

二、“雞蛋殼與乙酸反應”的可視化實驗

1.實驗原理

CaCO₃+2CH₃COOH→（CH₃COO）₂Ca⁺CO₂↑+H₂O

2.實驗儀器和藥品

儀器：智能手機、手機微距鏡頭、試管架、小試管、量筒、補光燈。

藥品：雞蛋殼、乙酸（質量分數為36%）。

3.實驗步驟

搭建如圖2所示的實驗裝置，將小試管置于鐵夾上，將微距鏡頭夾在手機后置攝像頭上，打開手機錄像功能，對焦至手機屏幕出現清晰畫面，用補光燈進行補光，點擊開始錄像，用量筒量取3mL乙酸于小試管中，再加入指甲蓋大小的雞蛋殼（已剝去內層軟殼膜），至反應完全時停止錄像。

4.實驗現象描述及分析

為了便于描述，將雞蛋殼紅色一面稱為紅殼，白色一面稱為白殼，本文將反應過程人為分為4個階段，各階段的現象見圖3（a）—（n），現象描述及分析見表1。

“雞蛋殼與乙酸反應”的實驗能驗證雞蛋殼的結構以及能比較乙酸與碳酸的酸性強弱，極具生活性。雞蛋殼與乙酸反應緩慢，外層軟殼膜剝落耗時76分鐘，通過微距攝影，能捕捉到反應的動態全過程，可以觀察到氣泡產生到破裂的歷程，且能反復觀看。通過此實驗學生能自己探究雞蛋殼的結構，了解到雞蛋殼除了有兩層軟殼膜外還有一層護膜。

5.“舞動的雞蛋殼”

將拇指蓋大小的雞蛋殼掰成5小塊至于試管中，加入3 mL的乙酸，用微距攝影+延時攝影拍攝其反應過程，實驗視頻時長30秒，實際反應時間約為15分鐘，配上激昂的背景音樂，可有效調動課堂氣氛。圖4 是“舞動的雞蛋殼”教學視頻截圖，觀看視頻可用手機掃描圖5的二維碼。

三、實驗優點

（1）本實驗通過微距攝影實現過程可視化，能捕捉到肉眼觀察不到的實驗現象，獲得更直觀的感性材料，拍攝的視頻可用于教學。

（2）實驗所用的手機微距鏡頭相對于高清攝像機、顯微鏡等設備成本低廉，操作簡便，更適合在中學推廣。

（3）此實驗可作為課外拓展實驗，不僅能比較乙酸與碳酸的酸性強弱，而且學生還可以自行探秘雞蛋殼的結構，觀察氣泡從產生到破裂的過程，培養學生科學探究的能力。

（4）“舞動的雞蛋殼”可作為趣味實驗，配上背景音樂，能有效調動課堂氛圍，提高學生學習興趣。

參考文獻

[1]武書庚.雞蛋的營養價值和對人體健康的益處[J].養生大世界，2020（09）：80-81.

[2]唐海林.三種不同方法測定雞蛋殼中鈣含量的比較（中國職協2015年度優秀科研成果獲獎論文集（中冊）[A].北京：中國職工教育和職業培訓協會秘書處，2015：7.