關鍵概念
化學
物理
反應
表面積
介紹
你知道麵粉會爆炸嗎？幸運的是，這不會在你的廚房檯面上自發發生，而是隻有在條件合適的情況下才會發生。你需要非常細的麵粉粉末才能引起爆炸。事實上，任何以粉塵雲形式分散在空氣中的固體易燃材料，如果接觸到火焰都會爆炸（這就是為什麼在穀物粉塵量大的地方，如儲存設施中，必須格外小心）。這是為什麼呢？這與固體材料的粒徑有關，粒徑決定了化學反應發生的速度。在這個活動中，你可以親自嘗試一下——跳過爆炸，而是創造一個大的氣泡！
背景
有些化學反應發生得非常快（想想醋和小蘇打），而另一些則需要很長時間（例如金屬生鏽）。在包含固體作為反應物之一的化學反應中，你實際上可以透過改變與液體或氣體反應的固體的大小來改變反應速率。這是如何運作的呢？為了發生化學反應，反應物分子或原子需要相互碰撞。這隻能發生在固體的表面，因為所有被困在固體內部的分子在遇到其他反應物的分子之前都無法反應。但是，如果你將相同的材料分解成更小的碎片，就會有更多的表面積暴露出來，可以與其他組分相互作用——從而使化學反應發生得更快。
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以易燃材料（如麵粉）為例：如果你加熱一塊麵粉，它根本不會燃燒，或者會以受控的方式緩慢燃燒，因為只有有限的表面積可以與空氣中的氧氣反應。然而，同樣的易燃材料如果以細粉末的形式分散到空氣中，就會有更大的表面積暴露在空氣中，如果被點燃，就會發生快速爆炸。增加反應物的表面積不僅會增加可用於反應的材料量，還會增加反應速率。在這個活動中，你將透過測量不同型別化學反應的速率來演示這種效果：碳酸氫鈉從泡騰片劑在水中的溶解。
材料
泡騰片劑（至少四片）
一張紙
勺子
四個透明的 12 盎司（或更大）的飲水杯
量杯
茶匙
自來水
秒錶
筆
準備工作
從包裝中取出四片泡騰片劑。小心不要弄碎它們，因為藥片非常脆。
現在把一整片泡騰片劑放在一邊。
拿起第二片藥片，將其掰成兩半，然後將兩半放在一邊。
拿起第三片藥片，將其均勻地掰成四份。首先，將其掰成兩半，然後再次將兩半掰成兩部分。將所有四塊放在一邊。
拿起第四片藥片，將其研磨成粉末。為此，將要研磨的藥片放在一張乾淨的摺疊紙內。將摺疊的紙放在堅固的表面上，用勺子小心地將藥片壓碎成粉末。將粉末摺疊在紙中並放在一邊。
使用量杯向四個杯子中的每一個加入約 250 毫升（約 8 盎司）的自來水。每個杯子中的水溫應相同。
步驟
取一個裝有自來水的杯子和一整片泡騰片劑，放在你面前。
拿起整片藥片，將其舉在水面上方。
準備好你的秒錶。
將整片藥片放入水中，同時啟動秒錶。藥片接觸水後會發生什麼？你能看到化學反應發生嗎？
用茶匙輕輕地、穩定地攪拌水。仔細觀察水中的藥片。你注意到藥片有什麼變化嗎？你認為正在發生什麼反應？
一旦藥片的所有固體物質都溶解在水中，化學反應完成，停止秒錶並將反應時間寫在一張紙上。反應花了多長時間？你認為這個反應是快還是慢？
取一杯新的水，這次取你掰成兩半的泡騰片劑。
拿起藥片的兩塊，將它們舉在水面上方。你認為與整片藥片相比，當你把兩塊藥片放入水中後會發生什麼變化？
重置你的秒錶並準備好。
將藥片的兩塊都放入水中，再次啟動計時器。與整片藥片相比，你看到水中發生相同的反應嗎？
再次，輕輕攪拌水，觀察兩塊藥片如何在水中溶解。你看到形成的氣泡更多還是更少？你認為這個反應會比整片藥片更快還是更慢完成？
一旦所有固體藥片物質完全消失，氣泡停止形成，停止秒錶並記錄反應時間。與整片藥片相比，反應時間改變了嗎？這個反應是更快還是更慢？你認為這是什麼原因？
用剩下的兩個杯子，對你掰成四塊的泡騰片劑和你研磨成粉末的藥片重複新增泡騰片劑的步驟。你觀察到水中發生的化學反應有任何變化嗎？與其他藥片相比，這些藥片溶解的速度是快還是慢？你注意到反應時間和藥片大小之間有任何關聯嗎？
拓展：你能想到其他化學反應，可以用來測試反應物之一的表面積如何影響與水的反應速率嗎？想想你廚房裡其他以不同大小和形式存在的成分，例如糖晶體、糖塊或糖粉。對於這些物質，會觀察到相同的效果嗎？
拓展：還有哪些其他因素可以改變化學反應的速率？重複這個活動，但只使用整片泡騰片劑，這次改變你溶解藥片的水的溫度。你認為溫度會如何影響反應速率？與冷水相比，藥片在熱水中會溶解得更快還是更慢？
觀察和結果
你是否發現藥片粉末比整片藥片溶解得快得多？你在所有試驗中可能觀察到的是，一旦你將泡騰片劑放入水中，就會產生劇烈的氣泡。泡騰片劑由阿司匹林、檸檬酸和碳酸氫鈉製成。當碳酸氫鈉溶解在水中時，它與檸檬酸中的氫離子反應，形成二氧化碳。由於二氧化碳是氣體，它在水中形成氣泡，你可以在表面看到泡沫。
你投入水中的藥片碎片越小，起泡和冒泡現象可能越明顯。同時，你可能注意到整片藥片溶解時間最長，而藥片粉末溶解得非常快。這是因為藥片碎片越小，可與水反應的藥片表面積就越大，正如你所觀察到的，這導致泡騰片劑更快地崩解。
清理
將溶解了泡騰片劑的水倒入水槽。
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