Arduino嵌入式開發板【CAVEDU化學小教室】 pH值知多少？運用類比式酸鹼感測模組，讓滴定實驗更精準！！
炎炎夏日，小編手刀衝進公司附近的7-11，準備好好解一解身體的渴。然而，打開擺放飲料的冰櫃才發現，原來光是礦泉水就有那麼多品牌，而且許多都標榜自己是鹼性水（重點是賣得比較貴）。但是，究竟這些礦泉水是否真為鹼性呢？所以啦，今天CAVEDU化學小教室第一天開張，就是要教讀者們「酸鹼滴定實驗」，這樣就可以測量所喝的飲料，到底是酸還是鹼。
| 作者/攝影 |
撰寫：宗諭/攝影：鈺莨、pixabay |
| 材料表 |
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什麼是酸鹼滴定實驗？
酸鹼滴定實驗的主要原理，主要是利用已知濃度的鹼或酸溶液，透過滴定的方式，測量出未知濃度溶液的酸鹼值。
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圖1[/caption]
實驗會使用哪些裝置？
1.滴定管
裝酸性溶液時，多使用玻璃材質；盛裝鹼性溶液時改用鐵氟龍材質，因鹼性溶液會腐蝕玻璃。
2.錐形瓶/燒杯
為什麼用錐形瓶會更好呢？因為錐形瓶形狀上窄下寬，當滴入酸或鹼溶液時，液體比較不會噴濺至外面。若是沒有錐形瓶，亦可使用燒杯，但要特別注意液體的噴濺。
3.類比式酸鹼感測模組
在一般酸鹼滴定實驗中，會在下方的錐形瓶或燒杯中加入酸鹼指示劑，作用是當酸鹼指示劑變色時，即達到「滴定終點」，表示氫離子（H+）的ml數剛好等於氫氧根離子（OH-）的ml數，完全反用成為水。然而，在此我們使用「類比式酸鹼感測模組」，也是這次實驗的特點。當我們使用「類比式酸鹼感測模組」，便能透過開發板及筆電，更精準測量出每一段實驗時間內pH值的變化。同時，由於我們測量出的是明確的數字，所以，在記錄上會更加精準，並可作為日後實驗的參考。（若欲購買類比式酸鹼感測模組，請洽
機器人王國。）
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圖2[/caption]
4.LinkIt 7697開發板或Arduino系列開發板
主要是作為感測裝置的類比式酸鹼感測模組，必須連接至開發板，開發板再連接至電腦，才能將感測到的酸鹼值上傳至電腦進行觀測。
5.筆記型電腦
作為觀測酸鹼值之用。須在筆電上安裝好Arduino IDE，因為我們會透過這個程式，打開Serial port監測酸鹼值。
6.蒸餾水
主要用來清洗實驗器具
實驗步驟：
1.以鹼滴定酸：
- 滴定管中置入鹼液；
- 錐形瓶/燒杯中置入酸液；
- 把類比式酸鹼感測模組連接好開發板及電腦；
- 將類比式酸鹼感測模組置入錐形瓶/燒杯中的溶液；
- 觀察pH值的變化，以及當達到滴定終點pH 7時，記錄下滴定液體體積為多少。
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圖3[/caption]
2.以酸滴定鹼：
- 滴定管中置入酸液；
- 錐形瓶/燒杯中置入鹼液；
- 把類比式酸鹼感測模組連接好開發板及電腦；
- 將類比式酸鹼感測模組置入錐形瓶/燒杯中的溶液；
- 觀察pH值的變化，以及當達到滴定終點pH7時，記錄下滴定液體體積為多少。
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圖4[/caption]
實驗結果：
1.以鹼滴定酸：
記錄下滴定過程中pH值的變化，可得出類似下面的圖表：
[caption id="attachment_24918" align="aligncenter" width="800"]
圖5[/caption]
2.以酸滴定鹼：
記錄下滴定過程中pH值的變化，可得出類似下面的圖表：
[caption id="attachment_24919" align="aligncenter" width="800"]
圖6[/caption]
需要注意的事情：
- 類比式酸鹼感測模組是利用置入pH 7的穩定溶液中，進行參數校正。
- 水溫要設定。如果水溫沒有設定好，pH值會偏移。所以在進行滴定實驗時，需要準備一個比較準的溫度計。
經過這次酸鹼滴定實驗，相信讀者們對於酸鹼混合時的現象，以及當加入的鹼性液體或酸性液體體積漸多時，pH值的變化情形有更深入了解。下一次，若是有富教育意義的化學實驗，我們再跟大家分享。See you!
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