歡迎來到地球：你的化學探險之旅！
哈囉各位同學！歡迎來到「地球的化學世界」單元的學習筆記。想想我們身邊的世界——腳下的岩石、鹹鹹的海洋、你呼吸的空氣。這一切都是由化學物質組成的！在這個章節裡，我們會扮演化學偵探。我們會學習如何辨識在岩石和海洋中常見的一些物質，然後探索化學家如何運用超正嘅技術來分離混合物，並從中取得純淨、有用嘅物質。這點超級重要㗎，因為無論係我哋薯片上嘅鹽，定係純淨嘅飲用水，都係透過呢啲方法得嚟嘅。快啲開始啦！
第一部分：重溫基礎 – 快速回顧
唔使擔心你可能忘記咗一啲基本概念！呢度有個簡單又快捷嘅溫習，幫你快速進入狀態。理解呢啲基本概念，係掌握呢個單元其餘部分嘅關鍵嚟㗎。
元素、化合物與混合物
想像你有一碗樂高積木。
• 元素：就好似一堆淨係得紅色嘅樂高積木。你無法將佢哋分解成更簡單嘅物質。(例如：氧、鐵、鈣)
• 化合物：當你將唔同顏色嘅積木以固定嘅方式拼砌埋一齊，組合成一件特定嘅嘢，好似一架小汽車咁。呢啲積木係經過化學鍵合嘅。(例如：水 ($$H_2O$$)、鹽 (NaCl)、碳酸鈣 ($$CaCO_3$$))
• 混合物：呢個就係你將一堆唔同嘅積木同埋已經砌好嘅樂高車仔，全部掉入一個大箱裡面。佢哋只係混合埋一齊，但並無化學結合。你可以輕易將佢哋分開。呢個就係我哋會學習點樣分離嘅對象！(例如：海水 (鹽、水同其他礦物質嘅混合物)、岩石 (唔同礦物嘅混合物))。
溶液：溶解的奧秘
當你將鹽溶喺水入面，佢好似消失咗咁！你就製成咗一個溶液。
• 溶質：被溶解嘅固體。(例如：鹽)
• 溶劑：用嚟溶解嘅液體。(例如：水)
• 溶液：溶質溶解喺溶劑中形成嘅最終混合物。(例如：鹽水)
• 飽和溶液：喺特定溫度下，無法再溶解更多溶質嘅溶液。佢已經「滿」晒啦！
第二部分：地球的寶藏 – 岩石與礦物
地殼就好似一個巨大嘅化學寶庫。我哋以礦物嘅形式搵到呢啲化學物質，而呢啲礦物組合埋一齊就形成咗岩石。
岩石同礦物係乜嘢？
• 礦物係天然存在、具有特定結構嘅固態化合物。你可以將佢哋想像成純淨嘅原材料。
• 岩石就係一種或多種唔同礦物嘅混合物。佢哋就好似用唔同材料製成嘅蛋糕咁。
你需要認識一種好重要嘅礦物，就係碳酸鈣 ($$CaCO_3$$)。
碳酸鈣：岩石界嘅巨星
呢種化合物周圍都搵到！佢有唔同嘅形態，但都係同一種化學物質嚟嘅。
• 石灰岩：一種常見嘅岩石，用於建築，製作水泥。
• 大理岩：一種美麗、較硬嘅岩石，由石灰岩喺地球深處受熱同擠壓形成。用於雕塑同華麗嘅地板。
• 粉筆 (白堊)：一種柔軟、白色嘅岩石，由微小海洋生物嘅化石殼組成。冇錯，就係黑板上用嗰隻！
你知唔知？
英國著名嘅多佛白崖，幾乎完全由數百萬年前生存嘅微觀海洋生物所形成嘅白堊組成！
碳酸鈣嘅測試
我哋點樣證明一塊岩石係石灰岩呢？我哋會做兩個簡單嘅測試！
1. 測試碳酸根部分 ($$CO_3^{2-}$$)：
碳酸鹽會與酸反應，產生二氧化碳氣體。我哋可以測試呢種氣體。
• 步驟 1：將幾滴稀鹽酸加入一小塊岩石上。
• 觀察：你會見到氣泡 (冒泡)！呢度有氣體產生緊。
• 步驟 2：為咗證明產生嘅氣體係二氧化碳，將佢通入石灰水 (氫氧化鈣溶液) 中。
• 陽性結果：石灰水會變渾濁或呈乳白色。呢個就係二氧化碳嘅經典測試！
文字方程式係：
碳酸鈣 + 鹽酸 → 氯化鈣 + 水 + 二氧化碳
2. 測試鈣離子部分 ($$Ca^{2+}$$：)
我哋會用火焰試驗。唔同嘅金屬離子燃燒時會發出唔同、好靚嘅顏色。
• 步驟 1：將潔淨嘅鐵線環 (通常係鎳鉻或鉑) 浸入濃鹽酸，然後再沾取少量岩石粉末樣本。
• 步驟 2：將鐵線環放入本生燈火焰最熱嘅部分。
• 陽性結果：如果係鈣，你會見到磚紅色火焰！好靚㗎！
岩石與礦物嘅重點歸納
岩石係礦物嘅混合物。石灰岩、大理岩同粉筆都係碳酸鈣呢種礦物嘅唔同形態。我哋可以透過加入酸 (測試碳酸根) 同火焰試驗 (測試鈣離子) 嚟測試佢。
第三部分：化學家的工具箱 – 分離技術
好啦，到戲肉啦！大多數有用嘅物質都以混合物形式存在，好似海水裡面嘅鹽，或者沙同鹽混合埋一齊咁。為咗得到我哋想要嘅純淨物質，我哋就需要將佢哋分離。所有呢啲方法都係物理變化嚟㗎——唔會有新嘅物質形成！
過濾法：篩選術
呢個可能係最簡單嘅技術。想像一下好似用篩篩走麵粉裡面嘅粒粒，又或者用隔篩隔開意粉嘅水咁。
• 幾時用：用嚟分離不溶於水嘅固體 (唔會溶解嘅固體) 同液體。
• 經典例子：將沙同水分離。
過濾法一步一步嚟：
1. 攞一張濾紙，將佢摺成圓錐形。
2. 將圓錐形濾紙放入漏斗中，然後將漏斗放喺燒杯或錐形瓶上方。
3. 將你嘅混合物 (例如：沙水) 慢慢倒入濾紙裡面。
4. 液體 (水) 會穿過濾紙上微小嘅孔隙，並收集喺燒杯中。呢個收集到嘅液體叫做濾液。
5. 固體 (沙) 因為太大而無法穿過，會被困喺濾紙裡面。呢個被困住嘅固體叫做濾渣。
快速回顧小貼士
過濾法適用於：不溶固體 + 液體
你會得到：濾渣 (固體) 同濾液 (液體)。
結晶法：製備純淨晶體
呢種方法非常適合用嚟從已溶解嘅物質中獲取純淨嘅固體樣本。佢比單純將所有水煮乾要溫和得多。
• 幾時用：用嚟分離可溶於水嘅固體 (會溶解嘅固體) 同溶劑，特別係當固體可能會被過高溫度損壞嘅時候。
• 經典例子：從溶液中獲取純淨嘅硫酸銅(II) 晶體。
結晶法一步一步嚟：
1. 將溶液放入蒸發皿中，輕輕加熱，將部分溶劑煮走。目標係令溶液變得更濃縮。
2. 繼續加熱，直到溶液變得飽和。要檢查係咪飽和，可以將玻璃棒浸入溶液中，然後取出冷卻。如果玻璃棒上形成細小晶體，就代表準備好啦！
3. 熄火，讓蒸發皿慢慢冷卻。唔好心急呢個步驟呀！
4. 當溶液冷卻時，固體嘅溶解度會降低，並開始形成純淨、靚仔嘅晶體。
5. 晶體冷卻後，你可以用過濾法將佢哋同剩餘嘅液體分離。
6. 用少量冷嘅蒸餾水清洗晶體，然後讓佢哋風乾。
要避免嘅常見錯誤
唔好將溶液煮到完全乾晒！如果你加熱太多，只會得到粉末，而唔係靚嘅晶體。對於某些化學物質嚟講，強烈嘅加熱亦會導致佢哋分解。
蒸餾法：回收液體
如果你想保留液體溶劑而唔係固體點算呢？又或者你兩種都想保留？咁你就需要蒸餾法啦！
• 幾時用：用嚟分離液體溶劑同已溶解嘅溶質。
• 原理：佢嘅原理係溶劑同溶質有非常唔同嘅沸點。水嘅沸點係100°C，但鹽嘅沸點超過1400°C！
• 經典例子：從海水中獲取純淨嘅水 (呢個過程叫做海水淡化)。
蒸餾法一步一步嚟：
1. 將混合物 (例如：海水) 喺蒸餾瓶中加熱。
2. 水達到沸點 (100°C) 並變成蒸氣，將鹽留下。(呢個係蒸發過程)。
3. 蒸氣上升並進入一個叫做冷凝管嘅裝置。冷凝管有一個冷卻外套，有水不斷流經。
4. 當熱蒸氣接觸到冷凝管冰冷嘅內表面時，佢會冷卻並變回純淨嘅液態水。(呢個係冷凝過程)。
5. 純淨嘅液態水會滴落並收集喺燒杯中。呢種純淨、收集到嘅液體叫做餾出液。
分離技術嘅重點歸納
呢啲技術係根據溶解度同沸點等物理性質嚟分離混合物。過濾法用嚟分離不溶於水嘅固體。結晶法用嚟獲取純淨嘅可溶性固體。蒸餾法則用嚟獲取純淨嘅液體溶劑。
第四部分：按需要選擇合適方法
喺考試入面，你可能會被要求選擇分離特定混合物嘅最佳方法。唔使驚！只係問自己兩個問題就得㗎啦。
問題一：固體係咪溶解咗喺液體入面？
• 否 (佢係不溶於水嘅固體，好似沙喺水入面咁)：答案永遠都係過濾法。
• 是 (佢係可溶於水嘅固體，好似鹽喺水入面咁)：咁就去問題二！
問題二：你想保留啲乜嘢？
• 「我想從溶液中得到純淨嘅液體。」
答案係蒸餾法。(例如：從墨水中獲取純水)。
• 「我想從溶液中得到溶解咗嘅固體。」
你有兩個選擇：
→ 使用結晶法，如果你想要高純度嘅晶體，或者固體對熱敏感。呢個通常係從溶液中獲取固體嘅最佳答案。
→ 你都可以使用蒸發法 (加熱直到所有液體蒸發)，但呢個方法比較粗略，只會得到粉末，而且有分解固體嘅風險。
最終總結表格
技術
過濾法
結晶法
蒸餾法
蒸發法
分離...
不溶固體與液體
可溶固體與溶劑
溶劑與可溶固體
可溶固體與溶劑
以獲取...
固體 (濾渣) 和液體 (濾液)
純淨嘅晶體固體
純淨嘅液體溶劑 (餾出液)
單獨嘅固體 (粉末狀)
就係咁多！你已經學識點樣辨識地球上嘅一啲主要物質，以及化學家點樣巧妙地將佢哋分離。記得練習繪畫過濾法同蒸餾法嘅裝置圖，同埋試吓諗多啲現實生活中嘅例子。你一定得嘅！