ページ3:

74
PuTai
課堂筆記
姜太安鉤
等於
H J K M A Y A J I Z Z A
沒有我也大億
減
不
5+5
totto
99-5
1+80
艹
太
#空筆記
26
普台高級中學175年國中數理登
公理
為了讓
人二吃飯+睡覺+上之土元豬
吃飯,覺
work+ play
= pig+
Cata=b+b)
it sleept
work
& = foost slap
块钱
5/api
女人什
75

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課堂筆記
abcd
14
c/d
76
Pu Tai
卦象
問題
數學不難但很亂
Z
4
0
83131

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组别
得分:
題組三(每題1分)
組別:
得分:
8
題組一(每題1分)
• 數學中的台灣地名
· 四季如春百套
●兩好球三壞球南場.
● 一生無恙 永康
■披頭四
●飯桌上少一雙筷子基隆
中
●家族共計三十六人 林口
成語中的四則運算
略知一二x三人成虎=(二)(十))計走為
九牛二虎+八面威風 =()年好合
五花八門 – 三十而立=七)(八)佳人
八面玲瓏÷心無二用=面楚歌
■ 開張大吉
新店
● 天下第一關換成(3
•老鼠當道 貓空
■我內人
■ 狼來了
洋梅
●森林之王 泰山
■ 地層下陷之
雞兔同籠
被蚊子咬>
117
( )無所有x顛(三)倒(四二朝(二)暮(四
不可()世+誓不兩立=退避F)舍

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課程
一花雙色:
凝结在布幔上的植物幾何學
講師
普台高中自然科 蔡運老師、李昕儒老師
時間
壹、實驗目的
115.07.09 13:30-17:20
本實驗旨在結合化學純化技術與空間幾何邏輯。首先利用雙
色染料植物「紅花」中黃、紅色素的溶解度差異,透過水洗分離出
「微量非水溶性紅色素;並運用酸鹼值(pH值)控制,以鹼液溶解
抽離、再加酸調節使色素沉澱並固著於纖維上。同時,實驗結合傳
統物理防染技術,引導學生利用棉線綁紮阻絕染液滲透,並透過織
物的軸對稱、點對稱與平移等摺疊幾何邏輯,設計出具數學規律的
圖騰,藉此深化對物質分離、酸鹼反應與幾何空間概念的跨領域實
踐。
貳、實驗原理
第一部份:黃色素與紅色素
本實驗主要利用紅花中兩種主要色素成分——紅花紅色素(Carthamin)與紅花黃色素(
Yellow)在「溶解度」、「酸鹼敏感度」上的巨大差異,來進行色素的分離與織物染色。
46
1. 溶解度差異與色素分離(水洗階段)
.
.
(Sam
紅花花瓣中含有多數的黃色素(約20%~30%)與微量的紅色素(僅約0.3%~0.6%)!
紅花黃色素(以HSYA為主): 分子式為C27H32O16,屬於查耳酮類苷,
多親水基團而極易溶於水。
因分子式
紅花紅色素: 分子式為CasH2O22,屬於雙查耳酮類化合物,結構較大,不溶於水,
溫酸性溶液。
利用此物理性質差異,實驗第一步透過大量清水揉搓洗滌,可將絕大部分的黃色叔
隨水帶走,留下不溶於水的微量紅色素於花渣中,完成初步純化。
2. 酸鹼互變與固著機制(鹼發與酸沉)
PuTai
紅花紅色素分子的共軛雙鍵系統對環境的pH值具有高度敏感性,其溶解度會隨酸給)
變而產生可逆變化:
(1) 鹼解抽離(pH>9)
當加入碳酸鈉等稀鹼水時,紅色素分子中的酚羥基(-OH)會發生去質子化(解繳出
H'),形成帶負電荷的離子。此時分子結構改變,顏色轉變為橙黃或紫橙色,並轉為
於鹼水的狀態,成功將紅色素從小麥狀的花渣中抽離出來。
(2) 酸沉固著(pH<7)
將欲染色的布料浸入該鹼性染液後,加入冰醋酸酸將溶液中和並調節至酸性,將P所
制在 5-6 之間。此時,紅色素重新質子化(結合H'),恢復成不溶於水的鮮紅色固原

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普台高級中學115年國中數理餐
態。此沉澱反應讓紅色素分子微粒在布料纖維隙縫中析出,進而牢牢固著在纖維上,完
成顯色與染色。
(3)氧化還原與天然色素的保存
在生物體內,黃色素在前驅物狀態下,可經由酶催化與空氣氧化,脫氫聚合轉變為紅色
素。然而,純化後的紅花紅色素對光照與空氣中的氧氣極為敏感,其核心的查耳酮共軛
結構易受光氧化破壞,導致織品逐漸褪色、轉黃,這也是天然紅花染織品在保存上面臨
的化學特性。
紅花紅與紅花黃之特性對比總結
特性
紅花紅色素(Carthamin)
紅花黃色素(Safflower Yellow)
主要化學式
C43H42022
C27H32016
水溶解性
不溶(僅溶於鹼水)
極易溶
酸性環境
(pH<7)
呈現穩定的鮮紅色固體
呈現穩定的黃色溶液
鹼性環境
(pH>9)
轉變為橙黃色/紫紅色並溶解
顏色加深為深黃色/橙色
氧化反應
易受光氧化破壞而褪色/轉黃
經酶催化/空氣氧化可聚合成紅色素
古法應用
用於染紅布(真紅)、製作高
檔唇脂/胭脂
洗滌下來的黃水可用於染黃色布料
第二部份:固色化學
100%
因分子
1. 黃色素為何要加明礬(金屬螯合機制)
第一道提取出的黃色素(Safflower Yellow)屬於高水溶性物質,且其分子量小、與水分
子的親和力遠大於布料。由於植物棉纖維(纖維素)的化學結構缺乏能與黃色素強力結合的
活性官能基,
☆,若不進行固色處理,色素分子僅能以外圍微弱的電性或物理孔隙鬆散地附著於
纖維表面,一經下水洗滌便會再次溶解於水中而徹底褪色。實驗中加入明礬(鉀明礬),主
要是利用其在水中水解後釋放出的帶正電鋁離子充當「化學橋樑」。在加熱煮染過程中,纖
維孔隙受熱擴張,鋁離子會與黃色素分子的多齒配位基,以及棉纖維表面的羥基(-OH)共
同發生螯合作用(Chelation)。這種配位鍵結將原本親水的游離色素轉化為穩定的、不溶於
水的超分子配合物,從而將黃色牢牢鎖在纖維內部。
2. 紅色素為何不用媒染劑(鹼溶酸沉機制)
相較於黃色素,第二道的紅色素(Carthamin)在化學本質上屬於大分子、高度共軛的
查耳酮類衍生物,具有極度不溶於水與酸的物理特性。紅色的固色機制完全不依賴金屬離子
搭橋,而是利用酸鹼值(pH值)控制溶解度狀態的轉變。在鹼性環境(加小蘇打)下,紅
色素分子因失去質子而帶負電,呈現短暫溶解的游離狀態,此時微觀下的色素溶液會隨著水
分滲透並鑽入棉纖維因吸水而膨脹的晶格網狀孔隙中;當後續分次加入醋酸或檸檬酸,將溶
47
化(解版
色,並轉為
郵性,將P/
鮮紅色固情

ページ8:

48
液環境調至弱酸性(pH5-6)時,紅色素分子重新獲得質子,會瞬間由
為固體微粒。這種劇烈的相變化發生在纖維孔隙內部,凝聚變大的紅色素微
地「卡死」並嵌在網狀結構中(結構嵌合),再加上大分子平面與纖維素之
力與多點氫鍵,便足以抵抗日常洗澡,因此完全不需要額外添加金屬媒染劑
紅花黃染與紅染的物理化學行為做一個的對比:
紅染(紅花紅素)
特性
黃染(紅花黃素)
溫度需
束
高溫(80-90°C):用來膨脹纖維、促進
破壞。
常溫(20-30°C):保護色素统填
離子螯合。
固色原
化學鍵結:利用氫鍵與金屬配位鍵(媒
物理沉澱:利用「
析出結晶。
鹼溶酸沉」在情
理
染)。
參、
實驗步驟
階段一:高溫固色黃染
、收集黃色染劑
1. 封裝紅花:稱取適量乾燥紅花,放入細網紗布袋中,紮緊袋口,
2. 多級逆流萃取:
二、
PuTai
。
0
0
。
將花袋置於盛有常溫水的盆中,水面剛好浸沒花袋。
防止花渣外漏。
用手大力揉搓花袋,使水溶性黃色素迅速溶出,此時水分會呈現濃郁的亮黄色、
將第一道濃黃汁倒入獨立的染鍋中備用。
盆中重新加入清水,重複上述揉搓步驟3-4次。直到擠壓花袋流出的水「幾乎」
色」,代表黃色素已徹底釋出。
3. 保留殘渣:將榨乾後的紅花殘渣妥善留存,作為後續紅染實驗的原料。
加熱煮染與明礬固色(高溫操作)
1.調配媒染液:於精確計量的清水中,加入布料乾燥重量3%-5%的明礬粉末,攪技
全溶解。
2. 預媒染(布料前處理):將洗淨且微濕的棉布完全浸入明礬水中。開火加熱至80°C.
(微沸狀態),維持煮染20分鐘,促使鋁離子充分擴散並吸附至棉纖維中。隨後撈!
料,輕微擰乾(不可完全脫水)。
3. 入色煮染:將預媒染後的濕布,立刻投入收集好那鍋黃汁染鍋中。
4. 恆溫控制與攪拌:開火將染鍋加熱至85℃左右,恆溫維持30分鐘。過程中須使用
拌棒或鑷子不斷翻動布料,確保纖維各處與色素接觸機率均等,避免因局部受熱不均
色素沉降產生色斑。
5. 後處理:撈出布料,待其自然降溫後,使用大量清水輕柔漂洗,洗去表面未結合的洋
色。確認排水澄清後,將布料平整掛於陰涼通風處陰乾,即完成黃染固色。

ページ9:

階段二:常溫酸鹼紅染
二、
三、
四、
鹼劑釋放紅色素(溶解):常溫操作約15 分鐘。
普台高級中學115年國中數理登
將紅花渣紗布袋放入盆中,加入剛好浸過花袋的常溫水。加入適量蘇打粉,攪拌均勻,
將溶液調至pH 10 - 11(鹼性)。
用手用力揉搓花袋,你會發現原本淡色的花渣,瞬間釋放出紅褐色液體。這就是溶解在
鹼液中的紅色素。將花袋徹底榨乾後撈出,這盆深色鹼液即為「紅染基底」。
、布料吸附(常溫浸染):常溫浸泡,約20分鐘。
將準備好的濕布放入這盆深紅褐色的鹼液中,充分翻動攪拌,讓纖維均勻吸收。
酸沉顯色與固色(重頭戲):關鍵固色步驟!。
將布料留在盆中,開始緩慢、分次加入3%醋酸,並持續攪拌布料。
當一邊加酸、溶液的pH值逐漸下降通過中性(pH7),並進入弱酸性(pH4-5)時,奇蹟
就發生了(請使用廣用指示劑檢驗pH範圍):不溶於酸的紅色素會瞬間「析出(沉澱)」,並
且牢牢地咬住纖維。布料會在一兩分鐘內從暗褐色瞬間轉變為明亮的「紅色」。
清水漂洗與陰乾:最後處理。
將染好紅色的布料撈出,用清水輕輕漂洗2-3次,洗掉表面沒染實的浮色。
紅色素非常怕高溫與強烈紫外線,因此絕對不能脫水烘乾,也不能在太陽下曝曬。請將布料
平整地掛在陰涼通風處自然陰乾。
亮黃色:
肆、
染布的幾何探討
至80℃
。隨後持1
一、想想看,這些染布美妙的染紋是如何形成的?
黑中須使用
受热不均
結合的洋
49

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二、公布答案
三、綁染方法
50
Pu Tai
用冰棒棍及吸管作為工具,皆能染出圓形的圖案
橡皮筋綁染的圖案是一團白白的——

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課堂筆記
普台高级中平115年國中數理登
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$4
J
80-90°
pomn
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