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趣味化学人造冰山

我们知道水要变成冰,温度一定是在0℃以下。站在冰山上必定会被冻得瑟瑟发抖。然而王爷爷居然能在炎热的夏天造出冰山来,而且“冰山”的温度居然有50多摄氏度。你觉得奇怪吗?想不想知道王爷爷是怎么造出来的?那就让我们一起去看看是怎么回事吧。来到王爷爷的院子里,只见王爷爷正往一个小锅中加入少量的水,然后将它放在电磁炉上小火加热。王爷爷在锅中不断地加入“盐”,然后用筷子不断地搅动,一边搅动一边又加入“盐”,直到加入的“盐”不再溶解为止。这时,王爷爷将熬好的“盐”溶液倒入一个干净的玻璃杯中,盖上盖子,稍稍冷却一会儿后就把它放入冰箱的冷藏室中。过了一会儿,王爷爷从冰箱中取出了玻璃杯,又拿出了一个酒杯和一个盘子,先慢慢地把一些溶液倒进酒杯中,然后用手指轻轻地触摸酒杯中的液面。“啊!”随着我们的一声惊呼,奇迹出现了。只见酒杯里的“水”瞬间变成了“冰块”。不等我们反应过来,王爷爷又将玻璃杯中的溶液,慢慢地倒入盘中,“哇!”伴随着我们惊讶的叫声,也是在瞬间一座“冰雕”就产生了,随着王爷爷不断地倒入溶液,“冰雕”迅速地长大、蔓延,逐渐地一座小“冰山”真的形成了。王爷爷又随手拿出了一个温度计,插入“冰山”中,我们都凑过去想看看“冰山”的温度。咦!太神奇了,冰山的温度居然有50多摄氏度。大家都张大了嘴,不知说什么了。王爷爷不紧不慢地问:“奇怪吧?想知道是为什么吗?”我们大家都连忙点头。化学揭秘其实,王爷爷往小锅中加的“盐”并不是我们在生活中的食盐,而是一种化学药品——醋酸钠晶体(CH3COONa·3H2O),它的外形看似像我们所吃的食盐。王爷爷一边加热,一边加入醋酸钠是为了配制醋酸钠的饱和溶液。把配制好的醋酸钠饱和溶液放入冰箱中,是为了让饱和溶液形成过饱和溶液。溶液中晶体的析出,是由于饱和溶液在温度的降低过程中,溶解度降低,一些溶质析出,形成微小的粒子,其他的溶质就以它为核心而析出来形成晶体。这样的核心我们称为“晶核”。过饱和溶液存在的原因,是由于溶质不易在溶液中形成结晶中心(晶核)。过饱和溶液处于不平衡的状态,是不稳定的。若在这种溶液中加入一小粒溶质(或振动),则溶液中的过量溶质就会析出而成为饱和溶液,转化成为稳定的状态。王爷爷用手指触摸酒杯中的饱和溶液,使酒杯中的溶液结晶的原因是他事先在手指头上沾了一小粒醋酸钠晶体,在触摸的时候,晶体接触到溶液,形成“晶核”而引起醋酸钠的过饱和溶液中的醋酸钠溶质析出,使酒杯中的溶液“结冰”。在王爷爷往盘子中倾倒醋酸钠过饱和溶液前,就先在盘子底部抹上了一些醋酸钠晶体,只是我们没有看见而已。在饱和溶液倾倒进去时,饱和溶液接触到晶体,有了“晶核”,醋酸钠溶质就立刻析出来,析出来的晶体又成为新的“晶核”。随着溶液的进入,“冰山”就慢慢长大了!化学小贴士1.什么是饱和溶液?在一定温度下,向一定量的溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得的溶液叫做饱和溶液。2.什么是过饱和溶液?一定温度、压力下,当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度,而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象,此时的溶液称为过饱和溶液。把高温饱和溶液急速冷却,就有机会形成过饱和溶液。3.什么是晶核?在结晶过程中新晶体生长的核心。现在大家明白了“冰山”形成的原理了吧!只是大家要清楚,变好这个魔术要注意一些关键点哟!本魔术的注意事项(1)装饱和溶液的玻璃杯一定要干净,若有微小的固体微粒存在都会形成“晶核”而使醋酸钠析出,使魔术失败,这就是王爷爷在装饱和溶液的玻璃杯上盖盖子的缘故。(2)在倾倒溶液时,也要小心,不能用力地晃动,否则也会使溶液结晶。这也是王爷爷慢慢倾倒溶液的原因。我们做实验时,有时本该有沉淀析出,却没有出现沉淀时,老师常常会让我们用玻璃棒摩擦试管壁,通过摩擦,一会儿沉淀就会出现了。其原因是由于在摩擦的过程中有微小的玻璃颗粒进入到过饱和溶液中,形成“晶核”而使沉淀析出。


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