結晶聖誕樹

科學原理：

首先，先給大家介紹幾個概念和原理。

第一個概念，什麼是懸濁液？懸濁液中的固體顆粒直徑大於100 nm，不溶於或部分溶於液體，處於一種「析出」的狀態。

然後我們來了解一下毛細現象。它是指液體在細管狀物體內側，由於內聚力與附著力的差異、克服地心引力而上升的現象。越細的管，液面彎曲程度越大，水面上升越高

還有一個我們經常遇到的蒸發，也就是水由液態或固態轉變成氣態，逸入大氣中的過程。蒸發速度受到溫度、表面風速和液體表面積的影響。溫度越高、表面風速越大、液體表面積越大，蒸發速度越快。蒸發過程就是水分子從排列緊密的液態中進入空氣。

對應的結晶過程我們也需要了解一下，溶液中的溶質以晶體的形式析出，這一過程叫結晶。結晶過程可分為晶核生成（成核）和晶體生長兩個階段，兩個階段的推動力都是溶液的過飽和度（溶液中溶質的濃度超過其飽和溶解度之值）。

在帶大家一起種聖誕開花樹這個小實驗中，我們用的神奇水就是一種懸濁液。一般是通過食鹽、漂白粉和沸水製造出來的。食鹽溶於水，而漂白粉與沸水反應會產生不溶於水的碳酸鈣。當把「紙樹」放入這種懸濁液中的時候，液體會帶著其中的漂白粉顆粒以及食鹽離子通過「毛細作用」進入「紙樹」中，並直達「樹冠」。

 

由於「紙樹」的表面積很大，因此會發生較快的蒸發過程，使「紙樹」上的水分子逐漸進入到空氣中。當水分子跑掉之後，「紙樹」上剩下的就是食鹽和漂白粉了。在蒸發過程中，食鹽以漂白粉顆粒為「核心」（結晶核），慢慢形成食鹽晶體，析出「紙樹」表面，從而發生聖誕紙樹開花的神奇現象。