今天化學姐給大家整理了33個精彩的化學原理動圖。今天又是愛上化學的一天啊~
1 . 硫氰酸汞分解（「法老之蛇」）
原理：硫氰酸汞受熱分解，部分產物燃燒。
2Hg(SCN)2→ 2HgS + CS2 + C3N4
CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2
2C3N4 → 3(CN)2 + N2
花絮：硫氰酸汞於1821年由德國人合成，之後不久它燃燒的特殊現象就被發現。很長一段時間裡作為一種焰火在德國出售，但是最終因為多例小孩誤食而中毒的事故被禁止。
錄製者：ChemToddler
危險：高。汞化合物有毒，反應產生的硫化汞、二氧化硫和氰氣也有毒。沒有通風櫥和專業人士指導，切勿自行嘗試！
2 . 火柴燃燒
原理：火柴頭包含紅磷、硫和氯酸鉀。擦火柴時產生的熱量使紅磷和硫燃燒、氯酸鉀分解出氧氣輔助燃燒。
花絮：最早的摩擦式火柴頭上只有硫，1826年英國化學家約翰·沃克首先使用了氯酸鉀，但他的火柴非常危險，經常有火球掉下去把衣服和地毯點著。
錄製者：UltraSlo
危險：很低，但請勿給小孩火柴玩，可能造成火災。
3 . 氫氣遇到火
原理：氫氣易燃易擴散，在空氣中可以爆炸式燃燒。
花絮：興登堡號飛艇的下場就是這一幕的放大版。
錄製者：Prf Slo & Dr Mo
危險：中。由於爆炸可能傷人，請像圖中那樣遙控點燃。
4.汞和鋁鏽
原理：鋁是高度活潑的金屬，但是表面的氧化鋁層阻止了它和空氣中氧氣完全反應。而汞會破壞這一保護層，使得鋁迅速「生鏽」。
這是一段延時攝影。該過程真實長度約半小時。如果畫面下移，你會看到底下有一大堆鋁鏽粉末。
花絮：這是飛機上嚴禁攜帶水銀的原因之一。有傳說稱二戰時一些美軍突擊隊員會攜帶汞用來破壞德國飛機。
錄製者：Theodore Gray
危險：中低。汞單質有毒，不可食用，請在空氣流動通暢的地方實驗以免汞蒸汽中毒。
5.鐵棒與硫酸銅
原理：將除鏽處理後的鐵棒放入硫酸銅溶液中，鐵單質比銅更加活潑，置換出來的銅形成漂亮的鬆散沉澱。
溶液原本是藍色的（水合銅離子顏色），隨著反應進行，藍色逐漸變淡。
花絮：銅離子本身並沒有藍色，無水硫酸銅是白色粉末。水溶液中藍色的是六水合銅離子。
錄製者：DizzyCtube
危險：低。銅溶液有毒，不可食用。
6.氣體點燃
原理：燃燒需要可燃物和氧氣接觸，狹窄的瓶口使得氧氣只能逐漸進入，燃燒面逐漸下移。
錄製者：FabianOefner
危險：中高。可燃氣體處理不當極易導致爆炸。
7.燃燒的鎂投入水中
原理：常溫下鎂與水其實就可以反應，但除非是鎂粉，否則速度很慢。高溫時二者會劇烈反應生成氧化鎂和氫氣。氫氣繼續燃燒，和燃燒的鎂一起產生炫目的光影效果。
花絮：這個反應是日本設計的一種試驗性發動機的基本原理。鎂和水反應生成的氧化鎂在雷射的作用下重新分解成鎂單質和氧氣，整個反應只消耗水，而雷射則由太陽光提供動力。不過這一發動機投入使用似乎還很遙遠。
錄製者：Periodic Videos
危險：中。鎂燃燒時高溫，遇水劇烈反應可能濺出紅熱液態鎂導致燙傷。
8.丙酮「溶解」泡沫塑料
原理：淺淺一層丙酮並不能真的把整塊泡沫塑料「溶解」，實際上它只是溶解了聚苯乙烯的長鏈，讓泡沫塑料裡的大量空氣逃逸出去。但是，長鏈交聯的地方丙酮無能為力，所以碗底部還會剩下殘存的聚苯乙烯。
花絮：502膠滴到泡沫塑料上發生的事情與此類似。
錄製者：Barrett
危險：低。丙酮有一定毒性和揮發性，應在通風處實驗，勿飲用。
9.血液和過氧化氫
原理：血液中有高效的過氧化氫酶，能夠催化過氧化氫分解為水和氧氣，大量氧氣形成泡沫效果。
花絮：過氧化氫酶是一種非常常見的酶，幾乎所有好氧生物體內都有發現。在細胞內它的主要作用是催化活性氧成為氧氣，阻止它破壞細胞。過氧化氫酶也是所有酶中效率最高的酶之一，每個酶分子每秒鐘可以催化數百萬個過氧化氫分子。
錄製者：Igor30
危險：低至中。高濃度過氧化氫腐蝕性很強，但低濃度比較安全。沒有其他威脅，除非你的血液來源有問題……
10.大象牙膏
原理：這個反應的核心和上期裡的血液反應一樣，是過氧化氫分解。30%過氧化氫和液體肥皂混合，加入一些食用色素，再加入碘化鉀作為催化劑。少量的過氧化氫就可產生大量氧氣，在肥皂作用下形成泡沫湧出。
一種更加安全的版本是用低濃度（3%-6%）過氧化氫，用乾酵母作為催化劑，原料更易得，但反應也沒有那麼劇烈。
花絮：反應後會有大量氧氣聚集在瓶內，可以試著關燈然後往裡丟一根火柴觀察燃燒。小心火災。
錄製者：chemtoddler
危險：低至中。濃過氧化氫腐蝕性強，處理時請戴手套。
P.S.這個實驗還有一種做法（出處未找到）：
11.燈泡中的的宇宙
原理：這是一個閃光燈泡，內裝鋅絲和氧氣，通電即點燃，只能使用一次。外面包有一層塑料膜以防萬一燈泡破碎。在現代電子閃光燈出現之前它是主要的閃光道具，抵達滿亮度所花時間更長，但燃燒時間也更長。
此圖在網上傳播時很多人說它是燈泡燒斷的瞬間，可惜普通鎢絲燈泡到壽命時只會慢慢黯淡下去。
花絮：早期的閃光燈泡使用鎂絲，亮度不如鋅。更早的則是敞開環境下鎂粉和氯酸鉀混合點燃。這就是「鎂光燈」一詞的來歷。
此外，許多網友表示，「這就是我們的宇宙啊」。
錄製者：2FC filmpruduction
危險：低。使用後燈泡會非常燙，不可立即用手碰。
12.五光十「銫」
原理：銫是活潑的鹼金屬，和水爆炸式反應生成氫氣。高速攝影需要極強的光，光照產生的高溫使得銫無法保持固態，因此實驗採用安瓿來裝液態銫。小錘擊碎安瓿瞬間，銫液滴傾瀉而出，在空中就和水蒸氣、氧氣反應留下尾跡，大塊入水後產生爆炸式反應。
花絮：在網際網路上有這樣一個釣魚帖，「……愛迪生等得不耐煩了，拿過銫塊，浸在水中，將溢出的水倒在了量杯裡量出體積，就知道了銫塊的體積。」也許這才是愛迪生耳聾的真正原因？
錄製者：PeriodicVideos
危險：高。銫與水反應非常劇烈，注意防護。
13.鋅火
原理：這種液體是二乙基鋅。它是一種極易燃燒的有機鋅化合物，接觸氧氣便自燃。真正的二乙基鋅如此圖所示是藍色火焰，但是網上流傳最廣的視頻/動圖來自2008年諾丁漢大學，他們拍到了黃色的火焰——照他們自己的說法，這是鈉汙染所致。
花絮：二乙基鋅於1848年發現，是第一個有機鋅化合物。它在有機合成中的應用極其廣泛，也曾被早期火箭研究者用作液體燃料。
錄製者：PeriodicVideos
危險：高。能自燃的沒幾個好東西，何況是液態。
14.火山炎魔
原理：外層紅色粉末是重鉻酸銨，它不穩定，受熱分解可以產生大量暗綠色灰燼（三氧化二鉻）和明亮的紅色火焰。
(NH4)2Cr2O7 (s) → Cr2O3 (s)+ N2 (g)+ 4 H2O (g)
這一效果很像火山爆發。
而藏在裡面的就是上期介紹過的硫氰酸汞「法老之蛇」了。
花絮：重鉻酸銨有個外號叫「維蘇威之火」，就是因為它的這個效果。它在焰火和早期攝影術裡都有應用。搭配硫氰酸汞感覺像是召喚了克蘇魯……
錄製者：Trollator
危險：高。重鉻酸銨和所有六價鉻一樣有毒、有刺激性。密閉容器中受熱可能導致爆炸。至於硫氰酸汞請參見上期。
15.鋁遭遇溴
原理：鋁是極活潑的金屬，因為表面緻密氧化層而在空氣中穩定，但會和很多其它氧化劑劇烈反應。溴就是其中之一。生成的三溴化鋁溶於水的反應也會放熱，可能導致爆炸。實驗完的試管必須先冷卻然後用輕柔的水流慢慢溶解，清洗後還要加入硫代硫酸鈉溶液以還原任何殘留的溴。
花絮：「三溴化鋁」真正的存在形態其實是Al2Br6，它十分穩定，哪怕氣化之後也只有一部分會分解成AlBr3。
錄製者：ChemToddler
危險：高。溴有揮發性和腐蝕性，吸入有毒，需防護措施。反應劇烈且有噴濺，請務必從少量開始！
16.暗之柱
原理：黑咖啡可不會變成這東西。杯中是對硝基苯胺和濃硫酸的混合物，加熱後發生非常複雜的反應——事實上，我們還不完全清楚反應的詳細過程。最後得到的黑色泡沫物原子比例為C6H3N1.5S0.15O1.3，幾乎肯定是對硝基苯胺交聯後的多聚物，整個反應有時被稱為「爆炸式聚合」。膨脹成這麼大這麼長是反應生成二氧化碳等氣體的功勞。
花絮：這個反應是70年代NASA研究者發現的，他們當時考慮過把它用作滅火劑——因為生成的黑色泡沫狀物非常穩定，隔熱性能也極好。
錄製者：plasticraincoat1
危險：中高。對硝基苯胺有毒，濃硫酸也有危險，反應還生成氮氧化物和硫氧化物氣體。
P.S. 最後一個實驗請勿聯想。
17.紅與黑
原理：這是「碘鍾反應」的一個變種。實驗中所用到的三種無色透明溶液（從前到後）分別加入了：
1、可溶性澱粉和焦亞硫酸鈉
2、氯化汞
3、碘酸鉀
其中發生的反應包括：
1、焦亞硫酸鈉與水反應生成亞硫酸氫鈉 Na2S2O5+ H2O → 2 NaHSO3
2、亞硫酸氫鈉將碘酸根還原為碘離子 IO3- + 3HSO3-→ I- + 3SO42- + 3H+
3、隨著碘離子濃度的升高，可溶性的汞鹽開始與碘離子形成碘化汞沉澱（橙紅色）Hg2++ 2 I-→ HgI2
4、剩餘的碘離子與碘酸根離子生成碘單質 IO3- + 5I- + 6H+→ 3I2 + 3H2O
5、碘單質與可溶性澱粉結合形成藍黑色的包合物
花絮：這個改良版的反應由兩名普林斯頓大學的學生發明，他們在其中加入了汞鹽，使這個反應可以先後形成橙紅色和黑色，而橙黑配正是普林斯頓大學的代表色。這個反應通常被稱為「Old Nassau Reaction」，其中「Old Nassau」指的就是普林斯頓大學[1]。因為顏色的緣故，它也被叫做「萬聖節反應」。
錄製者：ChemToddler'schannel
危險：高。氯化汞毒性很強，吸入、皮膚接觸或誤食時均有較高風險，請勿在家嘗試。
18.銅和硝酸
原理：銅與濃硝酸反應，生成硝酸銅、二氧化氮和水，生成的氣體通入水中，隨著氣體生成停止並逐漸溶解，水倒吸進入反應瓶，最終形成淡藍色的硝酸銅溶液。
Cu(s) + 4HNO3(aq)→ Cu(NO3)2(aq)+2NO2(g) + 2H2O(l)
一開始出現的綠色與濃酸條件下銅離子與硝酸根的結合有關[2]，而在引入更多水之後，溶液就顯示為水合銅離子的藍色了。
花絮：銅和濃硝酸大概是最難背的高中化學反反應了……等等，還有稀硝酸。你還記得怎麼配平嗎？
錄製者：Royal Societyof Chemistry
危險：中，濃硝酸具有較強腐蝕性，推薦使用手套和護目鏡。二氧化氮氣體有毒，不過在該實驗中大部分生成氣體都會被水吸收。後半部分倒吸造成的「噴泉」現象有較小的造成燒瓶損壞的風險，如果在開放實驗室中進行，應使用安全屏保護觀眾。
19.鋰樹銀花
原理：這是金屬鋰燃燒的景象，燃燒過程中固態的金屬鋰不斷熔化，並生成氧化鋰。鋰的焰色反應為紅色，但當劇烈燃燒時火焰呈現一種「亮銀色」的狀態。
花絮：和其他鹼金屬一樣，鋰火不能用水來撲滅，需要專門的乾粉滅火劑。
錄製者：Nick Moore
危險：中。任何時候都不能對火掉以輕心。
20.小熊糖火山
原理：試管中是加熱到熔融狀態的氯酸鉀，氯酸鉀發生熱分解產生氧氣，試管中的氧氣和熱足以點燃小熊軟糖中的糖類等有機物。氧氣促進燃燒，而燃燒產生的熱量又進一步促進氯酸鉀分解產生更多氧氣，因此就產生了劇烈的燃燒反應。
花絮：這個實驗還有一個更加喪心病狂的超大號版本（原視頻錄製者：Vat19）：
錄製者：wallsacc
危險：高。反應非常劇烈，尤其是超大號版本絕對不建議在家嘗試（浪費食物不是好孩子！）。
21.金雨
原理：這是硝酸鉛與碘化鉀發生的複分解反應，其中析出的金黃色結晶為碘化鉛。反應式：Pb(NO3)2+ 2KI → 2KNO3 + PbI2↓
花絮：碘化鉛晶體是一種可以用於X射線和γ射線探測的材料。
危險：高，處理鉛鹽時必須謹慎防護以防中毒。
錄製者：Thoisoi2 -Chemical Experiments!
22.魔性之環
原理：這是一個發生在平皿薄層上的B-Z反應（Belousov-Zhabotinsky反應）的例子。B-Z 反應是一種化學震蕩反應，它最早在20世紀50年代被發現。反應體系會在兩種狀態之間不斷進行周期性變化，平皿上的「波紋」也會不斷變換。B-Z反應有多 種版本，上圖中是它的一個常見版本，溴酸鹽與丙二酸發生氧化還原反應，以鈰鹽及鄰二氮菲亞鐵離子（ferroin，在還原態為紅色，氧化態為藍色）作為催 化劑和反應指示劑。
花絮：目前，對B-Z反應的動力學研究依然在進行中，研究者們也對反應過程進行了很多數學計算。下面就是一個計算機模擬出的平皿B-Z反應的圖像，是不是感覺更加魔性了呢……
（圖片來自：wikipedia）
危險：中低。反應本身並不劇烈，不過溴酸鹽對人具有刺激性，配製反應溶液時依然要注意防護。
錄製者：Tim Kench
23.水下花園
原理：在矽酸鈉的水溶液中加入一些金屬鹽類的結晶顆粒（例如銅鹽、鈷鹽等），就可以觀察到溶液中樹枝狀的結構逐漸「生長」的過程。投入的結晶顆粒逐漸溶解，釋放出金屬離子，而這些金屬離子又會與矽酸鈉形成難以溶解的矽酸鹽結晶，沉積在最初的結晶顆粒之上。而且，各種過渡金屬離子的矽酸鹽還可以呈現不同的顏色，使花園更加美麗。以下是「花園」中常用的一些反應物和對應的矽酸鹽顏色：
明礬（硫酸鋁鉀）——白色
硫酸銅——藍色
三氯化鉻——綠色
硫酸鎳——綠色
硫酸亞鐵——綠色
三氯化鐵——橙色
氯化鈷——紫色
花絮：如果把化學花園搬到太空中會是什麼樣？NASA曾在國際空間站上進行過實驗[1,2]：
危險：較低。
錄製者：XTrBass
24.氫化鈉
原理：這是氫化鈉與水發生的反應，生成氫氧化鈉和氫氣，溶液中加入了酚酞作為指示劑，因此呈現紫紅色。
花絮：氫化鈉是一種鹼性非常強的物質，它可以奪取很多化合物中的質子形成相應的鈉化合物，這在有機合成中非常實用。
危險：高。氫化鈉的性質非常活潑，反應劇烈。
錄製者：PeriodicVideos
25.碘鋁反應
原理：碘單質與金屬鋁的粉末混合，並加入少量水即可引發劇烈反應。主要反應式：2Al(s) + 3I2(s) → Al2I6(s)，水在其中起到催化劑的作用。隨著反應進行，碘單質也會升華形成紫色的碘蒸氣。
花絮：說到鋁粉，最讓人印象深刻的大概就是鋁熱反應了，下面就讓我們來重溫一下：
危險：中高。反應劇烈，碘蒸氣具有刺激性，應注意保護眼部，並在通風櫥中進行。加水後反應可能需要稍等片刻才會開始，此時不要著急湊近查看。
錄製者：Scott Milam
26.金色氧化鋅
原理：在加熱至高溫時，白色的氧化鋅粉末會逐漸變成金黃色，在空氣中冷卻時顏色又會褪去。產生顏色的原因是高溫下氧化鋅晶體失去部分氧原子，從而形成晶格缺陷。
花絮：很多寶石的色彩也與晶格缺陷有關，例如彩色的鑽石。
危險：中高。觀察氧化鋅變色需要將其加熱到800℃左右[3]，使用高溫火焰需要格外當心。
錄製者：AppliedScience
27.魯米諾發光
原理：魯米諾（3-氨基鄰苯二甲醯肼）是一種常用的發光化學試劑。在演示實驗中，一般用雙氧水和一種氫氧化物鹼 （例如氫氧化鈉）的溶液作為激發劑，並用含鐵化合物催化過氧化氫分解。魯米諾與氫氧化物反應生成了一個雙負離子，這個離子又可以與過氧化氫分解產生的氧氣反應，生成激發態的3-氨基鄰苯二甲酸，當它回到基態時，就會發出藍色的光。
（圖片來自：wikipedia）
花絮：估計不少人都是從刑偵劇或者推理小說中聽說魯米諾試劑的，如果將上述反應中的催化劑換成血液中的鐵，這也就成了一個檢測痕量血跡的反應。
危險：較低，需要留意氫氧化物和雙氧水的腐蝕性。
錄製者：bkrieg564
28.人造煙霧
原理：在紙片的不同位置上事先分別滴上了濃鹽酸和濃氨水，這兩種東西都有極強的揮發性，而它們在空氣中相遇也會形成氯化銨，營造出煙霧效果。
花絮：另外一個常見的演示實驗「氨氣噴泉」展示了這種氣體在水中極強的溶解性。當瓶中的氨氣接觸含有酚酞的水時，它們迅速溶解造成瓶內壓強減小，形成粉色的倒吸噴泉：
危險：較低，不過濃鹽酸和濃氨水具有刺激性，需要注意通風，避免吸入。
錄製者：NightHawkInLight
29.火球
原理：右邊兩個表面皿中的固體和液體分別是高錳酸鉀與濃硫酸。在這裡，濃硫酸表現出了它的「脫水性」，它與高錳酸鉀固體反應，生成了七氧化二錳（高錳酐）。七氧化二錳是一種不穩定的強氧化物，當它接觸到棉花時，可以與之反應並造成燃燒。
花絮：在歷史上，硫酸也曾經被用於引燃火柴。第一個現代意義上的火柴是1805年時讓·斯爾（JeanChancel）發明的，火柴頭上加入了氯酸鉀、硫磺、糖等物質，使用時需要在裝硫酸的小瓶中浸一下引發反應。
危險：中高，濃硫酸需要格外小心操作，注意防護並遠離易燃物，需要在通風良好處進行。高錳酐具有腐蝕性、強氧化性和爆炸性，實驗時應佩戴護目鏡或面罩，並保證只進行少量混合。不要擅自增加反應物量或用其他有機物反應，因為反應可能會過於劇烈。
錄製者：royalchemistry society
30.聚合泡沫
原理：這是生成聚氨酯泡沫材料的反應，原料包括異氰酸酯、多元醇以及發泡劑等助劑。聚氨酯（PU）是指主鏈中含有氨基甲酸酯特徵單元的一類高分子，它們化學性質穩定，而且力學性能也有很大的可調性，因此在工業和生活中都有廣泛的應用。聚氨酯泡沫可以作為保溫材料使用。
花絮：舉個例子，就能讓你體會到聚氨酯的「戲路」有多廣：市面上的人造皮革製品大多是聚氨酯材質的，而最常見的非乳膠型保險套所用的也是聚氨酯，它還可以做成沙發軟墊和鞋底。
危險：較低，應注意避免吸入，避免接觸皮膚和眼睛。聚氨酯泡沫本身是相當易燃的，因此很多商業產品都會預先加入阻燃劑。
錄製者：MaciejMiksztowicz
31.乾冰與鎂
原理：鎂條點燃後放在乾冰當中，反應式：
2Mg +CO2→ 2MgO + C，反應發出耀眼的強光。
花絮：最早的閃光燈就利用了鎂發出的強光，因此它也被稱為「鎂光燈」。
危險：高。反應過程中，有火花濺出的可能，需要移除附近所有的可燃物，並使用防護隔板。
錄製者：Grant Thompson- "The King of Random"
32.紅綠燈
原理：瓶中的溶液加入了3種成分：氫氧化鈉、D-葡萄糖和靛藍胭脂紅（indigo carmine，或稱酸性靛藍）。靛藍胭脂紅是一種氧化還原指示劑，而同時它又有酸鹼指示劑的作用，也就是說，在氧化還原反應和pH值的作用下，它可以變 幻出多種顏色。靛藍胭脂紅有三種顏色不同的氧化還原狀態，在這個反應體系中，當振搖瓶子時，它會被空氣中的氧氣氧化，而在靜置時又被葡萄糖還原，由此就造成了變色。如果在不同的pH環境中進行反應，顏色也會隨之改變。下圖中總結了具體的變色狀態：
根據皇家化學學會提供的內容重新製圖。
花絮：除了指示劑，靛藍胭脂紅還有別的用途。它是一種食品色素（E132），在一些泌尿系統手術中也會用到它。
危險：低。在這裡氫氧化鈉起到調節pH的作用，不會用到很濃的溶液，葡萄糖和靛藍胭脂紅也比較安全。
錄製者：royalchemistry society
33.分層變色
原理：試管下面橙色的部分是加入了一些硫酸的重鉻酸鉀溶液，上面透明的部分是乙醚，引發反應時在其中加入了一些雙氧水。接下來，體系內會發生劇烈的反應，上面的有機層變成藍色，並產生氣體。
當加入過氧化氫時，水相中會發生如下反應：
K2Cr2O7+ H2SO4 + H2O2 → 2CrO5 + K2SO4 + 5H2O。這裡生成的過氧化鉻（CrO5，又叫五氧化鉻）是一種不穩定的過氧化物，它可以溶於乙醚，並帶來深藍色。而不穩定的過氧化鉻還會繼續發生反應，生成三價鉻鹽：
2CrO5 + 7H2O2 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3+ 10H2O + 7O2，試管中冒出的氣泡就是這步反應中產生的氧氣[1]。
花絮：過氧化鉻在水溶液中也是藍色的，只不過通過乙醚萃取，可以讓藍色保持較長的時間，以方便觀察。
危險：中高，反應劇烈，需要戴好手套和護目鏡，不要把試管裝得太滿。
錄製者：Thoisoi2 - Chemical Experiments!