科學可視化-- 碘化鉛生成視頻展示 【延時視頻】

2021-02-25 Scientific visualization

PbI₂


碘化鉛是一種亮黃色重質粉末或六邊形鱗片狀結晶，分子式是PbI₂，無氣味，熔點和沸點較高。在室溫下，為亮黃色無氣味的結晶固體，加熱後變成橙色和紅色。

隨著溫度升高在水中的溶解度增加。碘化鉛被用於製造高效太陽能電池的前體材料， PbI2也可以用於伽馬射線和x 射線的高能光子探測器。碘化鉛也被用於做顏料稱為碘化黃，但是由於毒性和不穩定性，已經被淘汰。

 

本實驗用的是碘化鉀和Pb(NO3)2雙重置換反應來合成碘化鉛，這個實驗被廣泛用於教學演示，由於這個反應能夠產生絢麗的色彩。這個反應也被稱為「黃金雨」反應。碘化鉛為六邊形鱗片狀結晶體（所以視頻看起來就和細小的閃光的金屑一樣）。碘化鉛毒性非常大，被證明對動物有致癌性。想得到大的結晶體比較難，但是下次可能會嘗試一下新的反應方法獲取更大的晶體。

 

這個實驗分為直接把碘化鉀的固體顆粒直接放到Pb（NO3）2的溶液中，在碘化鉀的固體周圍馬上會開始形成一圈PbI2亮黃色晶體，而且這個晶體會不斷的往外延伸發散，新生成的小的片狀的晶體顆粒在液體中往外運動。類似於布朗運動，但是這個是往外延伸的有方向性，因為KI固體也在不斷溶解，新溶解的KI馬上與周圍的Pb2+離子反應，KI固體周圍會包圍一層PbI2固體，降低反應的繼續進行。有意思的是在KI固體周圍還會形成一些針狀的白色晶體，這個可能是新生成的KNO3晶體。

對於沉澱反應我想拍攝出沉澱的晶體，希望晶體越大越好，這個實驗設計也在思考，但是現階段的條件還是不允許，將來可能會拍攝出生成更大的碘化鉛晶體過程。

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關於作者：付強博士，美國亞利桑那州立大學化學博士，復旦大學化學系本科。

聯繫作者：qfu@asu.edu

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