熱冰:一個不是特別成功的嘗試……_1256

2021-02-08 酷炫科學

輕戳一下這瓶透明溶液,瓶中就開始形成白色的針狀結晶,最終,結晶充滿整個瓶子,液體完全變成了固體。

這就是經典的「熱冰」實驗:濃濃的過飽和醋酸鈉溶液形成水合醋酸鈉結晶,這個過程會放熱。在加熱時,水合醋酸鈉裡的結晶水釋放出來就能夠把醋酸鈉完全溶解變成液體,降溫時結晶又能夠完全變成固體,因此在眾多結晶實驗中顯得格外神奇。

最近嘗試了一下做這個實驗,想拍一個漂亮的結晶版本。目前雖然基本成功了,但是效果還達不到理想的狀態_(:з」∠)_

下面是我自己做的版本:

我是用的無水醋酸鈉來做這個實驗。首先稱量大約25克無水醋酸鈉粉末,然後在水浴加熱的條件下慢慢地加入少量水,直到能夠完全變成液體(每一百克大約需要66克水)。接下來,要把這個濃濃的熱溶液轉移到一個乾淨的新容器裡面,等待它降溫進入過飽和狀態,然後加入凝結核(比如視頻中我是扔了一小塊已經結晶的醋酸鈉進去),就可以看到結晶迅速地生長延伸(如果摸一摸容器壁還能感受到它的放熱)。

這個過程說起來很簡單,不過實際還是有點麻煩的……最大的問題就在於如何保證降溫的過程中醋酸鈉不會提前結晶。首先加熱的時候肯定是要保證醋酸鈉完全變成溶液,一點固體都不能剩下,降溫用的容器也要儘可能洗乾淨。但是即使是這樣,意外的結晶依然時有發生……我觀察了一下,燒杯中溶液的表面經常會落上一點細小的灰塵,這應該就是提前結晶的元兇。

比較可惜的一點是我這裡並沒有超淨臺能用來避免落灰。於是我嘗試了一個比較崩潰的應對方法:一方面是把燒杯浸在冷水裡讓它降溫速度快一點,另一方面是時刻觀察著燒杯表面,當表面有地方開始結晶的時候,就在局部滴一滴水把結晶溶解掉……這樣表面局部的溶液就會變得比較稀,但是因為擴散沒有那麼快,下方的溶液其實還保持著過飽和狀態。就這樣堅持到差不多冷卻,然後投入晶種,就拍到了上面的視頻_(:з」∠)_

不過滴水的結果就是,過飽和溶液最終沒辦法完全變成固體了,會有一些溶液剩下來……

接下來應該還會再改進一下試試,大家還有什麼建議也可以分享_(:з」∠)_

題圖和開頭動圖的視頻來源:mike shin

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