核心概念
化學
分子
擴散
梯度
溶液
簡介
這是一個可以用你剩下的糖果嘗試的有趣專案。你將只用彩色糖果和熱水，以及一點點科學知識，製作出一些令人驚歎的藝術品。留一些糖果，開始吧！
背景知識
我們吃的許多食物都用人工色素著色。其中一些染料很容易溶於水。這意味著當含有染料的食物放入水中時，構成染料的分子將從食物中分離出來，開始在水中擴散。分子像這樣擴散的過程稱為擴散。分子傾向於從分子數量多的區域（高濃度）擴散到分子數量少的區域（低濃度）。最終，分子會擴散得足夠開，濃度在任何地方都相等。這稱為平衡。然而，分子不會在那時完全停止移動。它們仍然會隨機彈跳，擴散仍然會發生，但速度會慢得多。
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所有這些聽起來令人困惑嗎？別擔心！您每天都會透過嗅覺體驗分子擴散。您是否注意到當您非常靠近氣味來源時，或者當氣味來源剛剛開始時（例如，將一批新鮮出爐的餅乾從烤箱中取出），氣味會顯得更濃？這是因為最初，靠近氣味來源的空氣中存在更高濃度的氣味分子。逐漸地，這些分子會透過空氣擴散到房間的其他地方，因此您可以從更遠的地方聞到氣味。在這個測試中，您將看到擴散的作用，而不是聞到它——透過使用液體而不是氣體。
材料
硬殼彩色糖果，例如M&M豆或彩虹糖
小盤子
玻璃杯或量杯
溫熱的自來水
抹布或紙巾
勺子
糖
可以容忍溢位和染料的工作臺
食用色素（可選）
準備工作
將糖果沿盤子內邊緣擺成一圈。至少使用兩種不同的顏色，每兩到三顆交替排列。
用溫熱的自來水裝滿量杯或玻璃杯。
步驟
慢慢地將溫熱的自來水倒入盤子中央，直到水部分覆蓋糖果（或完全覆蓋，取決於盤子的深度）。
密切觀察盤子幾分鐘。會發生什麼？
清空並擦乾盤子。
再次在盤子周圍擺一圈糖果。
在盤子正中央放一小堆糖（約四分之一茶匙）。
慢慢地將溫熱的自來水倒在盤子中心附近（但不要直接倒在糖堆上）。
密切觀察盤子幾分鐘。這次會發生什麼？和第一次發生的情況有區別嗎？
清潔盤子並重複測試。嘗試不同的顏色圖案和/或以不同的形狀排列糖果（和糖）。你能製作出什麼圖案和藝術品？
額外：觀察盤子約五到十分鐘。顏色擴散的速度是否與最初相同？
額外：將盤子放置一整天，並定期檢查，或讓它放置過夜。顏色需要多長時間才能完全融合？
額外：嘗試用冷水代替溫水進行測試。顏色擴散的速度是否不同？
額外：將一些食用色素滴入一盤靜水中，觀察它的擴散方式。它與糖果中的染料擴散方式有何相似或不同之處？你能找出原因嗎？
觀察結果
當您將水倒入盤子時，糖果的彩色塗層開始溶解在水中。因此，您可以看到彩色染料向盤子中心擴散。這種擴散可能會產生令人驚歎的彩色彩虹圖案，因為顏色最初大多保持分離狀態，而不是混合在一起。您可能已經看到了“餅形楔子”型別的圖案，每種顏色在邊緣周圍排列成不同的切片。
當您將糖放在盤子中央時，會發生一些奇怪的事情。染料似乎撞上了水中一道看不見的牆，最初停止擴散，然後擴散速度慢得多。發生這種情況的原因是，除了彩色染料外，糖果的塗層還含有糖。糖和染料都會溶解到水中，形成一種稱為溶液的混合物。還記得您在背景知識中讀到的關於梯度的內容嗎？在您的第一個測試中，糖想要從高濃度糖的區域（緊挨著糖果）擴散到低濃度糖的區域（盤子中央）。整個溶液（糖和染料分子）沿著這個梯度從高濃度移動到低濃度。雖然您看不到糖果塗層中的糖，但您可以看到彩色染料。然而，在您的第二個測試中，盤子中央已經有很多糖——盤子邊緣和中心之間沒有陡峭的糖梯度。這阻止了糖（和染料）快速向中心擴散。您可能會想，“好吧，盤子中央仍然沒有染料分子，所以即使糖不擴散，染料分子也不應該繼續擴散嗎？”這是一個好問題！不同型別的分子在水中的擴散速度不同。在這種情況下，含有糖分子的溶液的擴散速度比染料分子單獨擴散的速度快得多。這就解釋了為什麼如果您將一些食用色素滴入靜水中，它的擴散速度比糖果中的染料慢得多。食用色素不含任何糖。
如果您觀察盤子一段時間，您可能已經注意到顏色會保持分離很長時間。這似乎令人驚訝——您可能會期望顏色全部混合在一起並變成渾濁的棕色。但是請記住，是糖梯度驅動了擴散。在整個盤子都充滿顏色之後，各處的糖濃度都相同——不同顏色之間沒有糖梯度。因此，顏色將由於分子的隨機運動而緩慢地繼續擴散——但是這個過程比糖梯度引起的初始擴散要慢得多。
清理
您可能不想吃軟糊糊的糖果，因此請將任何剩餘的糖果或水倒入垃圾桶。用毛巾擦拭任何溢位的水。
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