關鍵概念
晶體
飽和
蒸發
介紹
你知道你可以在家自己培養晶體嗎? 你可以——而且很容易! 晶體具有確定的幾何圖案,如果一切順利,你培養的晶體將具有清晰的輪廓,具有清晰的直角和大小不同的光滑表面。
背景
食鹽由許多微小的晶體組成。 當你將這些鹽晶體與水混合時,它們會溶解,失去其晶體形式。 當水蒸發時,鹽晶體會再次形成。 晶體科學,或稱晶體學,將像這樣的晶體稱為“立方體”。 這種形狀取決於鹽中單個原子堆積的方式,就像一堆橘子的形狀取決於它們的堆疊方式一樣。 你完成的鹽晶體應該非常漂亮。 培養這些令人驚歎的晶體的關鍵是快速蒸發——以及一些細繩。
材料
四分之一杯食鹽
一杯水
大約三英尺的棉繩
一個小平底鍋(在處理熱物體和使用爐灶時,請尋求成人的幫助。)
用於攪拌熱溶液的勺子
杯子或小罐子(它的側面至少要五英寸高,並且能夠盛放沸水。)
食用色素(可選)
用於盛放杯子的托盤或盤子
用於放置在物體下方的報紙或毛巾(可選)
準備工作
支援科學新聞
如果你喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱,你正在幫助確保未來關於塑造當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
將繩子剪成六或七段,每段大約五英寸長,並在末端將它們綁在一起,使其看起來像一束繩花。
將杯子或罐子放置在安全的位置,使其可以不受干擾地放置幾天。 如果需要,請在容器下方使用報紙或毛巾以保護表面。
步驟
要製備鹽溶液,請將水在平底鍋中煮沸。
加入大約四分之一的鹽(可選:幾滴食用色素)。 用勺子攪拌以幫助溶解。沸水的外觀會發生什麼變化?
繼續加入並攪拌鹽,直到無法再溶解在水中為止。你在停止溶解之前添加了多少鹽?你現在應該有一個“過飽和”的溶液。現在的溶液看起來像什麼?你可能會注意到溶液表面形成一層鹽晶體薄膜。
關掉火,小心地將溶液倒入杯子中。
小心地將繩子的打結端浸入溶液中,並均勻地排列繩子,使繩子的末端懸掛在杯子的邊緣上方和周圍。你認為繩子會起到什麼作用?你注意到繩子開始吸收鹽水溶液了嗎?
將容器放在不會被打擾的地方。
等待並偶爾檢查你的晶體。一小時後,一天後,兩天後,你看到發生了什麼?
額外:一旦鹽溶液蒸發到足以不再覆蓋繩結,你可以重複上述步驟並製作一批新的鹽溶液來新增。在接下來的一兩天裡會發生什麼?
額外:重複該活動,但這次使用不同長度的繩子,懸掛在不同的物體上——以不同的角度。這如何改變你的鹽繩的生長方式?
額外:嘗試透過新增食用色素使你的晶體顏色不同。 用一種顏色製作第一批鹽溶液。 等待晶體生長並且溶液蒸發。 現在用不同的顏色製作第二批。 將其新增到同一容器中,而無需移除繩子。當第二種顏色蒸發並形成晶體時會發生什麼?
[分隔線]
觀察和結果
當你在水中加鹽時,晶體溶解,鹽進入溶液。 但是你不能將無限量的鹽溶解到固定體積的水中。 當儘可能多的鹽溶解到溶液中時,該溶液為“飽和”溶液。
該飽和點在不同的溫度下是不同的;溫度越高,溶液中可以容納的鹽就越多。 當你煮一批鹽水時,你會將鹽和水煮到極高的溫度,因此多餘的鹽仍留在溶液中。 但是當鹽水開始冷卻時,溶液中的鹽比正常情況下要多。 因此,該溶液“過飽和”鹽。
過飽和是一種不穩定的狀態,鹽分子將開始重新結晶成固體。 這從“結晶成核”位點開始——例如繩子的模糊端。 任何形式的攪拌或晃動也會導致過飽和鹽開始結晶。
幾天後,你應該能夠看到你的繩子因結晶的鹽而變粗了。 如果你在鹽溶液蒸發到繩結以下時繼續新增鹽溶液,你應該能夠長出長長的鹽晶鐘乳石。
更多探索 什麼是晶體? 來自 Science Kids at Home
晶體創作,來自探索館
如何製作冰糖,來自 WikiHow
快速晶體杯,來自 Home Science Tools
此活動與探索館合作推出