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这篇文章的共同创作者是 Meredith Juncker, PhD. Meredith Juncker是美国路易斯安那州立大学健康科学中心的生物化学与分子生物学博士研究生。蛋白质与神经退行性疾病是她主攻的研究方向。
本文引用了12条参考,详情参见页面底部。
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当晶体好像从一杯水中凭空出现时,看起来非常神奇。实际上,它们是由已经溶解在水中的物质形成。你可以进行自己的盐晶体实验,了解其中的原理。
步骤
- 用平底锅把水烧热。只需要一点点水,大约120毫升。将水烧热直到开始冒泡泡。
- 小孩可以让大人帮忙把水烧热。
- 蒸馏水效果最好,用自来水也可以。[1]
- 水杯加热后,它的分子活动会加速。
- 拌入尽可能多的盐。停止对平底锅加热。倒入大约60-120毫升盐,并搅拌直到水变清澈。如果水中再也看不见盐粒,再拌入一汤匙盐。继续拌入更多的盐,直到搅拌时盐粒不再溶解。
- 这时,水变成了过饱和溶液,也就是溶液(液体)中的盐已经超过水的溶解能力。当你加热溶液(水)时,它的分子运动加速,从而在分子之间形成更多空间,让比平时更多的溶质(盐)被吸收。
- 将水倒入一个干净的广口瓶。小心地将热水倒入一个广口瓶或其它耐热的透明容器。容器应该干净,不能有干扰晶体生长的任何东西。
- 倒入时要缓慢,并在盐粒即将掉入广口瓶时停下来。如果广口瓶中有未溶解的盐粒,晶体可能会长在这些盐粒四周,而不是细绳上。
- 由于过饱和溶液非常不稳定,一旦受到干扰,盐会从溶液中析出来。这意味着它会开始形成晶体,从而带走溶液中的热量。[4]
- 添加食用色素(可选)。加几滴食用色素能改变晶体的颜色。它也能使晶体变得更小或更粗糙,但通常影响不大。
- 在铅笔上系一根细绳。铅笔要足够长,能够横放在广口瓶瓶口。你也可以用棒冰棍或小木棍代替铅笔。
- 细绳上微小的凹槽和粗边为盐的附着和生长提供了空间。[5] 不能用鱼线,因为它太光滑了。
- 将细绳剪短至合适的尺寸,以便垂入水中。细绳只有水面以下的部分才会有晶体生长。剪短细绳时,要注意别让细绳触碰到广口瓶底部,否则生成的晶体可能会很粗糙,并且很小。
- 在广口瓶瓶口放平铅笔。细绳应该悬挂在广口瓶里面,延伸到水中。如果铅笔会动来动去,可以用胶带把它固定到广口瓶上。
- 尽量不要让细绳触碰到瓶子侧面。否则靠近这一侧生成的晶体会更小、更粗糙。
- 等待晶体形成。定期回来查看细绳上是否已经有盐晶体生成。泻盐或明矾晶体可能在数小时内开始生长,但也可能要一两天。食盐通常需要一到两天才开始生成晶体,有时需要多达一周时间。当看到细绳上有小的晶体后,这些晶体在接下来两周一般会越长越大。
- 当水变凉时,它含有的盐要比冷水能够溶解的多出很多。这会使它变得非常不稳定,因此溶解的盐将从水中析出,只要有微小的推动力,就会附着到细绳上。[8] 随着水的蒸发,盐留下来,使它变得更加不稳定,并促进晶体的生成。
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- 生成满满一杯盐晶体。按照制作简单晶体的操作说明,但是使用蒸馏水,并且不使用细绳或铅笔。把盐水放在容器中。接下来几天,容器的底部将会生成一层小晶体。
- 用一个宽而浅的平底容器代替广口瓶。这样更容易生成不与其它晶体融为一体的单个晶体。[9]
- 这种方法用泻盐效果不好。不妨尝试使用明矾或食盐,或者查看部分3的各种变化来获得更多创意点子。
- 连接鱼线或光滑的线。用强力胶将线粘到晶体的一面,或把线系到晶体上。
- 不要使用细绳或粗线。我们需要光滑的表面,这样晶体才不会长在细绳上,而是长在晶体上。
- 将晶体和溶液加入到一个干净的容器。先将广口瓶清洗干净,然后用蒸馏水彻底冲洗。将新的溶液倒入广口瓶,然后把晶体悬挂在瓶子中心。按以下方式保存:
- 将广口瓶放到阴凉黑暗的地方,比如矮橱柜中。
- 在瓶子下面垫一块泡沫塑料垫或其它材料,以吸收震动。
- 用一张咖啡滤纸、纸或薄布盖住瓶口,防止灰尘进入。不可使用不透气的密封材料。
- 定期检查晶体。此时,晶体的生长速度将会变慢,因为需要蒸发一点水,才能让盐粒附着到晶体上。当所有条件都具备后,晶体在生长过程将保持外形不变。你可以随时把它取出来,但多数人都希望让晶体生长几个星期。
- 大约每两个星期,将溶液倒在咖啡滤纸上,过滤掉杂质。[14]
- 这个过程难度较大。即使有经验的晶体培育者,有时也会不小心让晶体溶解或成为团状。如果你有一个完美的晶种,最好还是先用差一点的晶种进行试验,以确保溶液能够成功生成想要的晶体。
- 用指甲油保护晶体。当晶体足够大时,将它从溶液中取出并晾干。在晶体所有表面都刷上一层无色指甲油,防止晶体经过一定时间后被侵蚀。[15]广告
小提示
- 水中的灰尘可能使生成的晶体更小或更粗糙。可用一片滤网或纸巾盖住瓶口,防止灰尘掉入。它们仍允许水蒸发,从而加快晶体生长。
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警告
你需要准备
- 广口瓶
- 水(建议采用蒸馏水或去离子水)
- 食盐、泻盐或明矾
- 细绳
- 铅笔
- 食用色素(可选)
- 平底锅
- 搅拌勺
参考
- ↑ http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/phpBB3/viewtopic.php?f=36&t=13686
- ↑ http://sciencenotes.org/grow-table-salt-or-sodium-chloride-crystals/
- ↑ http://www.mrsec.psu.edu/education/nano-activities/liquid_metal/growing_crystals/growing_crystals.pdf
- ↑ https://study.com/academy/lesson/supersaturated-solution-definition-example-quiz.html
- ↑ https://www.questacon.edu.au/outreach/programs/science-circus/activities/crystal-snowflake
- ↑ http://sciencenotes.org/grow-table-salt-or-sodium-chloride-crystals/
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=NfbbrZcUMCM
- ↑ https://www.exploratorium.edu/cooking/seasoning/kitchen/activity-saltsculpture.html
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=NfbbrZcUMCM
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=NfbbrZcUMCM
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=FKCS1DvORug
- ↑ http://web.mit.edu/x-ray/cystallize.html
- ↑ http://web.mit.edu/x-ray/cystallize.html
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=FKCS1DvORug
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- ↑ http://sciencenotes.org/grow-chrome-alum-crystals/
- ↑ http://sciencenotes.org/grow-blue-green-copper-acetate-crystals/
- ↑ https://www.questacon.edu.au/outreach/programs/science-circus/activities/crystal-snowflake
- ↑ http://www.layers-of-learning.com/salt-and-vinegar-crystals/
- ↑ https://www.questacon.edu.au/outreach/programs/science-circus/activities/crystal-snowflake
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