2013年2月15日

科學玩具-化學-魔石珊瑚


以前曾經在數字商店出現過的酷博士實驗室系列裡面的一項套裝產品
商品以魔石珊瑚為名,是長晶實驗的縮小版

將無色透明的矽酸鈉溶液倒進透明杯中,再分別灑下幾粒金屬鹽(像是氯化亞鈷、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋅或硫酸鎳之類的晶體),就能方便地觀察長晶的現象,因此這類科學套裝商品也就應運而生。
實驗就兩、三個步驟這麼簡單,所以這種食譜式實驗連小學生都可以操作
只要不把它吃下去,都不會有危險發生

使用說明中的第一點所描述的「生長液」,其實跟生命現象一點關係都沒有,只不過剛購入時必須要加水稀釋,降低濃度後才能使用。而接下來所講的「魔術石」也跟魔術沒有關係,只是碳酸鈣及明礬而已。就跟煉金術一樣,隱晦不明時是魔法,脈絡清晰後則統稱為化學。
主要成份為碳酸鈣、明礬和透明矽酸鈉,均可向化學藥品材料行購入,很便宜哦

前一篇文章有介紹到若加進去的是氯化亞鈷或是硫酸鹽類的小晶體,也會和矽酸鈉水溶液發生有趣而且明顯的長晶反應,況且不同種類的金屬鹽還有獨特而迷人的結晶顏色和生長速率。
這就是所謂的「生長液」-透明矽酸鈉
不過放久了,水份也變少了,變成一小塊、硬硬的透明膏

罐子最好是透明的,觀察較為方便
而且為了增加賣相,廠商還置入一張珊瑚礁和熱帶魚的圖片

所加進去的金屬離子的所屬的族不同,所形成的化合物顏色當然不同,增生速率也必然有差異,裡面附有四顆大小、形狀不同的塊狀物。可是每種顏色代表不同的金屬鹽嗎?我不這麼認為。
一般來說,這應該只是色素摻在金屬鹽中而已
廠商不會特意在這個地方幫買家準備四種不同的晶體

成分僅標示碳酸鈣、明礬,所以推論成分都一樣
而且外觀上幾乎完全相同,不同的地方只有顏色而已

終於到達下水時刻,因為是第一次玩市售商品,既期待又怕受傷害。因為做過實驗室版本的海底花園而有所期待,但怕的是有了比較的心理之後,長晶結果不如預期反而使脆弱的心靈受傷。
左邊是剛下水,每隔一分鐘拍一張照片,右邊是一分鐘後的情況

這些金屬鹽類小晶體和矽酸鈉水溶液接觸後的反應是這樣子的,在每一個小晶體的表面上的金屬離子與矽酸根離子,迅速化合成不溶解於水的矽酸鹽薄膜,也就是形成另外一種幾乎不可溶的金屬鹽類。
過了幾分鐘之後越長越多,從每個稜角都能延伸出彎彎曲曲的新結晶

這是一種半透膜,這層新的薄膜拒絕其他粒子的通行,但卻又允許水分子進入。因為原本結晶和半透膜內之間的濃度,比起半透膜之外的濃度高出甚多,所以膜外的水就會因擴散作用而滲透進來。
也許是我稀釋得太過,長到一定的程度之後便停止了
沒有像當初品美老闆娘所介紹的漂亮樣品,也或許是水質不純所致

水分子進入薄膜之後,滲透壓使得膜內體積增大,加上進入膜內的水迅速將小晶體表面溶解,將薄膜膨脹並撐破。膜上的破洞因此形成,但又很快的新形成的膜所補上。水再次滲透進入膜內,再次溶解晶體表面,又再次使半透膜破裂。就這樣一直反覆循環,直到晶體長到水玻璃溶液的表面為止。
成長中止後完全不像海底世界,反而像四隻海兔,所以有點小失望
既然建設不成,接下來當然就要開始進行破壞行動,而我隨意地加入了…

我另外投入氯化亞鈷後,果然像傑克的豌豆一樣一直向上竄升,直達溶液水平面
每種晶體投放的時候,要各有各的位置並離開內壁,不然就會像這樣附著到杯上

半透膜破裂後,從頂端生成了各式各樣的新形成晶體,形狀長得跟珊瑚一樣。為什麼一定會向上生長呢?因為金屬鹽的濃度在半透膜內的上方最低,所以頂端最容易破裂、增生,看起來就像是在水底的石頭中往上長出各形各色的珊瑚一樣生生不息。
靜置數個星期後,水份逐漸乾涸,一層透明的薄膜下包覆著結晶
看起來反而像是被污染的海底般充滿垃圾,我還徒手挖出這些晶體,噁心哪~

沒有留言:

張貼留言