2013年11月13日

科學遊戲-物性-結晶,「糟晶」

為什麼為下這個標題呢?因為平常營隊活動辦完之後,總是會有一些湯湯水水的水溶液,直接倒掉很可惜,這也是污染環境的鐵證,要不然就是將心比心,試想,即便是無毒,但如果有人貪圖一時之便,趁著四下無人倒一大堆廢液在你原本的生活環境中,你會不會抓狂?更何況是濃度接近飽和的高張溶液。

所以如果是單一藥品水溶液,通常就會承裝在淺水盆中靜置一段時間,等水分蒸發,就能得到一顆顆的結晶。蒸發的快慢與當時的空氣流動、水溶液與空氣的接觸面積、溫度、溼度和飽和蒸氣壓有關。溫度越高,飽和蒸氣壓越高,也就是單位體積內可以容納水蒸氣分子的量越多,因此蒸發速率可以提升。這裡的溼度為相對溼度,也由溫度影響而在座標圖上形成一段平滑曲線。

與空氣的接觸面積大,蒸發得快是基本常識,就像潑灑出去的水乾掉的速度比在盆中的水速度快,盆中的水乾涸的速度比在管中快上許多。因為蒸發是由液體表面分子所進行的行為,當其分子動能足以掙脫分子間作用力時,才能離開表面成為氣體分子。既然如此,就還跟水溶液當中的溶質特性與數量有關。

所以當水分都蒸發時,最後留在容器內的就是沸點較高的溶質,而這次我所選用的是食鹽水,所以留下來的就是白色的實驗結晶。一方面是容易取得與操作,二方面是真的要回收再利用,不想直接倒入水槽中,幫水中生物瘦身。
淺水盆中不再有水,而是剩下沸點較高的食鹽
當所有頻率的可見光在表面進行漫反射或折射時,讓晶體看起來呈現白色

等呀等的,食鹽水溶液放在寶特瓶裡面好一段時間,液面看起來幾乎沒降低過,所以後來才改放在淺水盆中。慢慢地,一顆顆、可見的四方型結晶晶體出現了,而且時間越長,晶體長得越大且層層堆疊,紋理也越來越明顯清晰。
這一部分是養成比較久的鹽晶,是肉眼直接可以觀察的大小
但由於沒有去挑選大小與刻意排列,所以散佈在裡面的晶體各自長成的方向也不一

不過,由於等待的時間真的很久,加上只是想回收其中的食鹽,所以在某一天風和日麗、溫度也飆高的夏日午間,我將淺水盆拿到戶外曝曬,過了一、兩個小時後再端進來,水分雖然很快地不見了,但是結晶也「糟晶」了,形成錯綜複雜的大塊鹽塊。以前沒有這樣操作過,所以是第一次看到這樣的現象,也是第一次體會到地球科學課程中所提到的火成岩冷卻時間對於結晶大小的影響,雖然火成岩與食鹽結晶是不同的機制,但類似的部分卻適用於學習遷移。
在中午日光下急速蒸發的結果,就是產生了顆粒較細緻的食鹽粉末
夾雜在大型結晶晶體的間隙中,形成了錯綜的白色小徑

2 則留言:

  1. 老師這樣玩讓我聯想到小型的曬鹽場,呵呵!

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  2. 雖然去過七股鹽山,登上去看風景,但有機會真想踩進鹽田推一下鹽啊!

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