2014年7月7日

科學實驗-熱學-海藻酸鈉硬起來

原本配製海藻酸鈉水溶液的用意在於進行化學粉圓這個活動,也就是讓它與氯化鈣水溶液反應而產生讓小分子可以自由進出的半透膜。但是活動進行到最後總會有一些剩下未用完的水溶液,直接倒掉很可惜,因為就食用級藥品而言,它並不是種很便宜的素材,而且價格還依等級而有區隔。

所以保留下來的藥品怎麼處置呢?如何延長保存期限呢?一般來說就是放在冰箱「保鮮」了。但是放在冷藏區中又怕小朋友拿到,所以會將瓶瓶罐罐移至冷凍庫中,等到再次使用的時候再拿出來解凍。
未冰凍前,水溶液仍保持原本流動的性質
體積雖然沒有變化,但形狀可以隨容器形狀而改變

這個藥品在水中泡久了,即使在密閉容器中還是會產生難聞的氣味,所以通常是使用前的兩、三天才調製所需的份量,並盡量使用完畢。可是某一天想再利用這些剩餘藥品的剩餘價值時,卻發現從冷凍庫中拿出來的它並沒有像想像中的那麼安分守己。
在未開蓋前,透過玻璃瓶即可發現冰凍的水溶液中有塊區域特別突起
印象中沒有任何一種冷凍方法可以針對特定區域這樣做

在冷凍庫的環境中,玻璃瓶是直立的,所以若是純水的冷凍,所出現的固體形狀就是瓶身下半部的樣子,表面即使微突,也是因為水分子凝固時的排列所致,使得固體體積比液體體積稍大一些,但不論如何膨脹大致來看也應該是均勻的。但是眼前的特定區塊膨脹實在令人好奇,反覆解凍、冷凍皆可以發現這樣的現象。
溶液原本是均勻的,但越往上方,結凍的區塊越小,並非規則的對稱分布
解凍之後又慢慢萎縮回去融合成一體

這種現象讓我想到海冰的形成,水中的物質越多就越難結冰,氣體也是其中常見的物質,也就是凝固點會因此而下降越多,而且鹽是離子化合物,不管是鈉離子或是氯離子,數量越多都會讓冰晶更難以形成。而且不純的海水在形成冰晶的過程中會將大部分的鹽排出或是讓來不及排出的鹽以結晶的形式留在冰中,所以裡面留有的不只是冰晶,可能還有鹽泡與氣泡等等。或許海藻酸鈉水溶液也是在凝固的過程中一邊排出海藻酸鈉讓水變成冰,一邊讓高濃度的海藻酸鈉凝固在上方呢!

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