悬浮在溶液中的小晶体 黄金雨实验

半杯豆浆

分享人:半杯豆浆

2016-03-29 | 阅读:

    在含有可溶性铅盐的溶液里滴上一滴碘化钾溶液,就会出现这样的黄色沉淀。这是由于碘离子和铅离子结合后生成的微溶于水的碘化铅,这便是黄金雨实验的主角了。碘化铅除了本身的明黄色以外还有一个极为显著的特点,就是它在水中的溶解度。虽然说这种物质只是微溶于水,但是它在不同温度下的变化还是比较明显的。在20摄氏度时,它的溶解度仅有0.069,而到了80摄氏度,它的溶解度甚至可以达到0.294。(注:此处所用溶解度单位为“g/100g水”)所以,当我们加热含有碘化铅沉淀的溶液时会有一部分碘化铅继续溶解。而溶液加热到80摄氏度以上后,过滤掉多余的碘化铅,会得到一种含有大量碘化铅的淡黄色清液。这时如果让溶液冷却下去,就是“见证奇迹的时刻”了。

    由于我们选择的是80度时的清液,所以此时的碘化铅是均匀的分布在溶液的各个角落的。当降温过程开始时,他们也会从溶液的各个角落均匀析出。而当溶液析出晶体的时候,它会按照自己规则的晶体结构生长,再加上析出的颗粒在很小的时候是不会沉底的,因此整个溶液中便出现了这种亮闪闪的效果。

    (本图来源于人民邮电出版社图书《疯狂化学》)

    碘化铅是黄色六方晶体,也就是说它的每个小晶体结构都是一个小小的不等边六棱柱形状,这样它就拥有八个可以反光的面。此外,由于布朗运动,这些悬浮在溶液中的这些晶体还会做无规则的旋转。因此在被光照时,每个晶体都会时有时无的把光反向你。这就是整瓶溶液会不停闪光的原因了。当然,随着时间的推移,溶液的降温,这些悬浮着的小晶体终究还是会沉下去的。而这个时候只需要把溶液摇一摇便可以让它短暂的再次悬浮在溶液中。

    大家可以看到到目前为止,被称作黄金雨的这个实验的效果并不像“雨”,反而更像亮闪闪的黄米粥。这是因为在正常的灯光下,整个溶液中的晶体都在反射来自四面八方不同角度的光线,从而使得我们会同时看到所有生成的晶体。那么该怎么避免呢?稀释是一个方法,但实际效果并不是很好。最好的方法是关掉所有灯,用手电筒这样的单一光源进行照射。这样你就能看到黄金雨实验最美的一面,并且明白黄金雨实验之所以被称为黄金雨实验的原因了。

    值得一提的是,这种效果并不是碘化铅一种物质的专利。根据我们前面所介绍的原理,只要满足类似条件的物质都可以做这个实验,比如甘氨酸合铜可以做“蓝金雨”实验。而其他可行的物质或许早就在某些实验中存在,只不过这样的现象没有被关注罢了。

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