國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

熱冰

操作步驟與現象

準備器材:錐形瓶、燒杯、攪拌棒、酒精燈、石綿心網、醋酸鈉

1.取燒杯或錐形瓶,裝入10毫升水,加熱煮沸。

2.加入大約100克醋酸鈉,並攪拌使醋酸鈉溶解(持續加熱,避免溫度下降太多,但是避免沸騰)。攪拌完,醋酸鈉不會完全溶解,上層澄清溶液即為飽和的醋酸鈉水溶液。

3.將上層澄清溶液倒入外層套住鋁箔紙的錐形瓶,並放置溫度計,再置於冰箱或冰浴中冷卻。待溫度下降至約40℃以下(不可高於40℃),就可拿出來進行以下二項有趣的操作。

(甲)如圖一;將澄清溶液倒入乾淨的培養皿中,然後以手指輕輕碰觸溶液表面,此時可以看到醋酸鈉溶液,由接觸點擴散地迅速訊凝結為白色固體。

(乙)如圖二;在培養皿中放置少許幾粒醋酸鈉固體,將已冷卻的醋酸鈉溶液慢慢到在培養皿上。仔細觀察,可以看到一接觸培養皿上的醋酸鈉固體,溶液馬上就凝結為固體。而且隨著倒入的溶液,一直往上凝結,相當有趣。

spread

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圖一 (實驗影片,3.7M)

圖二 (實驗影片,6.8M)

原理

醋酸鈉在水中的溶解度隨著溫度增加而增加,在高溫時製備的飽和溶液,在溫度下降後尚未呈現結晶沉澱時,為過飽和溶液狀態。如果持續靜置,必然會因為溶解度降低而有醋酸鈉的結晶沉澱。

本實驗是在過飽和的醋酸鈉溶液還沒有結晶時進行操作,讓過飽和溶液碰到醋酸鈉顆粒(稱為晶種)或給予接觸,可以觸發處於不穩定狀態的過飽和醋酸鈉溶液迅速結晶。
叮嚀的話

1.進行本實驗請戴護目鏡以及防燙手套,並請在有滅火器的實驗室進行,以策安全。

2.第2步驟加入100克的醋酸鈉可以酌量減少,只要能確定充分攪拌後,仍然有醋酸鈉無法溶解即可(杯底有白白沉澱物)。

3.冷卻時使用鋁箔紙包住錐形瓶,必須密封,否則容易提早結晶、沉澱。而且移動過程要儘量平緩,避免振動;過飽和溶液在晃動時也容易結晶。