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為什么會結“冰”
取一個干凈的試管,注入半管冷水,加入含有結晶水的硫酸鈉晶體,用攪棒不斷地攪拌,加到晶體不能再溶為止。然后再多加一些晶體,用熱水溫熱使它全部溶解(溫度不得超過32.4度,因為含十個結晶水的硫酸鈉在32.4度以上即脫水,變成無水硫酸鈉,無水硫酸鈉的溶解度隨著溫度的上升反而減少)。最后,用紙片將試管口蓋好(防止落入灰塵,影響實驗效果),靜止冷卻。約一小時后,小心將紙片取走,用玻璃棒劇烈地摩擦試管壁,你就會看見液體中有“冰塊”析出來。
原來并不是試管里結了冰,而是析出了硫酸鈉晶體。為什么用玻璃棒摩擦試管壁就會析出晶體呢?因為硫酸鈉在室溫下的水中,已經溶解到不能再溶的程度了,也就是達到了飽和狀態。由于硫酸鈉在32度以下,溶解的數量隨著溫度的升高而增加,所以溫熱后,未溶的那部分硫酸鈉也溶解了。它的濃度就比室溫時大,這種溶液叫“過飽和溶液”。過飽和溶液不如飽和溶液穩定(處于介穩定狀態),它極易析出溶質轉變為飽和狀態。因為這個試管中硫酸鈉的過飽和溶液,冷卻得慢又沒大的灰塵落入,更沒有同晶體存在,所以它沒有晶體析出。但,當用玻璃棒摩擦試管壁時,可以促進晶核的形成,破壞溶液的過飽和狀態,于是過量的硫酸鈉便迅速地形成結晶析出,試管內就像氣溫驟然下降一樣,結了“冰”。
我國有些內陸湖含有大量的碳酸鈉,就是我們通常說的堿。在天冷時,從湖中析出大量的堿晶體,這就是由于溫度降低使碳酸鈉溶解度也降低的緣故。利用這個原理,還可以進行人工降雨,戰勝旱災。
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