揭開紙質“圣誕樹”的秘密

河北省隆化縣教體局教研室 榮鳳賢

揭開紙質“圣誕樹”的秘密

河北省隆化縣教體局教研室 榮鳳賢

“忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開”是唐代詩人岑參在《白雪歌送武判官歸京》一詩中的千古名句，常用來比喻短時間內大量出現新的事物。去年圣誕節(jié)前后，市面上賣的一種兒童紙質玩具“圣誕樹”，就有如詩中所寫一般的神奇效果。只要將配好的藥水淋在紙片上，幾小時后就會長出雪花狀晶瑩剔透的“花”來，令人贊嘆不已！

【問題提出】為什么會產生如此神奇的效果呢？所配的藥水是哪一種溶液呢？雪花狀晶瑩剔透的花究竟為何物？是怎樣形成的呢？這個過程發(fā)生的是物理變化還是化學變化？下面就讓我們一起來揭秘“圣誕樹”的化學原理。

【查閱資料】藥水中的溶質成分為磷酸二氫鉀；常溫下，磷酸二氫鉀的溶解度為29.2 g，即100 g水中溶解29.2 g磷酸二氫鉀即達到飽和。

【實驗探究】1.取約2 g白色磷酸二氫鉀小晶體于小燒杯中，用量筒量取大約10 mL蒸餾水倒入上述燒杯中，攪拌至溶解；

2.將得到的磷酸二氫鉀溶液倒在小噴壺里，然后向濾紙上噴灑，濾紙上很快得到白色小晶體（濾紙具有吸水性，效果要比普通白紙好得多）。

【問題分析與結論】原來，設計者只是巧妙地運用了溶液、物質溶解度及結晶的知識而已。溶液是由溶質和溶劑組成的，又分為飽和溶液和不飽和溶液兩種。無論是飽和溶液還是不飽和溶液都具有均一性和穩(wěn)定性，這是因為溶質在溶劑的作用下，以肉眼看不見的分子（或離子）狀態(tài)均一地分散到了溶劑中。上述所噴的藥水溶質主要是磷酸二氫鉀，但由于固體磷酸二氫鉀已經溶解在了溶劑中，而并不呈現在我們的宏觀視野中，因此看上去噴的似乎就是水。

固體物質的溶解度是指在一定溫度下，某固體物質在100 g溶劑中達到飽和時所溶解的固體的質量。固體物質溶解度的大小除了與溶質及溶劑的種類有關外，還與外界溫度有關。一定溫度下某物質的溶解度通常是一定的，當其飽和溶液蒸發(fā)溶劑時，多余的溶質便會從溶液中以規(guī)則的幾何形狀析出來，這個過程我們稱之為結晶。結晶只是溶質從溶液中分離出來，并沒有發(fā)生化學變化。紙質圣誕樹之所以會開花，就是因為當紙樹浸入磷酸二氫鉀的水溶液后，水溶液快速浸潤整棵樹，然后樹枝末端的水溶液先蒸發(fā)，溶劑減少，磷酸二氫鉀的溶液由不飽和轉變?yōu)轱柡?，直至結晶出磷酸二氫鉀的晶體，而看起來就像從紙樹的末端開始開花。說穿了，我們看到的晶瑩剔透的花實際上只是磷酸二氫鉀的晶體。如果藥水中事先放入了彩色顏料，那被晶體吸收后就會變成彩色的花，煞是美觀！

同學們，你們在了解玩具“圣誕樹”奇妙變化的原理的同時，是否也體會到了化學的無限魅力和價值了呢？