自制又“冰”又熱的球

劉枝靈 王洪鵬

在天宮課堂上，王亞平把水球變成了一個“冰球”，還說道：“現在我摸著它，竟然還有發熱的感覺，原來是一個熱球！”讓我們也來施展“魔法”，自制一個貌似冰球，實則發熱的熱球吧。

其實，太空“冰雪”實驗是很多科技館里都會講解的經典科學實驗——點水成“冰”，也叫“熱冰”實驗。同學們在學校實驗室用簡單的實驗材料就可以完成。

實驗材料

護目鏡、口罩、量筒、溫水、燒杯、勺子、天平、無水乙酸鈉、玻璃棒、微波爐、防燙手套

制作步驟

1實驗開始前，請佩戴好護目鏡、口罩。

2用量筒量取100毫升（ml）溫水，倒入燒杯中備用。

3用勺子舀取無水乙酸鈉放上天平，稱取150克（g）。

4將稱好的乙酸鈉緩慢倒入燒杯中進行溶解，并用玻璃棒攪拌均勻。

5將燒杯放入微波爐用高火加熱大約90秒。觀察無水乙酸鈉是否完全溶解，如沒有，可再加熱30 秒，直至完全溶解（加熱過程會造成水分流失，可適當補水）。

6佩戴防燙手套，小心地將完全溶解的乙酸鈉溶液轉移至干凈燒杯中。

7將飽和乙酸鈉溶液靜置至室溫，把干凈的玻璃棒放入溶液中，靜觀“冰球”形成。

＊文中時間、用量和操作僅供參考。實驗請在家長或學校專業教師的指導下進行。

知其然，知其所以然

透過現象看本質，要想舉一反三，我們需要先記住這幾個概念。

概念一點通

溶液

一種或幾種物質分散到另一種物質里，形成均一的、穩定的混合物，叫作溶液。其中，被溶解（分散）的物質叫作溶質；能溶解溶質的物質叫作溶劑。

溶解度

對于固體物質，在一定的溫度下，某物質在100克溶劑（通常為水）里達到飽和狀態時所溶解的質量，稱為溶解度。通常情況下，溶解度受到溫度、壓強、溶劑性質等多種因素影響。其中，溫度對溶解度的影響較為明顯，大多數固體物質的溶解度隨溫度升高而增大。

乙酸鈉、食用鹽、蔗糖三種物質的溶解度曲線圖

過飽和溶液

在一定溫度下，如果溶液中所溶解的溶質已經超過該溫度下溶質的溶解度而未析出，則該溶液稱為過飽和溶液。過飽和溶液處于一種亞穩定狀態，在受到攪拌、晃動或者溶液中被投入固體（結晶核）時，溶液平衡狀態被打破，溶液中過量的溶質就會結晶析出。

原理揭秘

回顧前文提到的太空“冰雪”實驗，當王亞平用沾有乙酸鈉晶體粉末的小棍子觸碰過飽和乙酸鈉液體球時，乙酸鈉粉末充當了“結晶核”的角色，致使過飽和溶液的亞平衡狀態被打破，誘發了結晶析出現象。

無容器實驗

同樣一個實驗，為什么要帶到太空中開展呢？我們在地面做實驗時可以發現，由于受到容器杯壁的約束，乙酸鈉晶體生長現象在燒杯壁附近便會被迫停止。在空間站所處的微重力環境中，所有物體均可擺脫重力的影響，飄浮于空中，這使無容器實驗成為可能。因此，在空間站中進行無容器結晶實驗，有效規避了容器對于晶體生長過程的影響，能夠為我們更多呈現晶體生長的規律與特性。

輕松答題

通過剛才的閱讀與實驗，請判斷下列說法哪個是正確的。（ ）

A. 只有液體才能作為溶質。

B. 20℃時，100克的水中溶解了30 克硝酸鉀，所以硝酸鉀的溶解度是30 克。

C. 所有固體物質的溶解度都會隨著溫度的升高而增大。

D. 有少量過剩溶質存在于其中的溶液，說明該溫度下，已形成這種溶質的飽和溶液。