我是科學訓練師桑子研,每天都是一場實驗!
在日常生活中,你曾經特別留意過「結晶」嗎?其實啊,結晶隨處可見,只是你沒發現!比方說,冬天早上窗戶上的霜,還有雪花,甚至是餐桌上的糖和鹽,這些小顆粒都是結晶喔。但它們到底是怎麼形成的?可能很少人會仔細思考這個問題吧!
這次要介紹的「再結晶」實驗,是國中一年級化學課會教到的內容,非常有趣!我們可以親手從生活中不常注意到的地方,變出閃亮亮的結晶。特別是我們會學到怎麼用硝酸鉀和氯化鈉來取出結晶。透過這個實驗,大家可以親身體驗溶解度和溫度的影響,加深對物質性質的理解喔!話不多說,趕快來看看怎麼玩吧!
實驗步驟
⓪ 事前準備
將3克的食鹽(紅色)和3克的硝酸鉀(藍色)分別裝入藥包紙中,備用。首先,把食鹽和硝酸鉀分開用藥包紙包好並秤重,這樣實驗會進行得更快。這部分是拜託理科助教幫忙的,大概花了30分鐘才準備好呢!
① 在試管中溶解
接著,把這兩種物質各3克分別倒入不同的試管中,加入5毫升的水,然後把試管放進裝有熱水的燒杯裡,輕輕搖晃,讓它們充分混合。(我們特別指示學生,藍色標籤的試管裝硝酸鉀,紅色標籤的裝氯化鈉,這樣比較整齊劃一。)有些學生可能不太會用滴管量取5毫升,所以事前需要好好教導他們滴管的拿法和使用方式喔!
硝酸鉀會完全溶解。
有些學生動作比較慢,熱水冷掉了,結果有些組別沒辦法完全溶解。雖然我們又幫他們加了熱水,但這個實驗會花掉整整50分鐘,所以要特別注意時間喔!如果過了一陣子還是沒有完全溶解,就把上層澄清液(已經溶解的部分)約2毫升移到另一個試管中(用綠色標示的試管)。
② 冷卻溶液並觀察變化。
如果藍色那邊的物質都溶解了,就算紅色那邊還有沒溶解的,也沒關係,把兩支試管一起放進裝水的燒杯裡冷卻。這時候,硝酸鉀溶液中的固體成分就會結晶出來囉!等到結晶出現,就把試管放回試管架上,仔細觀察一下。你會看到漂亮的針狀結晶喔!
硝酸鉀結晶的樣子
氯化鈉沒有結晶跑出來喔。
③ 過濾後用顯微鏡觀察。
硝酸鉀溶液用濾紙過濾,把固體取出來。雖然可以直接觀察,但我們也想看看食鹽的結晶,所以先放著,把溶液分成兩份:一份自然風乾讓水分蒸發,另一份則加熱沸騰把水蒸發掉。我們先來看看加熱蒸發水分的方法。
這是加熱沸騰讓水蒸發的方法。
加熱的時候,鹽可能會飛濺出來,所以要小心喔!一定要戴好護目鏡!最後會變成這個樣子。
用藥匙取出結晶,用放大鏡或顯微鏡觀察看看吧!用顯微鏡看的話,食鹽的結晶幾乎是看不到的喔。
用顯微鏡觀察
我們也把硝酸鉀的結晶從濾紙上用藥匙取出來,放到顯微鏡下觀察吧!肉眼就能看到驚人的細緻結晶!真的超美!可以看到針狀的結晶喔。
放大看!
放到載玻片上用顯微鏡看(硝酸鉀)
看起來就像這樣。我們還把自然風乾的那一份溶液收集起來,滴到載玻片上。
這個留到下一次課堂再觀察。
④ 稍後觀察氯化鈉的結晶
仔細觀察結晶的形狀和紋路吧!觀察完後,一定要畫下來,把這美麗的姿態記錄下來喔!氯化鈉的結晶(可以看到像正方形一樣的結構)
肉眼也能看到正方形的結構喔。我們也用顯微鏡觀察了。
放大看看…
同樣地,硝酸鉀也拿去太陽底下曬乾了,結果是這樣:
再結晶的實驗,讓大家親身體驗肉眼看不見的溶質再次變成固體的瞬間,這真是一個超級刺激又有趣的實驗啊!學生們親手做出結晶,一定能感受到科學的神奇之處。如果想把結晶養得更大顆,下一步也可以試著挑戰一下如何把結晶養大,這也會很有意思喔!
順帶一提,這是以前在我的學校科學社的學生們做出來的結晶喔!
另外,氯化銨的結晶也超棒的!點這裡瞧瞧吧!
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