2035
需用时 04:04
酷炫动图(三十五):化学篇回归!

好久不见,酷炫动图又回来了!准备好感受化学实验的乐趣了吗?

例行警告:前方高流量消耗反应,没有连上Wi-Fi的手机党请迅速关闭此页面!

尼龙绳

原理:这是一个合成尼龙的实验,反应产物通常是尼龙610。两部分反应物分别溶解在水和一种与水不混溶的有机溶剂当中(比如说可以是环己烷),反应只在两种液体的交界面上发生。当两层液体接触时,我们会看到界面上形成一层薄膜,接着拎起薄膜,反应在交界面上继续发生,因此就形成了一条能源源不断拉出液面的“尼龙绳”。这“绳子”还可以越拉越长,甚至卷到线轴上面。

纺线中……录制者:Bryony Hockin

在这里,水溶液中溶解的反应物是己二胺,有机溶剂中溶解的是癸二酰氯,它们的反应如下:

图片来自:http://memoirelyceen.free.fr

花絮:这个演示实验的发明者之一是化学家斯蒂芬妮·克沃勒克(Stephanie Kwolek),她更加著名的发明是一种名叫“凯夫拉”的强韧聚合物纤维。

手持凯夫拉结构单元模型的斯蒂芬妮•克沃勒克,图片来自:Michael Branscom

危险:中。反应本身并不剧烈,但反应物具有腐蚀性、有机溶剂易燃,只应在专业实验室进行操作。操作时应戴护目镜及手套。

录制者Ward's Science

试管中的雷暴

原理:这是一个适合关灯欣赏的实验,试管中闪现的火花仿佛像是一场迷你雷暴。

现象的实现方式如下:实验者首先试管中倒入了一些乙醇,然后用滴管在乙醇层的下方小心地加入一些浓硫酸。接下来,在试管中丢进一些高锰酸钾固体小颗粒就会引发反应。高锰酸钾会与浓硫酸反应,产生七氧化二锰(高锰酐)。这种物质氧化性强而且很不稳定,接下来它又会氧化乙醇,造成剧烈的反应现象。

投入固体高锰酸钾引发反应。图片来自:NurdRage

花絮:之前还介绍过另外一种涉及七氧化二锰的演示实验。用玻璃棒蘸取一点浓硫酸和高锰酸钾固体,然后生成的少量七氧化二锰在接触棉花之后会产生火球。

危险:高。反应剧烈,有一定液体冲出试管和爆炸的风险。该反应只应由专业人士操作,必须控制在小规模进行,面罩、护目镜、消防设备一个都不能少。

录制者NurdRage

跳动的汞心

原理:该实验有多种版本,一般操作方法是在表面皿中加入一滴金属汞,然后覆盖上含有硫酸和一种氧化剂的水溶液(比如说氧化剂可以是重铬酸钾,或者高锰酸钾、过氧化氢等)。接下来实验者用一个铁钉轻触汞滴,在尖端接触到汞滴时,可以观察到它的颤动。根据实验条件的不同,还会出现不同的“跳动”模式。

当铁钉接触汞滴时,二者组成原电池,发生电化学反应。以过氧化氢作为氧化剂的情况为例,发生的电化学反应如下:

图片来自参考文献1

电化学反应改变了汞滴表面的电荷分布和表面张力,因此汞滴发生颤动。

花絮:液态金属镓也可以用于类似的“心跳”现象演示。

危险:中高。硫酸及氧化剂具有腐蚀性,汞蒸气有毒,实验应在通风橱内操作。

录制者wwwperiodictableru

红蓝变色

原理:试管中装的是氯化钴(II)溶液,加进去的东西则是盐酸。这里体现的其实是溶液中的一个化学平衡的变化。钴会以两种不同的配合物状态存在:“水合”状态的配合物是粉红色,而“无水”状态的氯配合物则是蓝色。加入盐酸在溶液中引入了更多氯离子,这会促使化学平衡点变动,产生更多蓝色的配合物。反应式如下:

花絮:这是一个适合展示勒夏特列原理的实验,温度的变化也同样会影响平衡点,升温会让溶液变得更蓝,降温则更红(可以说是非常中学化学了)。

图片来自:ualr.edu

危险:较低。应在专业实验室中操作,避免皮肤接触。

录制者Harryg22

瓶中火花

原理:在瓶中伸进预先经过灼烧加热的燃烧匙,就收获了满瓶飞舞的明亮火花。这其实是发生在氨气和氧气之间的氧化还原反应。

瓶中事先倒入了少量浓氨水,并让氨气挥发与空气混合。燃烧匙里放的东西是三氧化二铬(Cr2O3),在此起到了催化的作用。反应集中在催化剂颗粒附近发生,反应放热又把这些颗粒变成了耀眼的“火花”。有些地方会称其为“萤火虫实验”。大部分氨会在氧化反应中变成氮气,有少部分可能会被氧化到更高价。

凑近拍也很美

花絮:这个实验经常作为重铬酸铵分解“火山”实验的续集,因为重铬酸铵分解产生的三氧化二铬颗粒相当细小,收集起来刚好适合作为该实验的催化剂。“火山”实验的现象见:酷炫动图(二):更多的化学实验

危险:较高。反应应在通风橱内进行,需戴防护眼镜及手套,前一集的“火山”实验也必须谨慎操作

录制者MEL Science

燃烧乒乓球

原理:制作乒乓球的传统材料是赛璐珞,也就是硝化纤维塑料。这种材料最大的缺点就是太过易燃,在动图中我们可以清楚地观察到赛璐珞乒乓球极易燃烧的特性。

赛璐珞1855年的时候就被发明了出来,它是用硝酸纤维素和樟脑等原料制成的。一般认为,赛璐珞是人类历史上制造出的第一种热塑性塑料。它方便塑形,价格又便宜,所以在那个时候用途很广泛,玩偶、女士们的发梳装饰、胶片等等地方都会用到它。不过易燃的特性也带来了很多麻烦,在历史上,女士们因为佩戴赛璐珞发梳而被引燃头发的事故就曾频频发生(更多阅读:七种要人命的时尚潮流)。

花絮:如今,乒乓球已经有了更安全的版本。国际乒联规定,从2014年7月1日起乒乓球重大赛事都应使用非赛璐珞版的新材料乒乓球。

危险:较高。硝化纤维素材料相关的演示实验都需要谨慎进行,需要准备护目镜、防火手套等防护措施,并远离其他一些易燃物品。燃烧可产生有毒气体,需要充分通风。(请不要在家烧乒乓球玩……)

录制者Periodic Videos

变色鸡蛋

原理:将生鸡蛋的蛋清与蛋黄分离,在蛋清部分加入少量紫甘蓝汁,就会看到蛋清变成绿色。这是因为鸡蛋清是碱性溶液,可使紫甘蓝中的花青素变色。利用这种方法,可以做出绿色的煎蛋:

图片来自:instructables.com

花絮:同理,如果再来点柠檬汁或者醋调整pH,你还能得到双色煎蛋:

截图来自:Lifehacker & Experimenter

危险:极低。虽然颜色看起来难以下咽,但实际上煎蛋的可食用性和味道完全不受影响,可以尽情尝试(亲测好吃)。

录制者MEL Science

文章题图:迷你化学实验室(只是玩具啦),由本文作者拍摄。

参考资料:

  1. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed084p1292
  2. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed077p177?journalCode=jceda8
The End

发布于2017-08-16, 本文版权属于凤凰网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系凤凰

我的评论

窗敲雨

药学硕士

pic