翻译:熊雪微
科学小实验——制作晶体洞穴
晶体的生长是一个缓慢的过程,但在科学的指导下会很容易达成,几天就可以做好。
看到这么璀璨的水晶成品,你能克制住自己不去尝试一下吗?快来跟小板凳一起学吧~
材料
- 明矾粉
你必须确定使用正确种类的明矾粉——硫酸铝钾。如果你是用的是不含钾的明矾粉,不会有晶体生成的。
- 蛋壳或者塑料蛋
- 胶(任何胶水都可以)
- 小刷子
- 晾干蛋壳的容器
- 碗、勺子
- 一个量杯——你需要量四分之三杯的明矾粉。
在你制作晶体洞穴的前一天,准备你要用的蛋壳。
第一步,蛋壳内壁涂一层薄薄的胶水。你把蛋壳放入明矾溶液之前,要确认一下胶水完全风干变硬
小朋友们给蛋壳内侧涂胶水的时候非常激动~所以我让他们尽量去做。
胶水还没干的时候,在蛋壳上撒一些明矾粉。
之后,在蛋壳中填上明矾粉,然后转一转(为了让明矾粉均匀附在内壁上),再把没粘在内壁上的明矾粉倒出来。重复这个过程。
你可以将蛋壳放到装有明矾粉的小碗中,滚一下,来使蛋壳外侧也粘上明矾粉。
好啦~让这些蛋壳风干一晚。现在可以做明矾溶液啦~
如果你希望晶体洞穴是彩色的,你可以使用染料,将颜料与两杯水混合。
将水加热至几乎沸腾。
将四分之三杯的明矾粉倒入水中并搅拌至你觉得OK了。如果容器底部还有一些明矾晶体的话,你需要继续搅拌,或者重新加热溶液,或两者都做。碰到这种情况,我通常会把明矾溶液放微波炉里再加热2分钟,其余的晶体就完全溶解了。
这样的方法,目的在于获得饱和溶液。换句话说,你需要在水中尽可能溶解更多的明矾粉。
在容器的底部,晶体和饱和溶液之间有一条可逆反应线。如果容器底部有晶体生成,这些晶体将带走溶液中的一些明矾(也就是带走了将要附着在你做的晶体洞穴上的明矾)。导致你做的成品中晶体不会那么大。
要确保容器底部没有其他杂质——灰尘,残余胶水,不明漂浮物等。
另一方面,如果你的溶液并没有饱和。当你将你做好得已敷一层明矾粉的蛋壳放进溶液中时,覆盖的明矾粉末将会溶解,然后你的蛋壳内将变得光秃秃。
制作晶体洞穴的过程中最大的好处在于它可以反复做。当溶液冷却的时候,晶体在容器的底部生成。只要你的蛋壳放进容器底部,就会附着上一些晶体。
当你对混合溶液的饱和度相当满意的时候,放一两个蛋壳进去。
现在,你需要等待…..
将已处理好的蛋壳放在一旁,明天早晨再观察,你会发现他们变得有多么漂亮!如果你希望晶体生长得更大一些,注意!让已处理好的蛋壳重新放入溶液中再次处理,然后拿出来再等一天。如果你觉得已经得到的晶体尺寸已经很漂亮啦,将蛋壳从储存容器中拿出来,再做一批新的晶体洞穴。
图片右下方那个巨大的晶体洞穴,反复浸湿了三四天。
你可以反复加热、饱和这个明矾溶液直到你觉得够了。当不想再用的时候,倒掉它,洗干净你的碗,然后一切完成。明矾是一种食品添加剂,所以它绝对安全。
但是不要大量食用明矾。安全和康是两码事。
下面的这张照片是从我们做的那些晶体洞穴中挑选出来。
这是一个在绿色塑料蛋壳里做的无色晶体洞穴。
明矾晶体小知识
明矾晶体生长很美,因为有很多不同因素影响晶体的生长。
- 你可以试验一下不同的冷却速度——让明矾溶液常速冷却,用一些冰帮助加速冷却,用许多冰来急速冷却(请不要使用玻璃碗),将明矾溶液放在一个低温加热的平底锅中使它慢速冷却。上述的各种方法会导致几乎没有大个晶体生成,都是小晶体。
- 所有的物质都有一个最优晶体学结构,这种结构取决于原子或分子的排列。硫酸钾铝晶体是等轴晶体,换而言之,含硫酸钾铝的明矾很容易形成八面体(就像两个金字塔融合在了一起),如下图,你会看到很多很细小的八面体。
参考资料
这种模式使得,在没有被挤压的情况下,晶体只能生成他们最优的晶体结构。如果他们相互挤压(你所做的晶体洞穴中很有可能发生这种情况),晶体将往任何可生长的区域生长。看到几乎梯形的晶体,就像下面图片中的这个
来自国外网站。