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酷炫动图(十一):化学篇

本期动图回归化学主题。

例行警告:图多杀猫,没有连上Wi-Fi的手机党请迅速关闭此页面!

金雨

原理:这是硝酸铅与碘化钾发生的复分解反应,其中析出的金黄色结晶为碘化铅。反应式:Pb(NO3)2 + 2KI → 2KNO3 + PbI2

花絮:碘化铅晶体是一种可以用于X射线和γ射线探测的材料。

危险:高,处理铅盐时必须谨慎防护以防中毒。

录制者Thoisoi2 - Chemical Experiments! 

绿焰

原理:这种看起来效果相当中二的火焰是硼酸三甲酯燃烧产生的。硼酸三甲酯是一种无色透明、高度易燃的液体。青绿色火焰是硼原子的焰色反应特征。

花絮:钡盐和铜盐的焰色反应也呈现绿色。下图是氯化铜(左)与硼酸三甲酯(右)的焰色对比:

图片来自:www.amazingrust.com

危险:中高。这种液体非常易燃。

录制者DoktorKlawonn

魔性之环

原理:这是一个发生在平皿薄层上的B-Z反应(Belousov-Zhabotinsky反应)的例子。B-Z反应是一种化学震荡反应,它最早在20世纪50年代被发现。反应体系会在两种状态之间不断进行周期性变化,平皿上的“波纹”也会不断变换。B-Z反应有多种版本,上图中是它的一个常见版本,溴酸盐与丙二酸发生氧化还原反应,以铈盐及邻二氮菲亚铁离子(ferroin,在还原态为红色,氧化态为蓝色)作为催化剂和反应指示剂。

花絮:目前,对B-Z反应的动力学研究依然在进行中,研究者们也对反应过程进行了很多数学计算。下面就是一个计算机模拟出的平皿B-Z反应的图像,是不是感觉更加魔性了呢……

图片来自:wikipedia

危险:中低。反应本身并不剧烈,不过溴酸盐对人具有刺激性,配制反应溶液时依然要注意防护。

录制者Tim Kench (注:本视频经过加速,速度为真实情况的10倍)

水下花园

原理:在硅酸钠的水溶液中加入一些金属盐类的结晶颗粒(例如铜盐、钴盐等),就可以观察到溶液中树枝状的结构逐渐“生长”的过程。投入的结晶颗粒逐渐溶解,释放出金属离子,而这些金属离子又会与硅酸钠形成难以溶解的硅酸盐结晶,沉积在最初的结晶颗粒之上。而且,各种过渡金属离子的硅酸盐还可以呈现不同的颜色,使花园更加美丽。以下是“花园”中常用的一些反应物和对应的硅酸盐颜色:

明矾(硫酸铝钾)——白色

硫酸铜——蓝色

三氯化铬——绿色

硫酸镍——绿色

硫酸亚铁——绿色

三氯化铁——橙色

氯化钴——紫色

花絮:如果把化学花园搬到太空中会是什么样?NASA曾在国际空间站上进行过实验[1,2]

危险:较低。

录制者XTrBass (注:视频为加速播放的延时摄影,每1帧对应2秒。戳这里可以看到制作花絮。)

氢化钠

原理:这是氢化钠与水发生的反应,生成氢氧化钠和氢气,溶液中加入了酚酞作为指示剂,因此呈现紫红色。

花絮:氢化钠是一种碱性非常强的物质,它可以夺取很多化合物中的质子形成相应的钠化合物,这在有机合成中非常实用。

危险:高。氢化钠的性质非常活泼,反应剧烈。

录制者Periodic Videos

金色氧化锌

原理:在加热至高温时,白色的氧化锌粉末会逐渐变成金黄色,在空气中冷却时颜色又会褪去。产生颜色的原因是高温下氧化锌晶体失去部分氧原子,从而形成晶格缺陷。

花絮:很多宝石的色彩也与晶格缺陷有关,例如彩色的钻石

危险:中高。观察氧化锌变色需要将其加热到800℃左右[3],使用高温火焰需要格外当心。

录制者Applied Science

(编辑:Ent)

参考资料:

  1. http://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/101.html
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_garden
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_oxide
The End

发布于2015-04-09, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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