观察结晶最方便的材料其实就在厨房的调料罐里。食盐与砂糖都是细小的结晶,你可以直接用放大镜或者显微镜去观察它们,也可以用它们来做一个结晶的小实验,在家自制出漂亮的棒棒糖。食盐适合用蒸发的方式结晶,只要把它制成饱和溶液,然后等待水分蒸发,就可以逐渐得到立方体形状的结晶盐粒。把海水晒干变成海盐就是一个蒸发结晶的过程。而蔗糖则适合用降温的方式结晶。
蔗糖在水中的溶解度相当大,在常温下就可达2000 g/L,而随着温度升高溶解度还会变得更大。因此我们可以制成浓浓的热糖浆,然后再让它降温变得过饱和,析出蔗糖晶体。用这个方法可以制作一支“结晶棒棒糖”。你需要准备:砂糖、食品色素(可选)、让结晶附着的竹签或筷子、小锅、耐热的细长玻璃瓶,以及固定竹签的夹子。首先,找出一个称量用的小杯子,用它量出三杯砂糖和一杯水,都倒入小锅中。
下来,开小火边加热边搅拌,不要让它剧烈沸腾,直到完全溶解为止,可以加入一点食品色素调成各种颜色。把溶解的热糖浆倒入玻璃瓶。接下来要在竹签上加一些晶种:把竹签在糖浆中蘸一下,然后再粘上砂糖颗粒,等它晾干。等到糖浆基本晾凉,竹签晾干粘牢了上面的砂糖颗粒之后,就可以把竹签放进糖浆瓶中,用木夹将竹签固定在瓶子中央。接下来,等待几天之后,就会有很多晶莹剔透的蔗糖晶体在竹签上生长了。
当食盐和砂糖装在罐子里时,它们可能看起来没有什么差别,但仔细观察可以发现,食盐与砂糖的晶体有着不同的形状:盐粒是立方体的样子,而蔗糖晶体则是十二面体结构(想想单晶冰糖的样子),它们的晶体结构由分子/离子的排列方式决定。有意思的是,盐和糖还可以结合到一起,形成“共结晶”。不过,这一次需要的是葡萄糖。食盐与葡萄糖形成的共结晶,它的化学组成可以写作2C H O ·NaCl·H O。
图片来源:Dmitry Shintyakov。用以下方法可以制作出这种糖盐共结晶:100 g葡萄糖和15 g氯化钠溶于90~100 g 热水,放凉之后放在开盖的容器中让它慢慢蒸发结晶。这样形成的小结晶可以作为“种子”,把它们用细线固定在上述溶液中,还可以继续长成更大的晶体。生长中的糖盐结晶。图片来源:Dmitry Shintyakov。
制作这些结晶看起来似乎只是为了好玩,但无论对于科学研究还是工业生产,结晶其实都很重要。比如说,结晶是非常重要的提纯手段,也有很多生物大分子的确切结构都是依靠分析它们的晶体结构得出的。知识点。化学九年级下。冷却热的饱和溶液、蒸发溶剂,是两种获得结晶的常用办法。