各位亲爱的朋友们,大家好。我是杨帆,一个非常喜欢化学的人。化学在你们的印象里是不是很有趣呢?从中学接触到化学课开始,我就开始“玩”一些化学实验了。大家看到的这个地方是我家的天台。中学时期,我自己悄悄买了一些化学试剂,在这里做实验。可以看到,那时候我的头发还没有现在这么长。这个小坩埚里有些特殊的东西,我给它点上火,感觉非常棒。
这张纸上有一些混合好的粉末,不过把它点着的方式不是直接点火,而是拿一块砖砸一下,然后它就着了。看,这烟还是挺大的。虽然部分实验有些危险,不过我依然鼓励大家去试一试,但一定要注意安全。接下来,我就开始从文献等不同的地方去找有趣的实验。有人想到化学,就认为是变色之类的,比如在酸和碱中加一种指示剂,可能就从蓝的变成红的,或者红的变成蓝的了。
的确,化学里有很大的一块实验都是变色的,但在变色之中,科学家们也找到了一些与众不同的实验。
▲流血的心:盐酸在过氧化氢的帮助下氧化铁,硫氰化钾作为显色剂
同样是变色,化学也可以玩出花样来。比如我们在培养皿里加入一种溶液,接下来放入一个用铁丝做的“心”,大家就会看到这样的现象。同样是两种东西,混到一起会变色。这是由铁上面剥离下来的东西与溶液反应所达到的效果,所以就出现了“流血的心”。当然你也可以把那个“心”型做成其他的形状,只要是铁制的就没有问题。
▲跳跃的钠:试管中装入加了指示剂的水与液体石蜡后放入钠块
“跳跃的钠”也是这样。试管下层是水,上层是一种无色透明的油状物质。钠是一种可以和水反应的金属,当试管里放入一小块钠的时候,它立刻就和水反应了,而它和油是不反应的。所以它跳到油里后会掉下去,又和水反应了。同时,钠上面有一种东西会导致溶液变色,所以就出现了这样很特殊的现象。不过,大块的钠被扔到水里会爆炸,所以这个实验的危险性有点高。
接下来的这个实验就更有意思了,它叫B-R振荡。B-R是发现这个实验的两个人名字的首字母。这个实验是什么样的呢?▲B-R振荡,又名“碘钟反应”
我们找一个烧杯,在其中倒入三种溶液。第一种溶液基本是无色透明的;第二种溶液也是透明的,但是稍微有一点白;接下来倒入第三杯溶液;再加几滴浓硫酸,晃一下,就出现了一个循环的变色:无色、黄色、蓝色。
这就有点颠覆当时人们的认知了。大家也许听过永动机,就是让一个东西运转起来之后能无限地运转下去。但是随着物理学的发展,永动机已经被证实是不可能存在的了。结果化学上却发现了“永动机”这样的现象,这是怎么回事呢?
后来的研究证明了它并不是永动机,而是相当于把一个弹簧拽开再松手,它就会来回振动,直到停下,这时候颜色就不会再变了,因此这类实验叫做振荡反应。由于它的核心元素是碘,所以这个实验也被称为“碘钟反应”。
但是叫“碘钟反应”的实验除了这个外,还有另一个名叫Landolt的反应,Landolt就是发现这个实验的人的名字。因为它的核心也是碘元素,又都能和钟挂上钩,所以这两个实验在网上就被叫混了。
▲Landolt反应,也叫“碘钟反应”
那么这个“碘钟实验”是什么呢?我们在里面加入一杯溶液,倒计时8秒,它就变色了。所以说这回的反应为什么也叫“碘钟反应”呢?因为只要这个溶液里面溶度的量是一定的,它就绝对是8秒钟变色,像钟一样准确。
这个实验会让你怀疑世界是不是真实的。一般的变色实验,只要把两种溶液倒在一起,立刻就会变色;但是这个实验很奇妙,倒进去以后要等一会才会变色。
▲B-Z振荡:以溴为核心的振荡反应,用邻菲罗啉络亚铁显色
除了这个以外,我们还有另外一个振荡实验,叫B-Z振荡。B-Z同样是发现这个实验的两个科学家名字的首字母。做这个实验需要一培养皿的红色溶液。可以看到它确实变蓝了,但不是整个溶液一起变色,而是出现了一圈一圈的同心圆。
在生物上,培养细菌可能会出现类似的现象,但这是化学溶液,只要稍微晃一晃,图案就不见了。比起前面那种随着时间不断变色的溶液,这个实验出现了空间上的变色。科学家想尽了一切办法,用一大堆理论解释这个现象,但现在还没有完美的结果。
▲滴水生烟:铝与碘在水的催化下反应下一个实验叫“滴水生烟”。除了变色以外,燃烧也属于化学。这又是我家可怜的天台。
我们在两种混合物里拿玻璃棒挖了一个坑,然后在里面滴加了一些水,接下来它就冒出了紫色的烟。随着热量累积,它烧起来白色、黄色的火再加上蓝紫色的烟。如果镜头再远一点,这个蓝紫色的烟就是红色的,离远一看就像一条壮丽的彩虹。我们刚才是拿水点火,那么拿冰能不能点火呢?可以。我们在这个小铁盆里放了一些东西,在它们上面放一块冰,就出现了蓝绿色的火焰。因为反应是放热的,所以里面已经沸腾了。
除了变色和燃烧之外,化学实验还可以发光。《名侦探柯南》里提到鲁米诺会让血迹发光。为了完成这个实验,我就去医院找护士抽了一点自己的血,然后做了这么一次实验,也算是为化学献身、为科学献身了。大家可以看到,倒进去的一瞬间,就出现了蓝色的荧光。当然这个血是稀释过的,不然那么大一瓶的话,我今天估计也没法站在这儿了。
还有什么比较有趣的现象呢?现在大家看到的这一杯是液氮,液氮的温度是-196℃,当我们把这一管物质放到液氮里降一下温,这管物质就会逐渐亮起来了。做这个实验的时候我们开着紫外线灯,这样就能为实验提供能量。
这个实验也很有趣:架子上夹着一张滤纸,我们在这张滤纸上滴加一些特殊的东西,用不了多长时间这张滤纸就燃起来了。香港僵尸电影里着火的符纸可能就是用这种方法实现的。在化学上,比燃烧更加剧烈的现象叫做爆炸。这个实验就是一个小的爆炸。每一次点着了火,要发生“嘭”的爆炸的时候,大家都很开心。
我这儿还有个画面,不是同一段素材,但也是这个实验。当时我就是这样点火,拍摄上面冒出来的烟。拍摄爆炸实验对相机的性能要求很高,如果相机不太好拍出来的效果就一般。
拍爆炸最好的方式是什么呢?还是高速摄影来拍慢镜头。比如这个爆炸在慢镜头下就特别漂亮,大家能看到爆炸的瞬间。溅出来的火花是熔化的金属,然后一团蘑菇云就飘上去了。我做了、拍了这么多化学实验,依然觉得它们很有意思。刚才大家看到的这个实验我在写书的时候重新拍过,于是有了这张像一朵星云一样的照片。
还有非常漂亮的这一张。
至今为止,我拍摄的实验已经非常多了,一个屏幕远远放不下。我觉得化学值得我一直奋斗下去,而我未来还将继续发现不同的新实验。
做所有的这些化学实验有一个前提:我们永远不赞成在知识储备不够的情况下,自己在家进行化学实验。我希望大家能在老师或者专业人员的陪同下去试一试,但一定要注意安全。
谢谢大家。