[討論] 普化實驗誘導結晶問題

[ckriley (小謝)]

在鋁明礬的製備部分
如果最後過飽和溶液不會自己析出結晶
可以用玻棒輕輕刮燒杯內壁
誘導結晶
這個動作的原理是什麼呢?

小弟不才
只能想到以下這個頗矛盾的想法:

當過飽和溶液冷卻,
卻還沒有析出結晶時
是處於一種不穩定,隨時會析出結晶的狀態
唯一欠缺的就是一個晶種提供一個結晶的基底

杯壁附近的溶液冷卻較快,而且杯壁提供了一個附著面
有部分微量鋁明礬已附著在杯壁
只是不足以造成結晶(此說法缺陷在此)
我們用玻棒刮,推擠這些微量鋁明礬
使他們聚集成夠大的結晶作晶種
則可促成結晶的析出

也有可能是因為玻棒刮杯壁時提供溶液動能
使溶液內的離子們碰撞到正確的結晶位
產生晶種

或者是兩者同時發生,也不是不可能

我附帶向大家報告我以前做過的一項過飽和溶液實驗(科展)
部分有關這個問題的內容

不知道大家有沒有看過一種用結晶放熱的原理作成的暖暖包
它就是一包高濃度的過飽和溶液
裡面包有一個大概拇指指甲大的彎曲金屬片
金屬片的表面上有著一些凹痕
當我們去折那片金屬時,它會彈動(就像一種彈片式的髮夾那樣)
此時溶液會以彈片處為中心,向四面八方析出結晶(很漂亮)
並放出熱量
因此可推斷:晶種在彈動處產生

我跟我的夥伴當時以為是突然劇烈的震動使晶種產生
這也不無可能,因為我們在製備醋酸鈉過飽和溶液時,就常常因震動析出結晶而前功盡棄
老實說,過飽和很不穩定,也很難捉摸,有時再怎麼小心拿也會結晶
有時動作大一點也不會結晶

於是我們用夾鏈袋裝我們製備的過飽和溶液模擬,放入彈片式的髮夾試試看
結果不管我怎麼彈,它就是不析出
而將暖暖包內的彈片取出洗淨後放入我們模擬的暖暖包中試驗
結果是由彈片處析出結晶

後來我們想:為什麼彈片上要有那些凹痕?如果只要彈動的話,廠商應該不必多花這項成本.

所以我們又做了一個實驗
把彈片用膠帶包覆,使其凹痕不接觸溶液,表面平坦
放入模擬暖暖包試驗
結果是......無法析出結晶
與之前的結果對照
我們推斷:金屬片上的凹痕與結晶形成有關

(以下純粹是猜測)
於是我們認為,在醋酸鈉過飽和溶液內的震動或是動能供應,不是產生其晶種的必然原因
反而是金屬片上的凹痕與晶種的產生有較大的關連.
也許是凹痕形狀提供一個可以形成微小卻不足以引起結晶析出的晶種的環境
當彈動時,把這些小晶種彈離金屬片,送到溶液中,
小晶種們聚集成大晶種,或是碰撞溶液中的離子而形成大晶種,引起結晶析出

最後我要說,這畢竟是三個少不經事的國中生做的粗糙實驗,有許多不嚴謹處
僅供大家批判與參考(就如我之前說的,過飽和真的很難摸透)

希望大家能多多發表有關於鋁明礬實驗的意見
謝謝!
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◆ From: 218.169.107.18
※ 編輯: ckriley         來自: 218.169.107.18       (12/02 12:02)
推 jeff31303:推
推 karuwolf:認真！
推 roy047:玻棒刮杯壁時造成凹痕 提供平行晶格切面 使結晶附著(by IE)
推 ckriley:請問這道凹痕是玻璃的還是鋁明礬的呢?
推 r11claudio:平行晶格切面~謝指教
推 n0rup:推~
推 ckriley:所以我們有結論了嗎?我還在猶豫要不要下筆寫......
推 ckriley: 剛剛化學老師說,鐵片的功能是提供新鮮的鐵當晶種.