化學的神奇魅力可是不是隨便說說的,神奇起來讓人歎為觀止。下面37張動圖,在帶領你領略化學之美的同時,也希望能幫助你理解這些化學現象。
11.燈泡中的的宇宙
原理:這是一個閃光燈泡,內裝鋅絲和氧氣,通電即點燃,只能使用一次。外面包有一層塑料膜以防萬一燈泡破碎。在現代電子閃光燈出現之前它是主要的閃光道具,抵達滿亮度所花時間更長,但燃燒時間也更長。
此圖在網上傳播時很多人說它是燈泡燒斷的瞬間,可惜普通鎢絲燈泡到壽命時只會慢慢黯淡下去。
花絮:早期的閃光燈泡使用鎂絲,亮度不如鋅。更早的則是敞開環境下鎂粉和氯酸鉀混合點燃。這就是“鎂光燈”一詞的來歷。
此外,許多網友表示,“這就是我們的宇宙啊”。
錄製者:2FC filmpruduction
危險:低。使用後燈泡會非常燙,不可立即用手碰。
12.五光十“銫”
原理:銫是活潑的鹼金屬,和水爆炸式反應生成氫氣。高速攝影需要極強的光,光照產生的高溫使得銫無法保持固態,因此實驗採用安瓿來裝液態銫。小錘擊碎安瓿瞬間,銫液滴傾瀉而出,在空中就和水蒸氣、氧氣反應留下尾跡,大塊入水後產生爆炸式反應。
花絮:在互聯網上有這樣一個釣魚貼,“……愛迪生等得不耐煩了,拿過銫塊,浸在水中,將溢出的水倒在了量杯裡量出體積,就知道了銫塊的體積。”也許這才是愛迪生耳聾的真正原因?
錄製者:PeriodicVideos
危險:高。銫與水反應非常劇烈,注意防護。
13.鋅火
原理:這種液體是二乙基鋅。它是一種極易燃燒的有機鋅化合物,接觸氧氣便自燃。真正的二乙基鋅如此圖所示是藍色火焰,但是網上流傳最廣的視頻/動圖來自2008年諾丁漢大學,他們拍到了黃色的火焰——照他們自己的說法,這是鈉汙染所致。
花絮:二乙基鋅於1848年發現,是第一個有機鋅化合物。它在有機合成中的應用極其廣泛,也曾被早期火箭研究者用作液體燃料。
錄製者:PeriodicVideos
危險:高。能自燃的沒幾個好東西,何況是液態。
14.火山炎魔
原理:外層紅色粉末是重鉻酸銨,它不穩定,受熱分解可以產生大量暗綠色灰燼(三氧化二鉻)和明亮的紅色火焰。
(NH4)2Cr2O7 (s) → Cr2O3 (s)+ N2 (g)+ 4 H2O (g)
這一效果很像火山爆發。
而藏在裡面的就是上期介紹過的硫氰酸汞“法老之蛇”了。
花絮:重鉻酸銨有個外號叫“維蘇威之火”,就是因為它的這個效果。它在焰火和早期攝影術裡都有應用。搭配硫氰酸汞感覺像是召喚了克蘇魯……
錄製者:Trollator
危險:高。重鉻酸銨和所有六價鉻一樣有毒、有刺激性。密閉容器中受熱可能導致爆炸。至於硫氰酸汞請參見上期。
15.鋁遭遇溴
原理:鋁是極活潑的金屬,因為表面緻密氧化層而在空氣中穩定,但會和很多其它氧化劑劇烈反應。溴就是其中之一。生成的三溴化鋁溶於水的反應也會放熱,可能導致爆炸。實驗完的試管必須先冷卻然後用輕柔的水流慢慢溶解,清洗後還要加入硫代硫酸鈉溶液以還原任何殘留的溴。
花絮:“三溴化鋁”真正的存在形態其實是Al2Br6,它十分穩定,哪怕氣化之後也只有一部分會分解成AlBr3。
錄製者:ChemToddler
危險:高。溴有揮發性和腐蝕性,吸入有毒,需防護措施。反應劇烈且有噴濺,請務必從少量開始!
16.暗之柱
原理:黑咖啡可不會變成這東西。杯中是對硝基苯胺和濃硫酸的混合物,加熱後發生非常複雜的反應——事實上,我們還不完全清楚反應的詳細過程。最後得到的黑色泡沫物原子比例為C6H3N1.5S0.15O1.3,幾乎肯定是對硝基苯胺交聯後的多聚物,整個反應有時被稱為“爆炸式聚合”。膨脹成這麼大這麼長是反應生成二氧化碳等氣體的功勞。
花絮:這個反應是70年代NASA研究者發現的,他們當時考慮過把它用作滅火劑——因為生成的黑色泡沫狀物非常穩定,隔熱性能也極好。
錄製者:plasticraincoat1
危險:中高。對硝基苯胺有毒,濃硫酸也有危險,反應還生成氮氧化物和硫氧化物氣體。
P.S. 最後一個實驗請勿聯想。
17.紅與黑
原理:這是“碘鍾反應”的一個變種。實驗中所用到的三種無色透明溶液(從前到後)分別加入了:
1、可溶性澱粉和焦亞硫酸鈉
2、氯化汞
3、碘酸鉀
其中發生的反應包括:
1、焦亞硫酸鈉與水反應生成亞硫酸氫鈉 Na2S2O5+ H2O → 2 NaHSO3
2、亞硫酸氫鈉將碘酸根還原為碘離子 IO3- + 3HSO3-→ I- + 3SO42- + 3H+
3、隨著碘離子濃度的升高,可溶性的汞鹽開始與碘離子形成碘化汞沉澱(橙紅色)Hg2++ 2 I-→ HgI2
4、剩餘的碘離子與碘酸根離子生成碘單質 IO3- + 5I- + 6H+→ 3I2 + 3H2O
5、碘單質與可溶性澱粉結合形成藍黑色的包合物
花絮:這個改良版的反應由兩名普林斯頓大學的學生髮明,他們在其中加入了汞鹽,使這個反應可以先後形成橙紅色和黑色,而橙黑配正是普林斯頓大學的代表色。這個反應通常被稱為“Old Nassau Reaction”,其中“Old Nassau”指的就是普林斯頓大學[1]。因為顏色的緣故,它也被叫做“萬聖節反應”。
錄製者:ChemToddler'schannel
危險:高。氯化汞毒性很強,吸入、皮膚接觸或誤食時均有較高風險,請勿在家嘗試。
18.銅和硝酸
原理:銅與濃硝酸反應,生成硝酸銅、二氧化氮和水,生成的氣體通入水中,隨著氣體生成停止並逐漸溶解,水倒吸進入反應瓶,最終形成淡藍色的硝酸銅溶液。
Cu(s) + 4HNO3(aq)→ Cu(NO3)2(aq)+2NO2(g) + 2H2O(l)
一開始出現的綠色與濃酸條件下銅離子與硝酸根的結合有關[2],而在引入更多水之後,溶液就顯示為水合銅離子的藍色了。
花絮:銅和濃硝酸大概是最難背的高中化學反反應了……等等,還有稀硝酸。你還記得怎麼配平嗎?
錄製者:Royal Societyof Chemistry
危險:中,濃硝酸具有較強腐蝕性,推薦使用手套和護目鏡。二氧化氮氣體有毒,不過在該實驗中大部分生成氣體都會被水吸收。後半部分倒吸造成的“噴泉”現象有較小的造成燒瓶損壞的風險,如果在開放實驗室中進行,應使用安全屏保護觀眾。
19.鋰樹銀花
原理: 這是金屬鋰燃燒的景象,燃燒過程中固態的金屬鋰不斷熔化,並生成氧化鋰。鋰的焰色反應為紅色,但當劇烈燃燒時火焰呈現一種“亮銀色”的狀態。
花絮:和其他鹼金屬一樣,鋰火不能用水來撲滅,需要專門的乾粉滅火劑。
錄製者:Nick Moore
危險:中。任何時候都不能對火掉以輕心。
20.小熊糖火山
原理:試管中是加熱到熔融狀態的氯酸鉀,氯酸鉀發生熱分解產生氧氣,試管中的氧氣和熱足以點燃小熊軟糖中的糖類等有機物。氧氣促進燃燒,而燃燒產生的熱量又進一步促進氯酸鉀分解產生更多氧氣,因此就產生了劇烈的燃燒反應。
花絮:這個實驗還有一個更加喪心病狂的超大號版本(原視頻錄製者:Vat19):
錄製者:wallsacc
危險:高。反應非常劇烈,尤其是超大號版本絕對不建議在家嘗試(浪費食物不是好孩子!)。
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