熱冰(醋酸鈉過飽和溶液結晶實驗)

冷卻的醋酸鈉過飽和溶液，暫時處於亞穩態。當受到某些刺激（如加入一些固體的晶體或晃動使其產生微小的結晶）則此狀態會失去平衡，過多的溶質就會結晶，恢復成一個適合此時溫度的平衡狀態（飽和溶液狀態）。實驗前醋酸鈉溶液為無色透明，與水極其相似。而用沾有三水合醋酸鈉晶體的小竹籤輕觸它一下，過多的溶質像水結冰一樣迅速結晶，而結晶的同時會放出熱量，故稱“熱冰”。

基本介紹

• 中文名：熱冰
• 實驗原料：醋酸鈉過飽和溶液
• 實驗原理：過飽和溶液受到刺激，溶質析出
• 注意事項：避免與皮膚及眼睛接觸
• 狀態（前）：無色透明的液體
• 狀態（後）：白色晶體，還有少許液體

實驗過程

1、準備實驗器材與原料：鐵架台、燒杯、玻璃棒、三水醋酸鈉（或無水醋酸鈉）、水

2、將水和醋酸鈉一起加入燒杯中，加熱至沸騰【醋酸鈉的溶解度很大，應按130g/100g（醋酸鈉/水）的比例調和】

3、觀察到液面形成一層薄薄的膜即可停止加熱

4、放入冰櫃或置於室溫下待其冷卻後，醋酸鈉過飽和溶液製成

醋酸鈉過飽和溶液實驗（一）

5、用沾有三水合醋酸鈉晶體的竹籤輕觸其表面或投入三水合醋酸鈉晶體

6、觀察現象，發現液體自上而下地“結冰”了！

實驗原理

一定溫度、壓力下，當溶液中溶質的濃度已超過該溫度、壓力下溶質的溶解度，而溶質仍不析出的現象叫做過飽和現象，此時的溶液叫做過飽和溶液。過飽和溶液是不穩定的，當往溶液中加入一小塊溶質晶體，既能引起過飽和溶液中溶質的結晶。過飽和溶液能存在的原因，是由於溶質不容易在溶液中形成結晶核心即晶核。因為每一晶體都存在一定的排列規則，要有結晶中心，才能使原來做無規則運動著的溶質質點集合起來，並按照這種晶體所特有的次序排列。不同的物質，實現這種規則排列的難易程度不同，有些晶體需經過相當長的時間才能自行產生結晶核心，因此，有些物質的過飽和溶液看起來還是比較穩定的。不同的物質形成過飽和溶液的能力，首先取決於分子組成。一般固態下含有結晶水(溶質從溶液里結晶析出時，晶體里結合著一定數目的水分子，這樣的水分子叫結晶水。)的物質，其穩定過飽和溶液容易生成，如硝酸銅、硝酸鍶、硫代硫酸鈉、醋酸鈉等。

結晶後的晶體

過飽和溶液比飽和溶液有更多的溶質，這種狀態屬於亞穩態。當受到某些刺激（ex:加入一些固體的晶體或晃動使其產生微小的結晶）則此狀態會失去平衡，過多的溶質就會析出來，恢復成一個適合此時溫度的平衡狀態（飽和溶液狀態）。所以它就要將這個溫度以上的熱量全部散發出來，於是就發燙了。觀察結晶後燒杯中的現象，我們會發現燒杯中不全是固體，還含有少許液體。這個小瓶子裡的固體就是“過多的溶質”，液體就是處於平衡狀態的飽和溶液。

其他實驗

利用醋酸鈉過飽和溶液我們還能做一個實驗：

1、在桌面上撒少許三水合醋酸鈉晶體

醋酸鈉過飽和溶液實驗（二）

2、向三水合醋酸鈉晶體上傾倒醋酸鈉過飽和溶液

3、你會發現，它不再是液體，而是慢慢地立起來了！（與上一個實驗原理相同）