揭开纸质“圣诞树”的秘密

河北省隆化县教体局教研室 荣凤贤

揭开纸质“圣诞树”的秘密

河北省隆化县教体局教研室 荣凤贤

“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”是唐代诗人岑参在《白雪歌送武判官归京》一诗中的千古名句，常用来比喻短时间内大量出现新的事物。去年圣诞节前后，市面上卖的一种儿童纸质玩具“圣诞树”，就有如诗中所写一般的神奇效果。只要将配好的药水淋在纸片上，几小时后就会长出雪花状晶莹剔透的“花”来，令人赞叹不已！

【问题提出】为什么会产生如此神奇的效果呢？所配的药水是哪一种溶液呢？雪花状晶莹剔透的花究竟为何物？是怎样形成的呢？这个过程发生的是物理变化还是化学变化？下面就让我们一起来揭秘“圣诞树”的化学原理。

【查阅资料】药水中的溶质成分为磷酸二氢钾；常温下，磷酸二氢钾的溶解度为29.2 g，即100 g水中溶解29.2 g磷酸二氢钾即达到饱和。

【实验探究】1.取约2 g白色磷酸二氢钾小晶体于小烧杯中，用量筒量取大约10 mL蒸馏水倒入上述烧杯中，搅拌至溶解；

2.将得到的磷酸二氢钾溶液倒在小喷壶里，然后向滤纸上喷洒，滤纸上很快得到白色小晶体（滤纸具有吸水性，效果要比普通白纸好得多）。

【问题分析与结论】原来，设计者只是巧妙地运用了溶液、物质溶解度及结晶的知识而已。溶液是由溶质和溶剂组成的，又分为饱和溶液和不饱和溶液两种。无论是饱和溶液还是不饱和溶液都具有均一性和稳定性，这是因为溶质在溶剂的作用下，以肉眼看不见的分子（或离子）状态均一地分散到了溶剂中。上述所喷的药水溶质主要是磷酸二氢钾，但由于固体磷酸二氢钾已经溶解在了溶剂中，而并不呈现在我们的宏观视野中，因此看上去喷的似乎就是水。

固体物质的溶解度是指在一定温度下，某固体物质在100 g溶剂中达到饱和时所溶解的固体的质量。固体物质溶解度的大小除了与溶质及溶剂的种类有关外，还与外界温度有关。一定温度下某物质的溶解度通常是一定的，当其饱和溶液蒸发溶剂时，多余的溶质便会从溶液中以规则的几何形状析出来，这个过程我们称之为结晶。结晶只是溶质从溶液中分离出来，并没有发生化学变化。纸质圣诞树之所以会开花，就是因为当纸树浸入磷酸二氢钾的水溶液后，水溶液快速浸润整棵树，然后树枝末端的水溶液先蒸发，溶剂减少，磷酸二氢钾的溶液由不饱和转变为饱和，直至结晶出磷酸二氢钾的晶体，而看起来就像从纸树的末端开始开花。说穿了，我们看到的晶莹剔透的花实际上只是磷酸二氢钾的晶体。如果药水中事先放入了彩色颜料，那被晶体吸收后就会变成彩色的花，煞是美观！

同学们，你们在了解玩具“圣诞树”奇妙变化的原理的同时，是否也体会到了化学的无限魅力和价值了呢？