DIY流光溢彩的“溶洞”

曹雨晴

溶洞是喀斯特地貌中的地下空间，是由石灰岩中难溶性的碳酸钙在水和二氧化碳长期作用下转换成的可溶性的碳酸氢钙，可溶性的碳酸氢钙受热分解成难溶的碳酸钙。

作为大自然的鬼斧神工之作，溶洞美丽又神奇，特别是在灯光的照射下流光溢彩，让人流连忘返。但它们的形成速度太慢，人们难以观察其形成过程。不过，在实验室，我们可以利用化学方法，快速动手制作一个美丽的“化学溶洞”。

一、实验用品

磷酸三鈉溶液（质量分数5%～10%），氯化铜、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸铝钾、硫酸锌等晶体。

透明玻璃容器（如鱼缸）、厚度在10毫米以下的塑料泡沫板、穿孔器（可以用尖锐的中性笔尖或小刀代替）。

二、制作过程

1.根据容器大小将塑料泡沫板裁剪成稍小于透明玻璃容器内径的形状，并在上面戳若干个小孔，如图1。

2.将磷酸三钠溶液倒入容器后静置，再将穿好孔的塑料泡沫板置于磷酸三钠溶液的上方。

3.分别取5g左右的氯化铜、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸铝钾、硫酸锌等晶体置于塑料泡沫板上。

4.在重力的作用下，遇到磷酸三钠溶液的晶体慢慢下落，在这一过程中形成色彩鲜艳的难溶盐，宛若钟乳石和石笋。若在容器一侧打开灯光观看，效果更佳。

三、实验原理

以磷酸三钠与硫酸铜为例，其反应方程式为2Na3PO4+3CuSO4=Cu3（PO4）2↓+3Na2SO4。

生成的Cu3（PO4）2为难溶的半透膜结构，该半透膜允许水分子往晶体表面渗透，渗入的水再溶解晶体盐，溶解液在重力的作用下流向生长点，又与磷酸三钠反应生成新的半透膜。这一过程不断重复，晶体盐在磷酸三钠溶液中形成五光十色的钟乳石、石柱和石笋，宛如自然界的奇观——溶洞。

四、注意事项

1.若没有磷酸三钠溶液，可用磷酸和氢氧化钠反应配制。

2.上述反应半小时左右就能形成溶洞，注意在这一过程中容器要保持静止。