自制又“冰”又热的球

刘枝灵 王洪鹏

在天宫课堂上，王亚平把水球变成了一个“冰球”，还说道：“现在我摸着它，竟然还有发热的感觉，原来是一个热球！”让我们也来施展“魔法”，自制一个貌似冰球，实则发热的热球吧。

其实，太空“冰雪”实验是很多科技馆里都会讲解的经典科学实验——点水成“冰”，也叫“热冰”实验。同学们在学校实验室用简单的实验材料就可以完成。

实验材料

护目镜、口罩、量筒、温水、烧杯、勺子、天平、無水乙酸钠、玻璃棒、微波炉、防烫手套

制作步骤

1实验开始前，请佩戴好护目镜、口罩。

2用量筒量取100毫升（ml）温水，倒入烧杯中备用。

3用勺子舀取无水乙酸钠放上天平，称取150克（g）。

4将称好的乙酸钠缓慢倒入烧杯中进行溶解，并用玻璃棒搅拌均匀。

5将烧杯放入微波炉用高火加热大约90秒。观察无水乙酸钠是否完全溶解，如没有，可再加热30 秒，直至完全溶解（加热过程会造成水分流失，可适当补水）。

6佩戴防烫手套，小心地将完全溶解的乙酸钠溶液转移至干净烧杯中。

7将饱和乙酸钠溶液静置至室温，把干净的玻璃棒放入溶液中，静观“冰球”形成。

＊文中时间、用量和操作仅供参考。实验请在家长或学校专业教师的指导下进行。

知其然，知其所以然

透过现象看本质，要想举一反三，我们需要先记住这几个概念。

概念一点通

溶液

一种或几种物质分散到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物，叫作溶液。其中，被溶解（分散）的物质叫作溶质；能溶解溶质的物质叫作溶剂。

溶解度

对于固体物质，在一定的温度下，某物质在100克溶剂（通常为水）里达到饱和状态时所溶解的质量，称为溶解度。通常情况下，溶解度受到温度、压强、溶剂性质等多种因素影响。其中，温度对溶解度的影响较为明显，大多数固体物质的溶解度随温度升高而增大。

乙酸钠、食用盐、蔗糖三种物质的溶解度曲线图

过饱和溶液

在一定温度下，如果溶液中所溶解的溶质已经超过该温度下溶质的溶解度而未析出，则该溶液称为过饱和溶液。过饱和溶液处于一种亚稳定状态，在受到搅拌、晃动或者溶液中被投入固体（结晶核）时，溶液平衡状态被打破，溶液中过量的溶质就会结晶析出。

原理揭秘

回顾前文提到的太空“冰雪”实验，当王亚平用沾有乙酸钠晶体粉末的小棍子触碰过饱和乙酸钠液体球时，乙酸钠粉末充当了“结晶核”的角色，致使过饱和溶液的亚平衡状态被打破，诱发了结晶析出现象。

无容器实验

同样一个实验，为什么要带到太空中开展呢？我们在地面做实验时可以发现，由于受到容器杯壁的约束，乙酸钠晶体生长现象在烧杯壁附近便会被迫停止。在空间站所处的微重力环境中，所有物体均可摆脱重力的影响，飘浮于空中，这使无容器实验成为可能。因此，在空间站中进行无容器结晶实验，有效规避了容器对于晶体生长过程的影响，能够为我们更多呈现晶体生长的规律与特性。

轻松答题

通过刚才的阅读与实验，请判断下列说法哪个是正确的。（ ）

A. 只有液体才能作为溶质。

B. 20℃时，100克的水中溶解了30 克硝酸钾，所以硝酸钾的溶解度是30 克。

C. 所有固体物质的溶解度都会随着温度的升高而增大。

D. 有少量过剩溶质存在于其中的溶液，说明该温度下，已形成这种溶质的饱和溶液。