关键概念
化学
溶液
互溶性
密度
介绍
夏天经常带来美丽的烟花表演。通常你抬头仰望天空观看烟花，但在这次活动中，我们将用化学原理把色彩的爆发带到水下。虽然这与真正的烟花不完全相同，但你会被你将看到的色彩爆炸所震惊。想知道那是什么样子的吗？在这个活动中亲自看看吧！
背景
你可能已经知道油和水不混合。但这是为什么呢？有些液体混合后会变成均匀混合物，而另一些则不会。这取决于它们的互溶性。一种液体是否与另一种液体混合取决于它们各自的分子结构。分子可以分为极性和非极性分子。当原子结合形成分子时，它们在化学键中共享带负电的电子。有时，一个原子比另一个原子更吸引电子，这导致分子内电荷略微分离成正极和负极，也称为电偶极子。当这种情况发生时，分子通常是极性的。具有相等电荷平衡的分子是非极性的。
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一个简单的规则，“相似相溶”，可以告诉你液体是否会混合。这意味着具有相似极性的液体是互溶的，而那些具有不同极性的液体则不混合。水是极性液体，这意味着其分子具有电偶极子。另一方面，油是非极性的，这就是为什么它们与水混合不好。当液体不混合时，它们会分离以在彼此之上形成两个独立的层。哪一层在上面取决于每种液体的密度。密度是单位体积的质量的度量，这意味着较重的液体会沉到底部，而较轻的液体会漂浮在顶部。在这个活动中，你将利用液体的这些特性在水中创造出类似天空中烟花的绚丽色彩爆炸！
材料
两个透明玻璃杯（或杯子）
食用油（如植物油或菜籽油）
水
叉子
勺子
食用色素（任何颜色）
滴管或移液管
两个小碗
汤匙
一个可以容忍食用色素、水和油 spills 的工作区域。
准备
将其中一个杯子装满室温水。
将另一个杯子装满油。
步骤
在其中一个小碗中加入一汤匙油和一汤匙食用色素。用叉子混合两种液体。 混合两种溶液后，液体看起来如何？两种液体混合了吗？
拿起装水的玻璃杯，放在小碗旁边。用滴管或移液管吸取一些油-食用色素混合物，小心地滴一滴到玻璃杯的水中。 当液滴落入水中时会发生什么？液滴漂浮在水面上还是沉到玻璃杯底部？
向水中添加更多混合物，直到你的小碗空了。 食用色素改变了水的颜色吗？它看起来如何？水完全变色需要多长时间？
用勺子或叉子混合水杯中的内容物。 混合后溶液看起来有什么不同吗？
清洁滴管或移液管。
在第二个小碗中加入一汤匙水和一汤匙食用色素。再次，用叉子混合两种液体。 混合后，这种溶液看起来如何？两种液体互溶吗？
拿起装油的玻璃杯，放在小碗旁边。用清洁过的滴管或移液管吸取一些水-食用色素混合物，小心地滴一滴到油中。 这次液滴会发生什么？它会漂浮还是下沉？
向油中添加更多的水-食用色素液体。 油会因为食用色素而改变颜色吗？混合物看起来如何？
最后，用勺子或叉子混合油杯中的内容物。 混合后溶液看起来有什么不同吗？
额外：要创造更多样化的色彩爆炸，在一个小碗中加入一系列食用色素和油。然后用叉子将食用色素滴入油中混合。这次，不要使用滴管，而是小心地将整个油-食用色素混合物倒入水杯中，以创造多个水下“爆炸”的色彩。 油-食用色素混合物在水杯中会发生什么？
额外：将此活动变成自制熔岩灯！使用一个空的 1 或 2 升塑料瓶，装入大约两英寸的水。加入几滴食用色素，然后用植物油装满瓶子的其余部分。然后加入大约四分之一片的 Alka-Seltzer 泡腾片。 当你加入 Alka-Seltzer 泡腾片时，油和食用色素会发生什么？
额外：不要使用水和油，尝试将食用色素和油与其他液体混合。你认为当你将油-食用色素混合物添加到另一种液体（如 50% 异丙醇）中会发生什么？ 油或食用色素与酒精混合吗？你看到液体分层了吗？
观察和结果
正如你可能经历的那样，油和食用色素混合不好。这是因为食用色素是极性液体，而油是非极性的。如果你将两者混合，你会看到许多分散在油中的小食用色素液滴，但两种液体不会混合。当你将这种混合物添加到玻璃杯中的水中时，油仍然不会与水混合，因为水也是一种极性物质。油会在水面上形成一个单独的层——油的密度比水小（或更轻）。食用色素也比油重，并且能够与水混合，它会沉到油滴或油层的底部。一旦它到达油水界面，它将通过称为扩散的过程开始与水分子混合。
这意味着食用色素分子从水中食用色素的高浓度区域移动到低浓度区域。这就是为什么你没有立即看到所有水都变色，而是两者缓慢混合，一些部分的水仍然清澈，而另一些部分则变成彩色。水中的这些色彩爆发和食用色素轨迹可能让你想起了天空中爆炸并缓慢落到地面的烟花。当你用叉子或勺子混合溶液时，所有食用色素分子均匀地分布在水中，整个溶液都变成彩色。
另一方面，如果你只将食用色素与水混合，两种液体会立即混合。当你将一滴这种混合物滴入油杯中时，你应该注意到液滴一直沉到玻璃杯底部，因为水的密度比油大。同时，食用色素保持与水混合，但不与油混合。即使你用勺子或叉子混合溶液，两种液体仍然分离。如果你做了额外的活动，你可以使用这种效果来制作你自己的熔岩灯！
清理
你可以将水和食用色素倒入下水道。将所有用过的油收集在可密封的容器（如拉链袋）中并密封。然后将整个容器与你的普通垃圾一起扔掉。
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