核心概念
化学
分子
扩散
梯度
溶液
简介
这是一个可以用你剩下的糖果尝试的有趣项目。你将只用彩色糖果和热水，以及一点点科学知识，制作出一些令人惊叹的艺术品。留一些糖果，开始吧！
背景知识
我们吃的许多食物都用人工色素着色。其中一些染料很容易溶于水。这意味着当含有染料的食物放入水中时，构成染料的分子将从食物中分离出来，开始在水中扩散。分子像这样扩散的过程称为扩散。分子倾向于从分子数量多的区域（高浓度）扩散到分子数量少的区域（低浓度）。最终，分子会扩散得足够开，浓度在任何地方都相等。这称为平衡。然而，分子不会在那时完全停止移动。它们仍然会随机弹跳，扩散仍然会发生，但速度会慢得多。
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所有这些听起来令人困惑吗？别担心！您每天都会通过嗅觉体验分子扩散。您是否注意到当您非常靠近气味来源时，或者当气味来源刚刚开始时（例如，将一批新鲜出炉的饼干从烤箱中取出），气味会显得更浓？这是因为最初，靠近气味来源的空气中存在更高浓度的气味分子。逐渐地，这些分子会通过空气扩散到房间的其他地方，因此您可以从更远的地方闻到气味。在这个测试中，您将看到扩散的作用，而不是闻到它——通过使用液体而不是气体。
材料
硬壳彩色糖果，例如M&M豆或彩虹糖
小盘子
玻璃杯或量杯
温热的自来水
抹布或纸巾
勺子
糖
可以容忍溢出和染料的工作台
食用色素（可选）
准备工作
将糖果沿盘子内边缘摆成一圈。至少使用两种不同的颜色，每两到三颗交替排列。
用温热的自来水装满量杯或玻璃杯。
步骤
慢慢地将温热的自来水倒入盘子中央，直到水部分覆盖糖果（或完全覆盖，取决于盘子的深度）。
密切观察盘子几分钟。会发生什么？
清空并擦干盘子。
再次在盘子周围摆一圈糖果。
在盘子正中央放一小堆糖（约四分之一茶匙）。
慢慢地将温热的自来水倒在盘子中心附近（但不要直接倒在糖堆上）。
密切观察盘子几分钟。这次会发生什么？和第一次发生的情况有区别吗？
清洁盘子并重复测试。尝试不同的颜色图案和/或以不同的形状排列糖果（和糖）。你能制作出什么图案和艺术品？
额外：观察盘子约五到十分钟。颜色扩散的速度是否与最初相同？
额外：将盘子放置一整天，并定期检查，或让它放置过夜。颜色需要多长时间才能完全融合？
额外：尝试用冷水代替温水进行测试。颜色扩散的速度是否不同？
额外：将一些食用色素滴入一盘静水中，观察它的扩散方式。它与糖果中的染料扩散方式有何相似或不同之处？你能找出原因吗？
观察结果
当您将水倒入盘子时，糖果的彩色涂层开始溶解在水中。因此，您可以看到彩色染料向盘子中心扩散。这种扩散可能会产生令人惊叹的彩色彩虹图案，因为颜色最初大多保持分离状态，而不是混合在一起。您可能已经看到了“饼形楔子”类型的图案，每种颜色在边缘周围排列成不同的切片。
当您将糖放在盘子中央时，会发生一些奇怪的事情。染料似乎撞上了水中一道看不见的墙，最初停止扩散，然后扩散速度慢得多。发生这种情况的原因是，除了彩色染料外，糖果的涂层还含有糖。糖和染料都会溶解到水中，形成一种称为溶液的混合物。还记得您在背景知识中读到的关于梯度的内容吗？在您的第一个测试中，糖想要从高浓度糖的区域（紧挨着糖果）扩散到低浓度糖的区域（盘子中央）。整个溶液（糖和染料分子）沿着这个梯度从高浓度移动到低浓度。虽然您看不到糖果涂层中的糖，但您可以看到彩色染料。然而，在您的第二个测试中，盘子中央已经有很多糖——盘子边缘和中心之间没有陡峭的糖梯度。这阻止了糖（和染料）快速向中心扩散。您可能会想，“好吧，盘子中央仍然没有染料分子，所以即使糖不扩散，染料分子也不应该继续扩散吗？”这是一个好问题！不同类型的分子在水中的扩散速度不同。在这种情况下，含有糖分子的溶液的扩散速度比染料分子单独扩散的速度快得多。这就解释了为什么如果您将一些食用色素滴入静水中，它的扩散速度比糖果中的染料慢得多。食用色素不含任何糖。
如果您观察盘子一段时间，您可能已经注意到颜色会保持分离很长时间。这似乎令人惊讶——您可能会期望颜色全部混合在一起并变成浑浊的棕色。但是请记住，是糖梯度驱动了扩散。在整个盘子都充满颜色之后，各处的糖浓度都相同——不同颜色之间没有糖梯度。因此，颜色将由于分子的随机运动而缓慢地继续扩散——但是这个过程比糖梯度引起的初始扩散要慢得多。
清理
您可能不想吃软糊糊的糖果，因此请将任何剩余的糖果或水倒入垃圾桶。用毛巾擦拭任何溢出的水。
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