核心概念
化学
分子
浮力
密度
极性
引言
你有没有见过熔岩灯?它们可能看起来很复杂,但你可以用常见的厨房用品制作自己的熔岩灯。尝试这个活动来了解它是如何工作的!
背景
如果你环顾你的厨房,可能会有很多不同的液体,包括水、果汁、牛奶和油。这些液体中的许多都具有你可以看到、感觉到和尝到的不同特性。例如,牛奶是不透明的白色,而水是透明的,油则具有“黏糊糊”的质地,如果你不小心洒出来,很难清理。
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每种液体也都有其他特性,这些特性可能不太明显,因为你不能轻易“看到”它们。例如,它们都有不同的密度(单位体积的质量)。许多常见的家用液体,如果汁和牛奶,其密度非常接近水的密度,因此你可能不会注意到差异。然而,油的密度比水低,这意味着它可以漂浮在水面上。(它是漂浮的。)如果你尝试在玻璃杯中滴几滴油,你会看到它们漂浮在水面上。
液体都由具有不同化学性质的分子组成。一些分子是极性的,这意味着它们具有不平衡的电荷。这些分子倾向于彼此混合得更好,而不是与具有均匀分布电荷的非极性分子混合。如果你尝试将不同的液体混合在一起,就可以观察到这一点。例如,很容易将果汁和牛奶或水和食用色素混合在一起。但是,如果你尝试混合水和油——即使你剧烈搅拌——液体仍然“想要”保持分离。
你可以利用所有这些信息做什么?在这个项目中,你将使用它来制作自己的熔岩灯!
材料
透明玻璃杯
自来水
植物油或矿物油
食用色素
泡腾片(Alka-Seltzer片)
手电筒(可选)
准备
准备一个可以轻松清理任何溢出物的工作区域,例如厨房台面。
步骤
在玻璃杯中倒入约四分之一的水。
加入几滴食用色素。
用油填满剩余的玻璃杯(不要装满)。
将一片泡腾片掰成大约四等份。
将其中一块放入玻璃杯中。发生了什么?
等待气泡停止,然后放入另一块。每块气泡持续多长时间?
额外: 将一个大手电筒立在末端,使光线朝上,然后将玻璃杯放在顶部。关掉房间里的灯,打开手电筒。放入另一片泡腾片,你就制作了一个熔岩灯!
额外: 尝试使用不同温度的水进行活动。水温如何影响你的结果?
额外: 尝试一次使用半片甚至整片药片。会发生什么?
额外: 尝试将一些盐倒入玻璃杯中,而不是使用泡腾片。会发生什么?
额外: 尝试颠倒你将物质添加到玻璃杯中的顺序。如果你先倒入油,然后再加入水和食用色素,会发生什么?
额外: 回顾“背景”部分中的信息。尝试用你可以在厨房中找到的不同液体制作熔岩灯。哪些液体组合有效,哪些无效?你能弄清楚为什么吗?
观察和结果
当你将油倒入玻璃杯中时,你应该看到它不会与水混合——它在顶部形成一个单独的、透明的层。发生这种情况有两个原因:首先,油和水的密度不同——油较轻,所以它停留在顶部。其次,水(和食用色素)分子是极性的,因此它们彼此之间具有很强的吸引力。油分子是非极性的,因此它们不会与水或食用色素混合。这就是为什么无论你以什么顺序将物质倒入玻璃杯中,都会得到相同的结果——水和食用色素总是会沉到底部,而不是与油混合。
当你将泡腾片放入玻璃杯中时,它会沉到底部。它直接穿过油而没有任何化学反应发生。然而,当它接触到水时,会发生化学反应,释放出二氧化碳气泡。这些气泡的密度比水或油小,因此它们会漂浮到顶部——但它们会稍微“粘”在水上,将一些水滴向上拖向表面。当它们到达表面时,气泡破裂,水滴沉回底部——产生熔岩灯效果。
最终,泡腾片将被完全消耗,化学反应将停止。如果你让玻璃杯静止不动,所有水滴都将沉回底部。(记住,它们不想与油混合。)但是,只要你有更多的药片,你就可以让反应继续进行!
清理
不要将所有油倒入下水道!它可能会导致严重的堵塞。请成人帮助处理。可能的选择包括将其放入密封的容器中丢弃或倒在外面。
如有必要,使用毛巾清理任何洒出的水或油。
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