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为什么会结“冰”

取一个干净的试管,注入半管冷水,加入含有结晶水的硫酸钠晶体,用搅棒不断地搅拌,加到晶体不能再溶为止。然后再多加一些晶体,用热水温热使它全部溶解(温度不得超过32.4度,因为含十个结晶水的硫酸钠在32.4度以上即脱水,变成无水硫酸钠,无水硫酸钠的溶解度随着温度的上升反而减少)。最后,用纸片将试管口盖好(防止落入灰尘,影响实验效果),静止冷却。约一小时后,小心将纸片取走,用玻璃棒剧烈地摩擦试管壁,你就会看见液体中有“冰块”析出来。

  原来并不是试管里结了冰,而是析出硫酸钠晶体。为什么用玻璃棒摩擦试管壁就会析出晶体呢?因为硫酸钠在室温下的水中,已经溶解到不能再溶的程度了,也就是达到了饱和状态。由于硫酸钠在32度以下,溶解的数量随着温度的升高而增加,所以温热后,未溶的那部分硫酸钠也溶解了。它的浓度就比室温时大,这种溶液叫“过饱和溶液”。过饱和溶液不如饱和溶液稳定(处于介稳定状态),它极易析出溶质转变为饱和状态。因为这个试管中硫酸钠的过饱和溶液,冷却得慢又没大的灰尘落入,更没有同晶体存在,所以它没有晶体析出。但,当用玻璃棒摩擦试管壁时,可以促进晶核的形成,破坏溶液的过饱和状态,于是过量的硫酸钠便迅速地形成结晶析出,试管内就像气温骤然下降一样,结了“冰”。

  我国有些内陆湖含有大量的碳酸钠,就是我们通常说的碱。在天冷时,从湖中析出大量的碱晶体,这就是由于温度降低使碳酸钠溶解度也降低的缘故。利用这个原理,还可以进行人工降雨,战胜旱灾。

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