皮蛋|你爱吃的松花蛋里,隐藏着一位神奇的“画家”|正经玩

松花蛋/皮蛋
凭借其独特的风味
成为蛋类食品中的一股泥石流清流
爱吃的人赞不绝口
讨厌的人避而远之
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松花蛋/皮蛋的表面
经常出现美丽的雪花状图案
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今天的实验就来找找
这位隐藏的“画家”
实验器材
所标杯、滴管、硫酸铜、培养皿、滤纸、锌片、剪刀
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实验过程
将锌片剪成小块
(如果有氧化膜的话要打磨一下)
放入培养皿的滤纸上
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然后用滴管吸取硫酸铜溶液
润湿锌片的周围的滤纸
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用盖子将培养皿盖好
保持内部的湿润状态
等待1天的时间
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铜逐渐从溶液中析出
并在滤纸上“画”出美丽的图案
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原理解说
这次的小实验要素较多 , 我们一点一点地分析一下 。
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首先 , 因为锌的活泼性高于铜 , 所以 , 锌片遇到硫酸铜溶液时会发生置换反应 , 生成金属铜 。 这会产生两方面的影响 , 一方面 , 生成的金属铜因为与锌接触 , 二者构成原电池 。 因为锌失去电子的趋势比铜大 , 所以 , 电子会从锌片流向新生成的铜 。 另一方面 , 由于生成了金属铜 , 所以 , 锌片附近的铜离子浓度会减小 , 从而与周围的环境形成浓度差 , 使得铜离子发生扩散 。
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锌铜原电池
铜离子在扩散的过程中 , 一旦遇到之前生成的铜 , 就会获得电子 , 发生沉积聚在一起 , 因此铜会不断地生长 。 由于实验装置中使用了滤纸 , 而滤纸吸水之后可以创造一个近似二维的生长环境 。 因此 , 铜会形成二维的树状结构 , 而且这种结构具有分形的特征 。
【皮蛋|你爱吃的松花蛋里,隐藏着一位神奇的“画家”|正经玩】生成树状结构的过程可以用DLA(Diffusion-limited aggregation)模型进行模拟 , DLA模型的通俗描述是 , 在一个广场上有很多街(gai)溜子在随机瞎溜达 , 而在广场的中间有一个街溜子在睡觉 。 每个街溜子只要撞到其他睡觉的街溜子 , 就会停下不动 , 加入睡觉大军之中 。 一段时间之后 , 街溜子们就会形成类似实验中的树状分布 。
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DLA模拟结果
这种树状的结构在很多地方会遇到 , 比如锂电池中的锂离子在大充电电流的情况下 , 容易在电池的负极附近堆积 , 形成树状的枝晶 , 刺破正负之极间的隔膜 , 造成短路 。 再比如:松花蛋上的Mg(OH)?结晶 。
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松花蛋
分析完实验 , 看着这美丽的树状图案 , 小编不由得感叹:
你站在实验室长晶体 ,
长晶体的人在旁边看你 。
无论怎么长都是枝晶 ,
因为铜偷走了你的心(锌) 。
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最后小编提醒 , 本期实验需要用到一些化学试剂 , 请勿轻易模仿 , 有条件的同学请在专业人士指导下完成实验 。
因此本期不接受投稿 , 奖品将通过留言的方式来发放 , 截止到9月7日中午12点 , 评论区点赞排名第3、5名的粉丝 , 将获得所标杯一个 。


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