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33张你没看过的酷炫化学动图秒懂化学反应原理

2019-11-12 21:06:40 来源: 责任编辑:责任编辑NO。邓安翔0215

化学的奇特魅力可是不是随便说说的,奇特起来让人拍案叫绝。

1 . 硫氰酸汞分化(“法老之蛇”)

原理:硫氰酸汞受热分化,部分产品焚烧。

2Hg(SCN)2 2HgS +CS2+C3N4

CS2+3O2 CO2+ 2SO2

2C3N43(CN)2+N2

花絮:硫氰酸汞于1821年由德国人组成,之后不久它焚烧的特别现象就被发现。很长一段时刻里作为一种烟火在德国出售,可是终究由于多例小孩误食而中毒的事端被制止。

录制者:ChemToddler

风险:高。汞化合物有毒,反响发作的硫化汞、二氧化硫和氰气也有毒。没有通风橱和专业技术人员辅导,切勿自行测验!

2 . 火柴焚烧

原理:火柴头包含红磷、硫和氯酸钾。擦火柴时发作的热量使红磷和硫焚烧、氯酸钾分化出氧气辅佐焚烧。

花絮:最早的冲突式火柴头上只要硫,1826年英国化学家约翰·沃克首要运用了氯酸钾,但他的火柴十分风险,常常有火球掉下去把衣服和地毯点着。

录制者:UltraSlo

风险:很低,但请勿给小孩火柴玩,或许构成火灾。

3 . 氢气遇到火

原理:氢气易燃易分散,在空气中能够爆破式焚烧。

絮:兴登堡号飞艇的下场便是这一幕的扩大版。

录制者:Prf Slo & Dr Mo

风险:中。由于爆破或许伤人,请像图中那样遥控点着。

4.汞和铝锈

原理:铝是高度生动的金属,可是外表的氧化铝层阻挠了它和空气中氧气彻底反响。而汞会损坏这一维护层,使得铝敏捷“生锈”。

这是一段延时拍摄。该进程实在长度约半小时。假如画面下移,你会看究竟下有一大堆铝锈粉末。

花絮:这是飞机上禁止带着水银的原因之一。有传说称二战时一些美军突击队员会带着汞用来损坏德国飞机。

录制者:Theodore Gray

风险:中低。汞单质有毒,不行食用,请在空气活动晓畅的当地试验防止汞蒸汽中毒。

5.铁棒与硫酸铜

原理:将除锈处理后的铁棒放入硫酸铜溶液中,铁单质比铜愈加生动,置换出来的铜构成美丽的松懈沉积。

溶液原本是蓝色的(水合铜离子色彩),跟着反响进行,蓝色逐步变淡。

花絮:铜离子自身并没有蓝色,无水硫酸铜是白色粉末。水溶液中蓝色的是六水合铜离子。

录制者:DizzyCtube

险:低。铜溶液有毒,不行食用。

6.气体点着

原理:焚烧需求可燃物和氧气触摸,狭隘的瓶口使得氧气只能逐步进入,焚烧面逐步下移。

录制者:FabianOefner

风险:中高。可燃气体处理不妥极易导致爆破。

7.焚烧的镁投入水中

原理:常温下镁与水其实就能够反响,但除非是镁粉,不然速度很慢。高温时二者会剧烈反响生成氧化镁和氢气。氢气持续焚烧,和焚烧的镁一同发作夺目的光影效果。

花絮:这个反响是日本规划的一种试验性发动机的基本原理。镁和水反响生成的氧化镁在激光的效果下从头分化成镁单质和氧气,整个反响只消耗水,而激光则由太阳光供给动力。不过这一发动机投入运用好像还很悠远。

录制者:Periodic Videos

风险:中。镁焚烧时高温,遇水剧烈反响或许溅起红热液态镁导致烫坏。

8.丙酮“溶解”泡沫塑料

原理:浅浅一层丙酮并不能真的把整块泡沫塑料“溶解”,实际上它仅仅溶解了聚苯乙烯的长链,让泡沫塑料里的许多空气逃逸出去。可是,长链交联的当地丙酮力不从心,所以碗底部还会剩下残存的聚苯乙烯。

花絮:502胶滴到泡沫塑料上发作的工作与此相似。

录制者Barrett

风险:低。丙酮有必定毒性和挥发性,应在通风处试验,勿饮用。

9.血液和过氧化氢

原理:血液中有高效的过氧化氢酶,能够催化过氧化氢分化为水和氧气,许多氧气构成泡沫效果。

花絮:过氧化氢酶是一种十分常见的酶,简直一切好氧生物体内都有发现。在细胞内它的首要效果是催化活性氧成为氧气,阻挠它损坏细胞。过氧化氢酶也是一切酶中功率最高的酶之一,每个酶分子每秒钟能够催化数百万个过氧化氢分子。

录制者:Igor30

风险低至中。高浓度过氧化氢腐蚀性很强,但低浓度比较安全。没有其他要挟,除非你的血液来历有问题……

10.大象牙膏

原理:这个反响的中心和上期里的血液反响相同,是过氧化氢分化。30%过氧化氢和液体番笕混合,参加一些食用色素,再参加碘化钾作为催化剂。少数的过氧化氢就可发作许多氧气,在番笕效果下构成泡沫涌出。

一种愈加安全的版别是用低浓度(3%-6%)过氧化氢,用干酵母作为催化剂,质料更易得,但反响也没那么剧烈。

花絮:反响后会有许多氧气集合在瓶内,能够试着关灯然后往里丢一根火柴调查焚烧。留神火灾。

录制者:chemtoddler

风险:低至中。浓过氧化氢腐蚀性强,处理时请戴手套。

P.S.这个试验还有一种做法(出处未找到):

11.灯泡中的的世界

原理:这是一个亮光灯泡,内装锌丝和氧气,通电即点着,只能运用一次。外面包有一层塑料膜以防万一灯泡破碎。在现代电子亮光灯出现之前它是首要的亮光道具,抵达满亮度所花时刻更长,但焚烧时刻也更长。

此图在网上传达时许多人说它是灯泡烧断的瞬间,惋惜一般钨丝灯泡到寿数时只会渐渐暗淡下去。

花絮:前期的亮光灯泡运用镁丝,亮度不如锌。更早的则是打开环境下镁粉和氯酸钾混合点着。这便是“镁光灯”一词的来历。

此外,许多网友表明,“这便是咱们的世界啊”。

录制者:2FC filmpruduction

风险:低。运用后灯泡会十分烫,不行当即用手碰。

12.五光十“铯”

原理:铯是生动的碱金属,和水爆破式反响生成氢气。高速拍摄需求极强的光,光照发作的高温使得铯无法坚持固态,因而试验选用安瓿来装液态铯。小锤击碎安瓿瞬间,铯液滴倾注而出,在空中就和水蒸气、氧气反响留下尾迹,大块入水后发作爆破式反响。

花絮:在互联网上有这样一个垂钓贴,“……爱迪生等得不耐烦了,拿过铯块,浸在水中,将溢出的水倒在了量杯里量出体积,就知道了铯块的体积。”或许这才是爱迪生耳聋的真实原因?

录制者:PeriodicVideos

风险:高。铯与水反响十分剧烈,留心防护。

13.锌火

原理:这种液体是二乙基锌。它是一种极易焚烧的有机锌化合物,触摸氧气便自燃。真实的二乙基锌如此图所示是蓝色火焰,可是网上撒播最广的视频/动图来自2008年诺丁汉大学,他们拍到了黄色的火焰——照他们自己的说法,这是钠污染所构成的。

花絮:二乙基锌于1848年发现,是第一个有机锌化合物。它在有机组成中的运用极端广泛,也曾被前期火箭研讨者用作液体燃料。

录制者:PeriodicVideos

风险:高。能自燃的没几个好东西,何况是液态。

14.火山炎魔

原理:外层赤色粉末是重铬酸铵,它不安稳,受热分化能够发作许多暗绿色灰烬(三氧化二铬)和亮堂的赤色火焰。

(NH4)2Cr2O7(s) Cr2O3(s) +N2(g) + 4H2O(g)

这一效果很像火山爆发。

而藏在里边的便是上期介绍过的硫氰酸汞“法老之蛇”了。

花絮:重铬酸铵有个外叫喊“维苏威之火”,便是由于它的这个效果。它在烟火和前期拍摄术里都有运用。调配硫氰酸汞感觉像是呼唤了克苏鲁……

录制者:Trollator

风险:高。重铬酸铵和一切六价铬相同有毒、有刺激性。密闭容器中受热或许会引起爆破。至于硫氰酸汞请拜见上期。

15.铝遭受溴

原理:铝是极生动的金属,由于外表细密氧化层而在空气中安稳,但会和许多其它氧化剂剧烈反响。溴便是其间之一。生成的三溴化铝溶于水的反响也会放热,或许会引起爆破。试验完的试管有必要先冷却然后用轻柔的水流渐渐溶解,清洗后还要参加硫代硫酸钠溶液以复原任何残留的溴。

花絮:“三溴化铝”真实的存在形状其实是Al2Br6,它十分安稳,哪怕气化之后也只要一部分会分化成AlBr3。

录制者:ChemToddler

风险:高。溴有挥发性和腐蚀性,吸入有毒,需防护办法。反响剧烈且有喷溅,请务必从少数开端!

16.暗之柱

原理:黑咖啡可不会变成这东西。杯中是对硝基苯胺和浓硫酸的混合物,加热后发作十分复杂的反响——事实上,咱们还不彻底清楚反响的详细进程。终究得到的黑色泡沫物原子份额为C6H3N1.5S0.15O1.3,简直肯定是对硝基苯胺交联后的多聚物,整个反响有时被称为“爆破式聚合”。胀大成这么大这么长是反响生成二氧化碳等气体的劳绩。

花絮:这个反响是70年代NASA研讨者发现的,他们其时考虑过把它用作灭火剂——由于生成的黑色泡沫状物十分安稳,隔热功能也极好。

录制者:plasticraincoat1

风险:中高。对硝基苯胺有毒,浓硫酸也有风险,反响还生成氮氧化物和硫氧化物气体。

P.S. 终究一个试验请勿联想。

17.红与黑

原理:这是“碘钟反响”的一个变种。试验中所用到的三种无色通明溶液(早年到后)别离参加了:

1、可溶性淀粉和焦亚硫酸钠

2、氯化汞

3、碘酸钾

其间发作的反响包含:

1、焦亚硫酸钠与水反响生成亚硫酸氢钠Na2S2O5+ H2O 2 NaHSO3

2、亚硫酸氢钠将碘酸根复原为碘离子IO3-+ 3HSO3- I- + 3SO42-+ 3H+

3、跟着碘离子浓度的升高,可溶性的汞盐开端与碘离子构成碘化汞沉积(橙赤色)Hg2++ 2 I- HgI2

4、剩下的碘离子与碘酸根离子生成碘单质IO3-+ 5I-+ 6H+ 3I2+ 3H2O

5、碘单质与可溶性淀粉结合构成蓝黑色的包合物

花絮:这个改良版的反响由两名普林斯顿大学的学生创造,他们在其间参加了汞盐,使这个反响能够先后构成橙赤色和黑色,而橙黑配正是普林斯顿大学的代表色。这个反响一般被称为“Old Nassau Reaction”,其间“Old Nassau”指的便是普林斯顿大学[1]。由于色彩的原因,它也被叫做“万圣节反响”。

录制者:ChemToddler'schannel

风险:高。氯化汞毒性很强,吸入、皮肤触摸或误食时均有较高风险,请勿在家测验。

18.铜和硝酸

原理:铜与浓硝酸反响,生成硝酸铜、二氧化氮和水,生成的气体通入水中,跟着气体生成中止并逐步溶解,水倒吸进入反响瓶,终究构成淡蓝色的硝酸铜溶液。

Cu(s) + 4HNO3(aq)Cu(NO3)2(aq) +2NO2(g) + 2H2O(l)

一开端出现的绿色与浓酸条件下铜离子与硝酸根的结合有关[2],而在引进更多水之后,溶液就显现为水合铜离子的蓝色了。

花絮:铜和浓硝酸大约是最难背的高中化学反反响了……等等,还有稀硝酸。你还记得怎样配平吗?

录制者:Royal Societyof Chemistry

风险:中,浓硝酸具有较强腐蚀性,引荐运用手套和护目镜。二氧化氮气体有毒,不过在该试验中大部分生成气体都会被水吸收。后半部分倒吸构成的“喷泉”现象有较小的构成烧瓶损坏的风险,假如在敞开试验室中进行,应运用安全屏维护观众。

19.锂树银花

原理:这是金属锂焚烧的现象,焚烧进程中固态的金属锂不断熔化,并生成氧化锂。锂的焰色反响为赤色,但当剧烈焚烧时火焰出现一种“亮银色”的状况。

花絮:和其他碱金属相同,锂火不能用水来熄灭,需求专门的干粉灭火剂。

录制者:Nick Moore

风险中。任何时候都不能对火漫不经心。

20.小熊糖火山

原理:试管中是加热到熔融状况的氯酸钾,氯酸钾发作热分化发作氧气,试管中的氧气和热足以点着小熊软糖中的糖类等有机物。氧气促进焚烧,而焚烧发作的热量又进一步促进氯酸钾分化发作更多氧气,因而就发作了剧烈的焚烧反响。

花絮:这个试验还有一个愈加丧尽天良的超大号版别(原视频录制者:Vat19):

录制者:wallsacc

风险:高。反响十分剧烈,尤其是超大号版别绝对不主张在家测验(糟蹋食物不是好孩子!)。

21.金雨

原理:这是硝酸铅与碘化钾发作的复分化反响,其间分出的金黄色结晶为碘化铅。反响式:Pb(NO3)2+ 2KI 2KNO3+ PbI2

花絮碘化铅晶体是一种能够用于X射线和γ射线勘探的资料。

风险:高,处理铅盐时有必要慎重防护以防中毒。

录制者:Thoisoi2 -Chemical Experiments!

22.魔性之环

原理:这是一个发作在平皿薄层上的B-Z反响(Belousov-Zhabotinsky反响)的比如。B-Z 反响是一种化学震动反响,它最早在20世纪50年代被发现。反响系统会在两种状况之间不断进行周期性改动,平皿上的“波纹”也会不断改换。B-Z反响有多 种版别,上图中是它的一个常见版别,溴酸盐与丙二酸发作氧化复原反响,以铈盐及邻二氮菲亚铁离子(ferroin,在复原态为赤色,氧化态为蓝色)作为催 化剂和反响指示剂。

花絮:现在,对B-Z反响的动力学研讨仍然在进行中,研讨者们也对反响进程进行了许多数学核算。下面便是一个核算机模拟出的平皿B-Z反响的图画,是不是感觉愈加魔性了呢……

(图片来自:wikipedia)

风险:中低。反响自身并不剧烈,不过溴酸盐对人具有刺激性,制造反响溶液时仍然要留心防护。

录制者:Tim Kench

23.水下花园

原理:在硅酸钠的水溶液中参加一些金属盐类的结晶颗粒(例如铜盐、钴盐等),就能够调查到溶液中树枝状的结构逐步“成长”的进程。投入的结晶颗粒逐步溶解,释放出金属离子,而这些金属离子又会与硅酸钠构成难以溶解的硅酸盐结晶,沉积在开端的结晶颗粒之上。并且,各种过渡金属离子的硅酸盐还能够出现不同的色彩,使花园愈加美丽。以下是“花园”中常用的一些反响物和对应的硅酸盐色彩:

明矾(硫酸铝钾)——白色

硫酸铜——蓝色

三氯化铬——绿色

硫酸镍——绿色

硫酸亚铁——绿色

三氯化铁——橙色

氯化钴——紫色

花絮:假如把化学花园搬到太空中会是什么样?NASA曾在国际空间站上进行过试验[1,2]:

风险:较低。

录制者:XTrBass

24.氢化钠

原理:这是氢化钠与水发作的反响,生成氢氧化钠和氢气,溶液中参加了酚酞作为指示剂,因而出现紫赤色。

花絮:氢化钠是一种碱性十分强的物质,它能够攫取许多化合物中的质子构成相应的钠化合物,这在有机组成中十分有用。

风险:高。氢化钠的性质十分生动,反响剧烈。

录制者:PeriodicVideos

25.碘铝反响

原理:碘单质与金属铝的粉末混合,并参加少数水即可引发剧烈反响。首要反响式:2Al(s) + 3I2(s) Al2I6(s),水在其间起到催化剂的效果。跟着反响进行,碘单质也会提高构成紫色的碘蒸气。

花絮:提到铝粉,最让人形象深入的大约便是铝热反响了,下面就让咱们来重温一下:

风险:中高。反响剧烈,碘蒸气具有刺激性,应留心维护眼部,并在通风橱中进行。加水后反响或许需求稍等片刻才会开端,此刻不要着急靠近检查。

录制者:Scott Milam

26.金色氧化锌

原理:在加热至高温时,白色的氧化锌粉末会逐步变成金黄色,在空气中冷却时色彩又会褪去。发作色彩的原因是高温下氧化锌晶体失掉部分氧原子,然后构成晶格缺点。

花絮:许多宝石的色彩也与晶格缺点有关,例如五颜六色的钻石。

风险中高。调查氧化锌变色需求将其加热到800℃左右[3],运用高温火焰需求分外留神。

录制者:AppliedScience

27.鲁米诺发光

原理:鲁米诺(3-氨基邻苯二甲酰肼)是一种常用的发光化学试剂。在演示试验中,一般用双氧水和一种氢氧化物碱 (例如氢氧化钠)的溶液作为激起剂,并用含铁化合物催化过氧化氢分化。鲁米诺与氢氧化物反响生成了一个双负离子,这个离子又能够与过氧化氢分化发作的氧气反响,生成激起态的3-氨基邻苯二甲酸,当它回到基态时,就会宣布蓝色的光。

(图片来自:wikipedia)

花絮:估量不少人都是从刑侦剧或许推理小说中传闻鲁米诺试剂的,假如将上述反响中的催化剂换成血液中的铁,这也就成了一个检测痕量血迹的反响。

风险:较低,需求留心氢氧化物和双氧水的腐蚀性。

录制者:bkrieg564

28.人工烟雾

原理:在纸片的不同方位上事前别离滴上了浓盐酸和浓氨水,这两种东西都有极强的挥发性,而它们在空气中相遇也会构成氯化铵,营造出烟雾效果。

花絮:其他一个常见的演示试验“氨气喷泉”展现了这种气体在水中极强的溶解性。当瓶中的氨气触摸含有酚酞的水时,它们敏捷溶解构成瓶内压强减小,构成粉色的倒吸喷泉:

风险:较低,不过浓盐酸和浓氨水具有刺激性,有必要要分外留心通风,防止吸入。

录制者:NightHawkInLight

29.火球

原理:右边两个外表皿中的固体和液体别离是高锰酸钾与浓硫酸。在这儿,浓硫酸体现出了它的“脱水性”,它与高锰酸钾固体反响,生成了七氧化二锰(高锰酐)。七氧化二锰是一种不安稳的强氧化物,当它触摸到棉花时,能够与之反响并构成焚烧。

花絮:在历史上,硫酸也从前被用于点着火柴。第一个现代意义上的火柴是1805年时让·斯尔(JeanChancel)创造的,火柴头上参加了氯酸钾、硫磺、糖等物质,运用时需求在装硫酸的小瓶中浸一下引发反响。

风险:中高,浓硫酸需求分外留神操作,留心防护并远离易燃物,需求在通风良优点进行。高锰酐具有腐蚀性、强氧化性和爆破性,试验时应佩带护目镜或面罩,并确保只进行少数混合。不要私行添加反响物量或用其他有机物反响,由于反响或许会过于剧烈。

录制者:royalchemistry society

30.聚合泡沫

原理:这是生成聚氨酯硬质泡沫资料的反响,质料包含异氰酸酯、多元醇以及发泡剂等助剂。聚氨酯(PU)是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子,它们化学性质安稳,并且力学功能也有很大的可调性,因而在工业和日子中都有广泛的运用。聚氨酯硬质泡沫可当作保温资料运用。

花絮:举个比如,就能让你体会到聚氨酯的“戏路”有多广:市面上的人工皮革制品大多是聚氨酯原料的,而最常见的非乳胶型避孕套所用的也是聚氨酯,它还能够做成沙发软垫和鞋底。

风险:较低,应留心防止吸入,防止触摸皮肤和眼睛。聚氨酯硬质泡沫自身是适当易燃的,因而许多商业产品都会预先参加阻燃剂。

录制者:MaciejMiksztowicz

31.干冰与镁

原理:镁条点着后放在干冰傍边,反响式:2Mg +CO2 2MgO + C,反响宣布耀眼的强光。

花絮:最早的亮光灯就利用了镁宣布的强光,因而它也被称为“镁光灯”。

风险:高。反响进程中,有火花溅起的或许,需求移除邻近一切的可燃物,并运用防护隔板。

录制者:Grant Thompson- "The King of Random"

32.红绿灯

原理:瓶中的溶液参加了3种成分:氢氧化钠、D-葡萄糖和靛蓝胭脂红(indigo carmine,或称酸性靛蓝)。靛蓝胭脂红是一种氧化复原指示剂,而一起它又有酸碱指示剂的效果,也便是说,在氧化复原反响和pH值的效果下,它能够变 幻出多种色彩。靛蓝胭脂红有三种色彩不同的氧化复原状况,在这个反响系统中,当振摇瓶子时,它会被空气中的氧气氧化,而在静置时又被葡萄糖复原,由此就构成了变色。假如在不同的pH环境中进行反响,色彩也会随之改动。下图中总结了详细的变色状况:

依据皇家化学学会供给的内容从头制图。

花絮:除了指示剂,靛蓝胭脂红还有其他用处。它是一种食物色素(E132),在一些泌尿系统手术中也会用到它。

风险:低。在这儿氢氧化钠起到调理pH的效果,不会用到很浓的溶液,葡萄糖和靛蓝胭脂红也比较安全。

录制者:royalchemistry society

33.分层变色

原理:试管下面橙色的部分是参加了一些硫酸的重铬酸钾溶液,上面通明的部分是乙醚,引发反响时在其间参加了一些双氧水。接下来,系统内会发作剧烈的反响,上面的有机层变成蓝色,并发作气体。

当参加过氧化氢时,水相中会发作如下反响:K2Cr2O7+ H2SO4+ H2O22 CrO5+ K2SO4+ 5H2O。这儿生成的过氧化铬(CrO5,又名五氧化铬)是一种不安稳的过氧化物,它能够溶于乙醚,并带来深蓝色。而不安稳的过氧化铬还会持续发作反响,生成三价铬盐:2CrO5+ 7H2O2+ 3H2SO4Cr2(SO4)3+ 10H2O + 7O2,试管中冒出的气泡便是这步反响中发作的氧气[1]。

花絮:过氧化铬在水溶液中也是蓝色的,只不过经过乙醚萃取,能够让蓝色坚持较长的时刻,以便利调查。

风险:中高,反响剧烈,需求戴好手套和护目镜,不要把试管装得太满。

录制者:Thoisoi2 - Chemical Experiments!

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