DIY流光溢彩的“溶洞”

◆山東省青島職業技術學院2020級環境監測與控制技術專業 曹雨晴

溶洞是喀斯特地貌中的地下空間，是由石灰巖中難溶性的碳酸鈣在水和二氧化碳長期作用下轉換成的可溶性的碳酸氫鈣，可溶性的碳酸氫鈣受熱分解成難溶的碳酸鈣。

作為大自然的鬼斧神工之作，溶洞美麗又神奇，特別是在燈光的照射下流光溢彩，讓人流連忘返。但它們的形成速度太慢，人們難以觀察其形成過程。不過，在實驗室，我們可以利用化學方法，快速動手制作一個美麗的“化學溶洞”。

一、實驗用品

磷酸三鈉溶液（質量分數5%～10%），氯化銅、三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂、硫酸鋁鉀、硫酸鋅等晶體。

透明玻璃容器（如魚缸）、厚度在10毫米以下的塑料泡沫板、穿孔器（可以用尖銳的中性筆尖或小刀代替）。

二、制作過程

1.根據容器大小將塑料泡沫板裁剪成稍小于透明玻璃容器內徑的形狀，并在上面戳若干個小孔，如圖1。

圖1 在裁剪好的塑料泡沫板上戳若干個小孔

2.將磷酸三鈉溶液倒入容器后靜置，再將穿好孔的塑料泡沫板置于磷酸三鈉溶液的上方。

3.分別取5g左右的氯化銅、三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂、硫酸鋁鉀、硫酸鋅等晶體置于塑料泡沫板上。

圖2 色彩鮮艷的難溶鹽

4.在重力的作用下，遇到磷酸三鈉溶液的晶體慢慢下落，在這一過程中形成色彩鮮艷的難溶鹽，宛若鐘乳石和石筍。若在容器一側打開燈光觀看，效果更佳。

三、實驗原理

以磷酸三鈉與硫酸銅為例，其反應方程式為2Na3PO4+3CuSO4=Cu3(PO4)2↓+3Na2SO4。

生成的Cu3(PO4)2為難溶的半透膜結構，該半透膜允許水分子往晶體表面滲透，滲入的水再溶解晶體鹽，溶解液在重力的作用下流向生長點，又與磷酸三鈉反應生成新的半透膜。這一過程不斷重復，晶體鹽在磷酸三鈉溶液中形成五光十色的鐘乳石、石柱和石筍，宛如自然界的奇觀——溶洞。

四、注意事項

1.若沒有磷酸三鈉溶液，可用磷酸和氫氧化鈉反應配制。

2.上述反應半小時左右就能形成溶洞，注意在這一過程中容器要保持靜止。

圖3 在家也可以欣賞五光十色的“溶洞”哦