點水成“冰”

◆徐 海 公 明

“照水冰如鑒，掃雪玉為塵。”唐代詩人陳寡言的一首《山居》將冰雪的絕美姿態細膩地呈現在我們眼前。冰至潔至美，實際上它是水在特定條件下發生的形態轉變。

我們知道，在標準大氣壓下，水的凝固點為0℃，水所以在0℃時會由液態水變為固態冰。那么在常溫下，能否見證點水成“冰”的奇跡？

魔術材料

醋酸鈉、清水、燒杯、瓷盤、玻璃棒、天平、量筒、電磁加熱器。

圖1 實驗器材

魔術步驟

1.戴好防護手套和護目鏡，將所用燒杯、玻璃棒、瓷盤洗凈晾干。稱取50 g醋酸鈉，量取50 mL清水。

圖2 稱取醋酸鈉

2.將醋酸鈉倒入燒杯中，加入50mL清水溶解。

圖3 加水溶解

3.將溶液加熱至80℃，用玻璃棒不停地攪拌，讓醋酸鈉充分溶解。

圖4 加熱溶解

4.將醋酸鈉溶液倒入瓷盤中，待溶液冷卻到室溫。

圖5 將醋酸鈉溶液倒入瓷盤中

5.用玻璃棒蘸取少量醋酸鈉，輕輕觸碰溶液。

圖6 輕點溶液

6.玻璃棒觸碰醋酸鈉溶液后，溶液迅速“結冰”，只要幾秒鐘，溶液全就變成固態“冰塊”了！

圖7 點水成“冰”成功啦

“徐”徐道來

在這個實驗中，“點水成冰”現象的出現是由于過飽和溶液的不穩定性而產生的。醋酸鈉的熱飽和溶液在不受擾動的情況下冷卻時，結晶作用往往不會發生，我們把這種溶液稱為過飽和溶液，是一種介穩體系，本身雖然是不穩定體系，但尚能存在。用玻璃棒引入溶質時，這些溶質充當了晶核的角色，即讓過飽和溶液可以析出過量的溶質，形成結晶，這便是“冰”的由來。

中南大學教授 徐 海

科學大視野

當你在寒冷的冬天漫步于結冰的湖面周圍時，你有沒有想過——為什么湖面結了厚厚的冰，但冰面下的魚卻游得自由自在呢？

原來，這與水的反常特性有關：當水在4℃以上時，它符合熱脹冷縮的特性，水在低于4℃時卻會熱縮冷脹，這是水非常重要也是很有價值的特性之一，這也是保障湖中生物存活的重點。當水結成冰時，冰的密度小，能浮在水面上，這時冰面下的溫度甚至還有可能比空氣的溫度更高。所以，冰面下的生物依然能在水中暢游。