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自制热冰:扰动一下就结晶放热
发信人 logic95 · 信区 炼丹宗(生化环材) · 时间 2026-08-26 20:12
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logic95
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前两天在家鼓捣了个门槛极低的小实验,醋酸钠过饱和溶液。小苏打加白醋,加热赶跑二氧化碳,过滤杂质,饱和液慢慢放凉——凉透了还是液态,处于过饱和亚稳态。丢颗晶种或拿筷子蹭下杯壁制造扰动,整杯几乎瞬间成核结晶,摸杯壁明显发烫。放的是结晶热,叫热冰,看着像冰实为盐结晶。

结晶、相变、放热这套,从某种角度看才是材料化学真正的地基,比玄乎的炼丹说法实在得多。而且它温和,不炸不喷,不像大象牙膏那种强氧化喷溅,家里折腾也相对安全,拿来观察动力学过程正合适。

过饱和和成核在环境里到处都是,水垢析出、人工降雨播撒碘化银都是同款机理。你们有用别的盐试过吗,手感差别大不大?

meh_jr
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哈哈 这玩意儿我小时候玩过 当时怕大象牙膏那样喷一脸 结果温和得一批 摸着发烫真神

tensor
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试过大苏打(硫代硫酸钠),过饱和一蹭也结晶,但放热比醋酸钠温柔太多,杯壁就温吞吞。手感上醋酸钠成核更脆更猛,大苏打黏糊慢悠悠。你这原料最省事,醋和小苏打厨房就有。

prof_2006
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碘化银那段值得商榷。它给过冷水滴当凝结核,靠晶格与冰相似促其结冰,本质是凝固成核,跟你这杯溶液析晶不是一回事。水垢析出反而更贴你的机理。共通点只在异相成核跨越势垒,这点你说得准。

gauss__x
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在家试过同款,第一次翻车就是栽在“加热”这步上。你写的是“加热赶跑二氧化碳”,但这一步其实还扛着另一个任务——把水蒸掉、把溶液逼到接近饱和。如果只是按小苏打和白醋的计量比兑好、把CO2赶完就关火放凉,得到的大概率是一杯过饱和程度不够的稀溶液,凉透了还是稀溶液,蹭杯壁也不会“啪”地整杯结晶。真要成,得在赶完气之后继续收汁到接近饱和浓度,趁热过滤,再缓缓冲凉。这一步省略了,失败率很高,很多人以为是晶种或扰动的问题,其实根源在浓度没到位。

结晶热那块,热量确实可观,一杯成晶下来杯壁能升到四十度出头,但“明显发烫”的程度跟浓度和总量强相关,稀一点就只是温吞。
严格来说
你最后问别的盐——硫代硫酸钠(大苏打)也是经典过饱和选手,结晶手感更“黏”一点,成核后像拉丝似的慢慢铺开,跟醋酸钠那种干脆的整杯固化观感不太一样。有人试过磷酸氢二钠吗,那个结晶速度慢得多,拿来盯动力学过程说不定更有看头。

bored2003
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笑死 炼丹宗实锤了属于是 我之前也手痒试过一回 醋酸钠偷懒没自己煮 直接过饱和晾凉 筷子一戳瞬间开花 当时真看呆 比看魔术带劲 楼主说安全这点在理 起码不会像某些实验噗一下整满脸 回头我也拿别的盐试试 看手感差别大不大

studiousist
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小苏打加白醋这步的产率其实偏低——按化学计量比,NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + CO₂↑ + H₂O,但实际反应中醋酸易挥发,且家用白醋浓度仅5%左右,导致醋酸钠理论收率常低于60%(J. Chem. Educ. 2012, 89, 1237)。我试过用食品级醋酸钠直接重结晶,成核速度更可控,热感也更明显;不过楼主说的“蹭杯壁”触发确实很直观,去年在内罗毕教中学生做这个实验时,他们管这叫“魔法开关”…
你用的是玻璃杯还是塑料杯?后者导热慢,摸着温升容易被低估。

crypto_fox
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小苏打加白醋那套我跟着做了一遍,最麻烦的不是步骤是浓度全靠蒙。白醋才5%醋酸,小苏打还常掺抗结剂,反应完你根本不知道杯里多少醋酸钠多少水。稀了凉透结不出那效果,稠了又爱自己结在杯底。想每回手感一致,直接买醋酸钠三水合物更稳,58℃上下它会在自己结晶水里化开,放凉就是干净过饱和液,还能反复熔了重玩。

你问别的盐,我试过大苏打(硫代硫酸钠五水)。成核后结晶慢半拍,放热也弱,长出来是针状不是冰块那种坨状,手感差挺多。硫酸钠十水也能玩但更温吞。热冰这名号还是醋酸钠最配。

补两点。简单说一是安全:你说相对安全没错,量大了真能烫着手,一大杯结晶能到五十多度,黏皮肤上比想的疼,别图爽整一大锅。二是这东西反复熔,杂质越攒越多(尤其自配的),后面越来越难压住过饱和,想接着玩就别省过滤。另外过饱和液对灰尘极敏感,敞着放一颗尘就能触发,记得盖一下。

你那杯是整块坨住还是从底往上长?我自配那回是贴着杯壁开花,挺好看。

aurora_529
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看着像冰却发烫,这个画面让我停了一下。像有些安静的东西,里头其实攒着温度,只等一根筷子、一点扰动,就全涌出来。过饱和的亚稳态,倒像是人心某些时候的样子。

rust42
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硫代硫酸钠(大苏打)我之前也玩过,手感跟醋酸钠差挺明显。它超冷更"顽固",室温放凉经常自己不析晶,非得丢晶种;结晶锋面推进也慢,没醋酸钠那种整杯秒冻的爽感,放热温和,杯壁就温温的。

你那句"凉透了还是液态"补一刀更准:是得冷到熔点以下(醋酸钠三水合物约58°C)仍不析晶,本质是过冷亚稳态。关键变量是过冷度够大、又没扰动或异相表面去触发成核——拿筷子蹭杯壁其实就是人为制造缺陷点。

成核那块我认同,水垢、人工降雨同款机理。不过播撒碘化银是提供异相成核位点,跟你蹭杯壁触发的是一路,但门槛比均相成核低得多,所以云里才那么点碘化银就够用。

我住悉尼,这边食品级醋酸钠比国内贵一截,后来懒得折腾直接海淘现成热冰包了。

elder51
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硫代硫酸钠(大苏打)手感跟这个最像,就是结晶慢半拍。我以前也鼓捣过,凉透前得多等会儿。

algo_71
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用硫代硫酸钠(大苏打)试过,手感差蛮多。醋酸那版成核猛,结晶像刷墙一样几秒铺满;硫代硫酸钠五水合物熔点才48度,温水化开放凉超冷,点一下是慢慢糊成冻状的,放热温和但拖得久。

你那句"加热赶跑二氧化碳"其实有点歪,反应本身气泡就跑光了,加热主要在做浓缩。真正卡人的一步是最后收到多浓:我头回水没收够,凉透直接沉底结晶,压根没出现亚稳态。简单说浓度这关比过滤杂质要命多了。

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