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食鹽結晶的X 檔案
  • 科展類別 : 全國中小學科展
  • 屆  次 : 第45屆--民國94年
  • 科  別 : 理化科
  • 得獎情形 : 第一名
  • 學校名稱 : 臺中縣立大雅國民中學
  • 指導老師 : 陳盈昌、曾祿喜
  • 作  者 : 盧裕欣、張哲維、廖思評、吳孟霖
  • 關 鍵 字 : 結晶、食鹽
  • 備  註 :
摘要或動機

在製作食鹽結晶的過程中,我們發現到每一個大的食鹽晶體,中間都會有一道X 形的溝槽,為什麼會有如此奇特的現象呢?引起我們極大的興趣,於是我們前去請教老師,展開了發現之旅。一. 記錄飽和食鹽水在各種不同條件下形成結晶的圖形用培養皿的裝的食鹽水,不論是粗鹽,精鹽,也不管是用蒸餾水或自來水去泡,都有X 出現,其中的差別在於結晶周圍的白色比例多寡不同。二. 加入不同物質,記錄各種結晶的形狀加入海水中常見的鹽類,探討對食鹽結晶的影響。氯化鎂加入之後,結晶的X 溝槽偏離中心,這與氯化鈣非常類似,可見氯化鈣與氯化鎂一定有一個共通的性質會影響食鹽結晶的X 形狀。進一步推論, 氯化鈣是乾燥劑的原料,有很強的吸水性,氯化鎂也是,所以培養皿中,總是留有少許的水分,放了兩三個月還是濕濕的。是不是吸水性會改變水的某些性質,如表面張力等因素呢 ?於是針對表面張力的因素,再做進一步討論。三. 找出食鹽水的表面張力結晶形狀的關係\r
在食鹽水中加了酒精,丙酮會降低表面張力。降低表面張力之後,X 的溝槽\r
較不明顯了。要了解表面張力作用的情形,才能解開X 之謎,於是直接觀察水\r
滴在不同大小的食鹽結晶周圍所形成的水膜,由水膜的結果發現,結晶太薄,表\r
面張力不明顯,不會有X,結晶太大,表面張力到達極限,X 就終止。接著再量\r
X 中心點的凹陷情形,發現表面張力越大,凹陷越深。\r
四.控制變因找出食鹽X 檔案\r
在密閉塑膠盒中裝入乾燥的氯化鎂,可控制水的蒸發速率,蒸發速率較慢\r
時,食鹽分子有充裕的時間到正確的位置形成完美的結晶。較深的水,壓力較大,\r
食鹽周圍不易形成水膜,所以X 就無法繼續長大了。\r
綜合以上結果,食鹽結晶的過程,先在底部長出正方形的薄片,隨著厚度的\r
增加,表面形成凸起的水膜,水膜與正方體上方接觸的四個邊,因為深度最小,\r
最易形成結晶,所以結晶會由四個邊往上長,形成中央陷落的X 形狀。當結晶\r
夠大時,水膜的大小相對於結晶就顯得微小,所以X 不再長大,循正常的方式\r
繼續結晶下去。



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