互动科普

果留心的话，无论身处哪里你都会发现身边的物体千姿百态，美不胜收。我们的世界为什么这样多姿多彩，主要因为物质的种类繁多。虽然目前已知化学元素只有118种，但是由这些元素组合产生的物质却多达数千万种（已知的）。现在新产生的和新认识的物质种类每天都在增加，这一切都仰赖于化学。化学能实现我们很多的梦想，几种物质加起来就可能产生新的物质。你是否想拥有一个自己的美丽的水中花园，是否想把玻璃瞬间变化成魔镜……请跟随我们走进化学魔法屋吧。

首先我们需要一杯浓度合适的硅酸钠溶液，也叫水玻璃，可以自己用固体硅酸钠配制。配制好后要把它放在烧杯里，或者放在形状漂亮的透明玻璃器皿中，然后分别加入几种固体的金属盐（如硫酸铝、硫酸铜、硫酸锰、硫酸镍、硫酸亚铁、氯化钴、氯化钙、氯化锌、氯化铁、氯化铜等都可以，选几种即可），这时我们就静观烧杯里到底会发生什么现象。稍等片刻，这些溶剂好像在水里开始生长了，长出“树干”和“枝芽”，五颜六色交织在一起，煞是好看。

图1.水中花园

看到这些现象，你肯定会有疑问，为什么倒进去的东西会不断生长，而且还显示出绚丽的色彩？这是因为金属盐与烧杯中的水玻璃溶液发生了化学反应，生成了难溶于水的金属硅酸盐胶体（比如硅酸钙等）。开始时，在加入的金属盐晶体周围形成难溶于水的硅酸盐薄膜，关键就在这里，这些难溶性金属硅酸盐薄膜具有半透性。由于渗透压的关系，外部的水不断渗入膜内，膜内的物质不能流出，这就使膜内压力不断增大。由于在液体中越往上的压力越小，所以膜的上部的外部压力相对较小，首先被胀破的几率就较大，膜内的金属盐溶液从上部破裂的地方流出，再次与硅酸钠反应，在上部又形成一层新的难溶性硅酸盐膜。就这样，经过反复破裂，每破裂一次膜就向上“生长”一点，这些胶体慢慢生成芽状或者树枝状结构。

另外，不同的金属硅酸盐显示出不同的颜色，用多种不同的金属盐就生成五颜六色的水中花园了。生成水中花园的速度和样子与温度、溶液浓度、物质成分甚至杂质等都有关系。有时生长很快，有时需要几个小时才能完成。不过无论怎样控制实验条件，几乎不会“长出”一模一样的水中花园，所以你做出的水中花园可能千姿百态。有兴趣的读者可以亲手做做实验哦。

实现了水中花园，我们还可以做一个魔镜，让水中花园更加美丽。

首先要准备一个烧杯，杯壁要尽可能光滑，在烧杯里放入硝酸银溶液，先加入一点氢氧化钠，然后再加入少量稀氨水。把氨水放入硝酸银溶液中时什么变化都没有，这只是制成了所谓的银氨溶液（具体比例请参照教科书）。接下来再倒入葡萄糖溶液，摇晃烧杯，使液体混合均匀，静静等待反应的发生。慢慢地，透明烧杯上开始镀上了一层银色，而且越来越明显，好像被施了什么魔法似的。在这个实验中，为了加快反应速度，一般使用水浴的方法，也就是把烧杯放入70℃左右的热水中。其实这是一个经典的化学实验：这个反应里，硝酸银与氨水生成的银氨溶液是一种弱氧化剂，它能把含有醛基的葡萄糖氧化，银离子则被还原成金属银。由于生成的金属银附着在烧杯的内壁上，形成了镜面，因此这个实验也被称为“银镜反应”。当然可以用同样的原理把一块光洁的玻璃片变成镜子。当我们把各种曲面的玻璃制品放入这样的溶液中，就可制作出各种各样的镜子，如凹面镜、凸面镜，以及各种各样的哈哈镜。如把这些镜子与水中花园错落放置，那就能组合出真正的魔法世界了。另需注意，银镜反应实验可能存在风险，一般同学最好在老师或家长的指导下进行。

图2.魔法银镜

（本文发表于《科学世界》2016年第11期）