大象牙膏
大象牙膏（英语：Elephant toothpaste）是一个化学实验，因实验中过氧化氢快速分解所产生大量气泡而得名[1][2][3]。这个实验需要的原料较少，而产生的效果却和火山喷发一样壮观，故常用于课堂演示中[1][2][3]。
实验过程与现象
编辑首先将浓过氧化氢溶液（一般为30%~35%，俗称双氧水）与洗碗精[4]混合，然后加入催化剂（一般用碘化钾）来使过氧化氢快速分解。受到催化剂的催化，过氧化氢会快速分解，产生大量的氧气。这些氧气会极快地冲出容器，然后被洗碗精包裹住产生气泡，并聚集成为泡沫喷涌而出。如果事先在催化剂溶液中加入一些色素，产生的泡沫就是彩色的。[1][3]
化学解释
编辑这个实验证明过氧化氢（H2O2）可以被催化分解，产物是水与氧气。过氧化氢在一般情况下也可以分解成水和氧气，但是反应速度极慢，甚至于观测不到。在加入催化剂（一般在大象牙膏实验中为碘化钾）后会加速反应生成大量氧气：[1]
- 2H2O2 → 2H2O(l) + O2(g)
此反应中碘化钾充当了催化剂：它的总量并没有减少，且加速了反应的进行[1][2][3]。碘离子将反应机理改变为：
H2O2 + I− → H2O + IO− H2O2 + IO− → H2O + O2 + I−
2H2O2 → 2H2O(l) + O2(g) ΔrH° = −196 kJ/mol
这个反应是放热反应，所以产生的气泡是热的[1][2]。另外，使用二氧化锰、氧化铜等也可以作为催化剂加快反应速率，但固体催化剂与液相的接触面积可能不如液体催化剂大。
其他版本
编辑一种可供孩子尝试的更安全的版本是，改用危害更小且更易获取的稀过氧化氢（3%至6%）来反应，并以酿酒酵母粉催化[2]。这样做的话，虽然仍会有泡沫产生，但速度更缓慢，泡沫喷出的力度也更小。
若不用过氧化氢，也可以选用氯化铝饱和溶液与含洗洁精的饱和碳酸氢钠溶液来反应，这样产生的泡沫为二氧化碳：[5]
参见
编辑参考文献
编辑- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Elephant's Toothpaste (PDF). University of Utah Chemistry Demonstrations. University of Utah. [21 March 2014]. （原始内容 (PDF)存档于2011年11月11日）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Elephant’s Toothpaste - Kid Version. Steve Spangler Science. [21 March 2014]. （原始内容存档于2014-03-18）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Catalytic Decomposition of H2O2 - Elephant's Toothpaste (PDF). NCSU Department of Chemistry Lecture Demonstrations. North Carolina State University. [21 March 2014]. （原始内容存档 (PDF)于2016-05-28）.
- ^ 佚名. 大象牙膏. 中学科技. 2013, (2): 35 [2014-10-02]. （原始内容存档于2020-06-08）.
- ^ 尚广斗. 中国的“大象牙膏”实验. 中学化学教学参考. 2011, (11): 42 [2014-10-02]. （原始内容存档于2020-06-08）.
外部链接
编辑
- The Elephant's Toothpaste Experiment （页面存档备份，存于互联网档案馆） sciencebob.com