黃金雨：美到令人窒息的化學實驗

在含有可溶性鉛鹽的溶液里滴上一滴碘化鉀溶液，就會出現這樣的黃色沉澱。這是由於碘離子和鉛離子結合後生成的微溶於水的碘化鉛，這便是黃金雨實驗的主角了。碘化鉛除了本身的明黃色以外還有一個極為顯著的特點，就是它在水中的溶解度。雖然說這種物質只是微溶於水，但是它在不同溫度下的變化還是比較明顯的。在20攝氏度時，它的溶解度僅有0.069，而到了80攝氏度，它的溶解度甚至可以達到0.294。（註：此處所用溶解度單位為「g/100g水」）所以，當我們加熱含有碘化鉛沉澱的溶液時會有一部分碘化鉛繼續溶解。而溶液加熱到80攝氏度以上後，過濾掉多餘的碘化鉛，會得到一種含有大量碘化鉛的淡黃色清液。這時如果讓溶液冷卻下去，就是「見證奇蹟的時刻」了。

由於我們選擇的是80度時的清液，所以此時的碘化鉛是均勻的分布在溶液的各個角落的。當降溫過程開始時，他們也會從溶液的各個角落均勻析出。而當溶液析出晶體的時候，它會按照自己規則的晶體結構生長，再加上析出的顆粒在很小的時候是不會沉底的，因此整個溶液中便出現了這種亮閃閃的效果。

（本圖來源於人民郵電出版社圖書《瘋狂化學》）

碘化鉛是黃色六方晶體，也就是說它的每個小晶體結構都是一個小小的不等邊六稜柱形狀，這樣它就擁有八個可以反光的面。此外，由於布朗運動，這些懸浮在溶液中的這些晶體還會做無規則的旋轉。因此在被光照時，每個晶體都會時有時無的把光反向你。這就是整瓶溶液會不停閃光的原因了。當然，隨著時間的推移，溶液的降溫，這些懸浮著的小晶體終究還是會沉下去的。而這個時候只需要把溶液搖一搖便可以讓它短暫的再次懸浮在溶液中。

大家可以看到到目前為止，被稱作黃金雨的這個實驗的效果並不像「雨」，反而更像亮閃閃的黃米粥。這是因為在正常的燈光下，整個溶液中的晶體都在反射來自四面八方不同角度的光線，從而使得我們會同時看到所有生成的晶體。那麼該怎麼避免呢？稀釋是一個方法，但實際效果並不是很好。最好的方法是關掉所有燈，用手電筒這樣的單一光源進行照射。這樣你就能看到黃金雨實驗最美的一面，並且明白黃金雨實驗之所以被稱為黃金雨實驗的原因了。

值得一提的是，這種效果並不是碘化鉛一種物質的專利。根據我們前面所介紹的原理，只要滿足類似條件的物質都可以做這個實驗，比如甘氨酸合銅可以做「藍金雨」實驗。而其他可行的物質或許早就在某些實驗中存在，只不過這樣的現象沒有被關注罷了。

作者：鳳舞九天 楊帆

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處

更多精彩內容，敬請關注科學原理一點通官方微信公眾平台（ID：kxylydt）