水晶工坊,一款可以充分鍛煉孩子動手操作能力的科學(xué)玩具。

水晶工坊之酷酷族是用我們提供的晶粉和晶元自己動手做出漂亮的水晶，可以鍛煉動手能力及想像能力；在制作過程中，還可以了解水晶是怎樣形成的，水晶的成長會受哪些因素的影響等一些簡單科學(xué)知識。讓孩子們能提出問題，并自己解決問題，充分開動他們的小腦筋。

一、產(chǎn)品簡介

自從人類文明曙光初現(xiàn)，亮晶晶的東西就吸引著人類。從人類Zui早發(fā)現(xiàn)珠寶，就開始喜愛、光彩照人的水晶。研究水晶就成為科學(xué)研究的一個重要分支，水晶已經(jīng)被現(xiàn)代科學(xué)應(yīng)用到生活的各個領(lǐng)域?，F(xiàn)在我們的晶體生長實驗套件系列產(chǎn)品，能夠讓你親手制作出神奇而美麗的水晶。

晶體生長實驗套件是基于過飽和溶液結(jié)晶的晶體生長科學(xué)原理開發(fā)的科學(xué)玩具產(chǎn)品。從中可以學(xué)習(xí)到晶體生長的科學(xué)知識，感受科學(xué)的神奇魅力，提高科學(xué)研究能力和動手能力，更重要的是給人們提供探索、實踐、創(chuàng)造和解決問題的機會。由于晶體是在非嚴格受控狀態(tài)下自由生長的，Zui后長出的晶體將是奇妙而絢爛的，堪稱科學(xué)藝術(shù)的結(jié)晶。期待著你親手制作的“紅寶石”、“綠寶石”、“藍寶石”、“黃水晶”、“紫水晶”和“鉆石”拿給大家欣賞吧！

二、產(chǎn)品原理

早在5000多年前，人們已開始利用太陽能蒸發(fā)海水制取食鹽。海邊的曬鹽池中放入一些海水，經(jīng)過一段時間暴曬，這些海水的濃度越來越高，人們用耙子就可以在池子底部摟出許多食鹽來。食鹽是氯化鈉晶體。結(jié)晶的方法一般有兩種：一種是蒸發(fā)溶劑法，它適用于溫度對溶解度影響不大的物質(zhì)。沿海地區(qū)“曬鹽”就是利用的這種方法；另一種是冷卻熱飽和溶液法，此法適用于溫度升高，溶解度也增加的物質(zhì)。

我們選擇熱水溶解晶粉制作飽和溶液，加入晶種（晶元）作為晶體生長的介質(zhì)，飽和溶液在空氣中緩慢降溫冷卻，溶液將轉(zhuǎn)變?yōu)檫^飽和溶液，并開始析出純物質(zhì)結(jié)晶。將水溶液靜置于空氣

中蒸發(fā)，持續(xù)保持水溶液為過飽和狀態(tài)，確保結(jié)晶（結(jié)晶體）的成長，并形成美麗的晶簇。

晶體生長系列科學(xué)玩具的原理就是采用上述原理，不過我們選擇的不是食鹽而是磷酸鹽——磷酸二氫銨，原因是磷酸二氫銨晶體（簡稱adp晶體）非常漂亮，并且其晶體在一些光學(xué)工業(yè)上也有應(yīng)用，由于其中含有磷和氮也可以作為肥料使用。

adp晶體的外形是由四方錐與四方柱兩個單形相聚合而成的聚形。adp晶體一般采用水溶液緩慢降溫法生長。影響adp晶體生長的主要因素是溫度、溶液的過飽和狀態(tài)以及使用水的雜質(zhì)含量。

【深入學(xué)習(xí)提示】

1、晶體的制造方法有哪些？

2、晶體的用途有哪些？

3、你都知道哪些材料的晶體，它們的形狀和特點是什么？

4、不同水溫制作飽和溶液溶入的晶粉會一樣多嗎？如果溶液濃度比較低，結(jié)晶會產(chǎn)生嗎？

5、對飽和溶液采用不同的降溫速度，發(fā)生的結(jié)晶會有什么不同？

6、你可以購買晶體生長原料包，讓晶體在不同介質(zhì)上生長，看看會有什么結(jié)果？你可以用表面粗糙的石頭、貝殼、雞蛋殼、筷子、繩子等等你能找得到的東西，不過試驗前一定要做充分的準備哦！

三、準備工作

1、選擇一個溫度變化不大的房間，找一個準備放置晶體生長容器的地方。要求便于觀察，且不用經(jīng)常挪動，否則會影響晶體的正常生長。

2、操作前用舊報紙或塑料布鋪在桌子或地板上，避免弄臟桌子或地板。

3、準備燒水工具。不要使用一般家用飲水機里面的熱水，因為其水溫一般在80~90攝氏度，不能滿足制作過飽和溶液的要求。

4、準備一把手電筒，這樣可以經(jīng)常觀察溶液里面晶體生長的情況。比如你剛開始看到水晶的時間，水晶大約的尺寸以及生長速度。

5、溫度計（要求可以測量100攝氏度），可以測量一下水溫，尤其是開始溶解晶粉的時候，保證是100攝氏度的熱水非常重要。

6、建議準備一本筆記本，記錄你觀察到的晶體生長情況，欣賞晶凌的驚奇和美麗。

7、如果要長期保存你的杰作，請準備無色透明的自噴清漆或者透明的指甲油。用透明玻璃硅膠把長好的晶體粘在展示座上。

8、操作前請仔細閱讀本說明，避免失敗。

四、操作步驟

1、剪開原料包備用。將晶元放到透明容器里，半圓面朝上置于中間位置。

2、燒大約700毫升水（不會全部被使用）。

3、將熱水（注意要剛燒開的100℃的熱水）倒入黑色容器中，倒入量按照攪拌棒上的水位線指示位置，不能多也不能少。如果你有量杯可以使用，準確的數(shù)量是200毫升。一定不要用配件中的透明容器，因為它不耐熱，遇到熱水會變形。

4、倒入晶粉，用攪拌棒充分攪拌10分鐘，確保晶粉全部溶解。室溫低于16℃的時候，為了避免溫度下降太快，造成晶粉沒有完全溶化，可以把黑色容器放入盛有熱水的其它容器中。這樣攪拌過程中就可以保溫了。補救措施：如果晶粉沒有全部溶化，通常是因為水溫下降太快或攪拌不充分，這時不能再加入熱水，建議用微波爐加熱1～3分鐘?；蛘邔⑷芤旱谷胍粋€耐熱的玻璃杯中，隔水加熱，通過攪拌讓晶粉完全溶解。

5、等待上述制作好的溶液溫度降到40~50攝氏度時，將溶液緩慢倒入已放入晶元的透明容器中（注意要保持晶元在容器中間）。

6、蓋上展示座（這時是當(dāng)蓋子用哦）。12~24小時后，拿掉展示座。

7、大約10~15天晶體就生長的差不多了（是等待晶體長到接近液面位置時），其間你可以用手電筒照一下晶體，觀察晶體的生長情況，如果發(fā)現(xiàn)容器的底部出現(xiàn)一層晶體，請參考常見問題。建議你每天觀察并記錄下晶體生長的情況。

8、用攪拌棒壓住晶體，把剩余的溶液及透明容器底部的結(jié)晶體倒在黑色容器里面。

9、對已經(jīng)長好的晶體，小心地從容器里面取出來，不要用水沖洗，放于背陰處晾干。如果要長

期保存，可以把晶體放在一張舊報紙上，用自噴清漆在晶體表面均勻地噴上一層清漆或者在其表面用透明的指甲油均勻涂上一層，晾干后就可以放在展示座上了。

10、用玻璃膠粘在展示座上，然后蓋上清洗干凈的透明容器（作為展示罩）。

使用鵝卵石的實驗方法

在鵝卵石上長出的晶體會有令人意想不到的結(jié)果.

1、你可以不使用提供的晶元，自己到野外尋找20~35毫米大小的鵝卵石，為表面不宜太光滑且扁平形狀的花崗巖類鵝卵石。不要用石灰石一類材質(zhì)的鵝卵石。把鵝卵石清洗干凈并晾干。

2、在溶解晶粉前取出5~7個晶粉小顆粒備用。

3、制作完過飽和溶液后，擱置10分鐘等待溶液溫度下降一些，輕輕放入鵝卵石，然后把預(yù)留的晶粉小顆粒小心地撒在鵝卵石表面，等待晶凌生長。

六、安全信息

1、本品所用原料為化學(xué)品，操作時要小心。原料包內(nèi)晶粉和溶液不要直接接觸手和皮膚。

2、攪拌化學(xué)品時，請不要將液體濺到皮膚或眼睛里。在自己不能做到上述要求的情況下，請佩戴平光眼鏡和防護手套。如果手或皮膚不小心接觸也不要慌張，請用溫水沖洗即可。

3、生長出來的晶體是鋒利的，不可以用手在鋒利處觸摸，避免劃傷手指。

4、操作中使用熱水，請注意不要燙傷。

5、兒童使用時，需要成年人陪同一起操作。

6、不要將原料包內(nèi)晶粉原料及晶體作品放入口。

7、若眼睛濺到溶液或誤食原料晶粉或溶液，請馬上就醫(yī)。

8、晶粉和溶液要放在兒童無法拿取的地方。

9、生長出來的晶體是脆性的，要輕拿輕放。

七、常見問題

1、什么是晶體？

晶體是原子、分子或離子按照一定規(guī)律在空間重復(fù)排列形成具有一定規(guī)則的幾何外形的固體。晶體生長要經(jīng)過晶核形成的過程。晶核形成期間，原子、分子或離子（溶質(zhì)）從溶液中析出。溶液中的粒子一個挨一個互相連結(jié)在一起，這個結(jié)構(gòu)基元比粒子大一些，因此更多的粒子和它連接起來。Zui后，晶核變的足夠大，從溶液中析出（結(jié)晶）。其它溶質(zhì)分子也將不斷地附著在晶體表面，在晶體上的溶質(zhì)分子和留在溶液里面的分子達到平衡之前，晶體持續(xù)生長。晶核生成（成核）和晶體生長的推動力都是溶液的飽和度（溶液中溶質(zhì)的濃度超過其飽和溶解度之值）。

2、為什么幾天過去了晶元上還沒有長出晶體?

你往黑色容器里加熱水時倒入太多了（不要超過200毫升）。如果溶液達不到飽和狀態(tài)，晶體就不會生長，事實上還會溶解你的晶體。開始時，使用飽和溶液。隨著液體在空氣中持續(xù)蒸發(fā)，溶液才會變成飽和狀態(tài)，但是蒸發(fā)需要很長時間（幾天或幾周）。如果溶液從過飽和狀態(tài)開始，你的晶體生長會更快。所以我們使用熱水是要溶解更多的溶質(zhì)，以便使溶液達到過飽和狀態(tài)。

3、為什么有些晶體碎片生長在盒子底部，不是在晶元上面？

熱水溫度太低或者攪拌不均勻?qū)е戮Х蹧]有完全溶解，有些晶粉顆粒留在盒子底部了。這時晶體會優(yōu)先生長在這些小顆粒上，而不會在晶元上生長。

4、為什么在溶液的表面會有一薄層晶體存在？

室內(nèi)溫度太低，倒入溶液后沒有蓋上蓋子。建議室內(nèi)溫度不要低于18℃。

5、為什么某些晶體會沿著透明容器的內(nèi)壁生長到外面來，像雪樹一樣，俗稱攀晶現(xiàn)象，怎么處理？

常溫下，結(jié)晶容器內(nèi)側(cè)會逐漸產(chǎn)生小晶體。由于結(jié)晶容器內(nèi)水溶液的表面張力與容器內(nèi)壁上的附著力作用，加上晶體顆粒細小孔隙多，形成毛細管，三種力量相加成后，使得溶液能沿著結(jié)晶容器內(nèi)壁逐漸向上爬升。再加上水份的蒸發(fā)作用，周而復(fù)始，逐漸在結(jié)晶容器壁上形成美麗的樹狀結(jié)晶，稱為攀晶現(xiàn)象。攀晶現(xiàn)象嚴重時會向外擴張而滴落污染桌面，所以及時將結(jié)晶容器口上“攀緣”的晶體清除干凈。

6、為什么晶粉不能完全溶解？

（1）水溫沒有達到100℃。你可以用爐子或者微波爐加熱使其溶解。

（2）晶粉攪拌不徹底。攪拌可以使晶粉溶解在溶液里面。有時你也可以用加熱的方法幫助溶解。

（3）室溫太低，溶液溫度下降太快。你可以采用水浴加熱：將黑色容器放入一個盛有熱水的容器，在攪拌期間不至于溶液溫度下降太快。

7、在開始幾天晶體生長的快，但晶體長的小而且不清澈，為什么？

如果溫度迅速上升，一些晶體就要被溶解。與此相反的是，如果溫度大幅度下降，一些晶體就會生長在盒子底部。如果經(jīng)常挪動結(jié)晶的盒子，長出晶體就不清澈了。若是慢慢冷卻溶液，使其濃度維持在「界穩(wěn)定區(qū)」，就能長出較大顆的晶體。相反的，若快速降低溶液的溫度，它的濃度就會維持在不穩(wěn)定區(qū)，而溶液就只能產(chǎn)生大量晶核而形成小顆粒的晶體。

8、為什么晶體長的慢而??？

要讓晶體生長的快，請保持室內(nèi)溫度相對穩(wěn)定，并打開透明盒子的蓋子。蒸發(fā)作用越明顯，晶體生長越快。在某種程度上，晶體生長速度取決于空氣的濕度。在溫度變化大和潮濕的空氣中晶體生長速度慢。

9、晶體是怎樣形成的？

在溶液中，額外的少量化學(xué)物質(zhì)對晶體生長是必需的。當(dāng)它被適當(dāng)混入后，如像小石頭或木片這樣的物質(zhì)浸入在溶液里有助于這個過程。溶質(zhì)分子吸附到木片上,并在那里生長。當(dāng)分子數(shù)量增加，會有越來越大的吸引力，從此會吸引更多分子。因此，溶液里有晶核形成。這個晶核隨著更多分子增加吸引力越大。這個過程是持續(xù)的，直到完整的晶體形成。

10、如何制作大尺寸晶體？

如果要讓晶體長的更大，在這個實驗中我們就要溶解一袋同樣顏色的晶粉。當(dāng)新制作的溶液冷卻到接近室溫時，將新溶液倒入一個大容器中，同時將原來的溶液和生長的晶體移入新容器。這樣晶體尺寸就可以增大。但是不要試圖加熱溶液。溫度增加或加水將破壞晶體，溶質(zhì)分子將再次分離并溶解到溶液中，晶體生長就要停止。

思考提示

1、晶體生長的原理是什么？什么是過飽和溶液？

2、晶體生長過程中為什么要求靜止放置，盡量不要挪動容器？

3、晶體生長期間溫度對晶體生長的影響如何？

4、失敗不可怕，失敗是學(xué)習(xí)的好機會。你為什么做失敗了呢，是哪些環(huán)節(jié)出了問題？是水溫太低，飽和溶液制作過程沒有充分攪拌，還是室內(nèi)溫度低于18℃，導(dǎo)致溫度下降過快，無法得到美麗的結(jié)晶體？

環(huán)保提示

1、塑料容器及包裝材料可以回收利用；

2、晶體作品完成后，剩余溶液可以用10公斤的自來水進行溶解和稀釋，然后作為肥料施放到草地樹木或其它植物附近。建議不要傾倒在下水道中，減少環(huán)境污染。

成功關(guān)鍵

1、注意水量、水溫，按說明書操作。

2、結(jié)晶過程不要動它，對結(jié)果很重要。時間越長，長得越好，越神奇！

3、溫度變化越小，晶體透明度越高。

4、當(dāng)結(jié)晶盒上方有攀晶現(xiàn)象(上面像長雪樹一樣)，用衛(wèi)生紙將它輕輕擦凈。

酷酷族包裝

酷酷族產(chǎn)品配置

酷酷族使用說明(詳情參照說明書)

自己做出來的美麗結(jié)果

注意事項：

1、注意水量、水溫（100℃），按說明書操作。
2、結(jié)晶過程不要動它，這對結(jié)果很重要。時間越長，長得越好，越神奇！
3、環(huán)境溫度變化越小，晶體透明度越高。
4、如果溶液不透，看不清，可以用強光源從后面照射，美麗無比!!
5、剛生長出來的晶凌比較脆弱，要小心拿取。
6、原料為化學(xué)品，嚴禁入口。操作過程中請勿讓粉末或其他溶液
接觸眼睛和口鼻。
7、晶粉包、作品、制作器具及空料袋請妥善存放，避免幼兒接觸。
8、如果粉末或其溶液不慎接觸到皮膚或進入眼中，請立即用溫水沖洗。如不慎入口，請立即去醫(yī)院緊急處置。