置换反应金属枝晶结构标本及其制作方法技术

本发明专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本，包含有夹置于横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间的锌片（3），所述横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）平行设置，且横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间填充有反应溶液（4），上述锌片（3）浸渍在反应溶液（4）中，所述横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）的两端分别安装有纵向垫片一（5.1）和纵向垫片二（5.2），所述纵向垫片一（5.1）的外侧面上安装有载玻片（1），所述纵向垫片二（5.2）的外侧面上安装有盖玻片（6）。本发明专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本，其压缩反应空间的思路，以生成稳定、可靠的金属树，便于学习、研究人员对其进行观察。

【技术实现步骤摘要】
置换反应金属枝晶结构标本及其制作方法
本专利技术涉及一种金属枝晶结构标本及其制作的方法，尤其是涉及一种利用置换反应得到金属枝晶结构的标本的方法，属于教学实验

技术介绍
目前，在金属的置换反应中，由于原电池的存在，新生成的金属单质形状呈树枝状。因此，可以形象地称之为金属枝晶或金属树，包括铜树、银树、铅树等。这些金属枝晶可以直接证明置换反应中存在原电池，可以作为高校或中学化学教学的教具；同时，金属枝晶外形遒劲有力，兼具科学传播价值和观赏价值。如今，常规的置换反应在试管中进行，将金属丝放入溶液中即可观察到现象。但是这种观察是非常粗略的，只能看清生成物的颜色，而无法观察生成物的细节结构和生成过程。为观察金属树，许多研究者做出了探索和尝试，但仍然存在局限性。目前，为观察金属树所做的可视化改进主要有以下3个方面。第一种，是改变反应载体，用滤纸为载体制作金属树。以铜树为例，在浸有氯化铜（或硫酸铜）溶液的滤纸上放一片锌片（或锌粒），几分钟后就能用肉眼观察到树状铜金属以辐射状生成。用类似的方法，还可以在同样具有毛细现象的粉笔上完成类似的实验。但是，如果用放大镜观察，可以发现铜树枝干与滤纸纤维纠缠在一起，铜树生长受到滤纸干扰，铜树枝晶细节模糊不清。所以，改变反应载体的做法只能观察到铜树的整体形态，只适合观察精度要求不高的趣味实验。本方案可参考：许燕红，杨吉祥，姚茜芸等的《影响铜树生长因素的探究》，发表于《化学教育》2015年第23期64～67页。第二种，是改变反应介质，用凝胶代替水作为反应介质制作金属树。以铜树为例，将混有氯化铜的热琼脂倒入培养皿中，冷却后形成凝胶，在培养皿中插入弯曲的铝片，可以凭借肉眼观察到铜树的生长。但这种做法不太适合用显微镜观察：大量铜树枝干在不同的竖直高度同时生长，在显微镜放大下显得密密麻麻、相互交错，上下之间相互干扰，造成铜树枝干细节难以辨别。所以，改变反应介质的做法依然只能观察到铜树整体形态，而不能实现铜树枝晶细节部分的观察。本方案可参考：许骋艺，顾伊宁，王德明等的《琼脂凝胶中的铜-铝置换反应》，发表于《化学教育》2017年第9期52～54页。第三种，是改变观察方式，用高清摄像机拍摄金属树。以铜树为例，在硫酸铜溶液中放置铜片，用装有微距镜头的高清摄像机直接拍摄。这种技术放大了实验现象，可以清晰地观察到铜树生长的细节，甚至可以直接看出单棵铜树树枝状的形态。但是，装有微距镜头的摄像机的焦距范围很窄，由于铜树生长的方向不能确定，因此要反复尝试才能恰好拍到不失焦的视频。而且高清摄像机和微距镜头价格昂贵，一般学校难以配备。所以，用高清摄像机拍摄现象的做法成本高、操作难、耗时长、不确定性大，虽然能清晰拍摄金属树，但难以在中学推广。本方案可参考：梁琰的《美丽的化学反应》，2016年出版于清华大学出版社。综上所述，现有的金属树实验存在的问题大致可概括成以下几点：①金属树在三维空间生长，生长方向不确定，对焦困难；②金属树生长地过于紧密，导致相互干扰，无法辨识单棵铜树的具体形态；③同时生长的金属树数量过多，因此生长速度缓慢；④金属树容易受到轻微扰动而损坏；⑤金属树的枝晶部分过于微小，肉眼难以观察。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种置换反应金属枝晶结构标本及其制作方法，其压缩反应空间（将置换反应的空间压缩成薄薄一层）和改变观察方式（采用显微摄影等技术观察）的思路，以生成稳定、可靠的金属树，便于学习、研究人员对其进行观察。本专利技术的目的是这样实现的：一种置换反应金属枝晶结构标本，所述标本包含有夹置于横向塑料片一和横向塑料片二之间的锌片，所述横向塑料片一和横向塑料片二平行设置，且横向塑料片一和横向塑料片二之间填充有反应溶液，上述锌片浸渍在反应溶液中，所述横向塑料片一和横向塑料片二的两端分别安装有纵向垫片一和纵向垫片二，所述纵向垫片一的外侧面上安装有载玻片，所述纵向垫片二的外侧面上安装有盖玻片。一种置换反应金属枝晶结构标本的制作方法，所述方法包含有以下步骤：步骤1、标本制作：将锌片夹在横向塑料片一和横向塑料片二之间，横向塑料片一和横向塑料片二之间的间隙2mm，横向塑料片一和横向塑料片二之间分别通过无色透明亚克力透明双面胶与纵向垫片一和纵向垫片二相粘连，纵向垫片一和纵向垫片二的外侧面上分别压盖有载玻片和盖玻片；步骤2、添加反应溶液：反应溶液会渗透、充满载玻片和盖玻片之间的间隙，其中大部分反应溶液在横向塑料片一和横向塑料片二之间的间隙内形成薄薄一层扁平的溶液膜，树枝状的金属枝晶主要在这层溶液膜中生成，扎根于锌片，不断向外围延伸形成金属树。本专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本的制作方法，反应溶液中，除与锌片反应的盐溶液，还包含有缓慢凝固的封盖剂成分，在置换反应结束一段时间后逐渐凝固，把生成的金属枝晶完全封存。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术为置换反应设计了扁平化的反应空间，让金属枝晶（金属树）在一个平面内舒展开来，在显微镜下清晰美观，避免了不同金属枝晶之间的重叠干扰。同时，本专利技术把置换反应制作成标本，让反应现象可以长久存在，便于储存、搬运和演示，使用起来方便快捷，便于大范围推广。另外，本专利技术如果在化学教学中推广，可以使用于以下情况，①课堂引入：在讲解金属活动性顺序前演示本实验，激发学生兴趣；②拓展实验：指导学生分组完成实验，拓展原电池知识，理解铁置换铜的反应不能为铁件镀铜的原因；③家庭实验：本实验材料易得、安全性高，学生可在家完成标本制作，然后带至学校观察；④课外探究：引导学生进一步探究温度、溶液浓度、金属种类、有无催化剂（氯离子）等因素对金属树生长情况（速度、形态）的影响，亦可将不同溶液（例如硫酸铜和硝酸银）混合后反应，观察金属树种类，比较反应先后顺序。附图说明图1为本专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本的结构示意图。图2为本专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本在光学显微镜下的观察效果示意图。图3为本专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本在数码体视镜下的观察效果示意图。图4为本专利技术一种置换反应金属枝晶结构标本在手机微距镜下的观察效果示意图。其中：载玻片1、横向塑料片一2.1、横向塑料片二2.2、锌片3、反应溶液4、纵向垫片一5.1、纵向垫片二5.2、盖玻片6。具体实施方式参见图1~4，本专利技术涉及一种置换反应金属枝晶结构标本，所述标本包含有夹置于横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2之间的锌片3，所述横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2平行设置，且横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2之间填充有反应溶液4，上述锌片3浸渍在反应溶液4中，所述横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2的两端分别安装有纵向垫片一5.1和纵向垫片二5.2，所述纵向垫片一5.1的外侧面上安装有载玻片1，所述纵向垫片二5.2的外侧面上安装有盖玻片6；具体的讲：一种置换反应金属枝晶结构标本的制作方法，所述方法包含有以下步骤：步骤1、标本制作：将锌片3夹在横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2之间，横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2之间的间隙2mm，横向塑料片一2.1和横向塑料片二2.2之间分别通过无色透明亚克力透明双面胶与纵向垫片一5.1和纵向垫片二5.2相粘连，纵向垫片一5.1和纵向垫片二5.2的外侧面上分别压盖有载玻片1和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种置换反应金属枝晶结构标本，其特征在于：所述标本包含有夹置于横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间的锌片（3），所述横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）平行设置，且横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间填充有反应溶液（4），上述锌片（3）浸渍在反应溶液（4）中，所述横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）的两端分别安装有纵向垫片一（5.1）和纵向垫片二（5.2），所述纵向垫片一（5.1）的外侧面上安装有载玻片（1），所述纵向垫片二（5.2）的外侧面上安装有盖玻片（6）。

【技术特征摘要】
1.一种置换反应金属枝晶结构标本，其特征在于：所述标本包含有夹置于横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间的锌片（3），所述横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）平行设置，且横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间填充有反应溶液（4），上述锌片（3）浸渍在反应溶液（4）中，所述横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）的两端分别安装有纵向垫片一（5.1）和纵向垫片二（5.2），所述纵向垫片一（5.1）的外侧面上安装有载玻片（1），所述纵向垫片二（5.2）的外侧面上安装有盖玻片（6）。2.一种置换反应金属枝晶结构标本的制作方法，其特征在于：所述方法包含有以下步骤：步骤1、标本制作：将锌片（3）夹在横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之间，横向塑料片一（2.1）和横向塑料片二（2.2）之...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌一洲，施伟东，张泽宇，陈鹏文，
申请(专利权)人：凌一洲，
类型：发明
国别省市：江苏,32