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結晶下的世界－冷暖自知

貳●正文

一、原理

（一）天氣瓶

根據 Tanaka, Hagana, Kuno & Nagashima (2008) 的研究，促使天氣
瓶產生結晶的因素為溫度，且以 X 光繞射分析發現，天氣瓶內結晶成
分為樟腦，而硝酸鉀、氯化銨及水則是加速它結晶的形成。形成雪花
主要是快速降溫的結果而羽毛狀則是因為慢慢降溫的因素。

（二）溶解度

1. 當溶質加入溶劑中，溶質粒子會逐漸脫離其晶體表面而進入溶劑中，
此時溶質與溶劑均勻混合的過程，稱為「溶解」。相對地，當溶液中
的溶質粒子因碰撞未溶解的晶體表面被吸引，以至於沉澱析出而形成
晶體的過程，稱為「結晶」或「沉澱」。在溶液中，當溶解速率等於
結晶速率時，即達成溶解平衡，此時的溶液稱為「飽和溶液」。溫度
不變之下飽和溶液所含溶質的最大量，稱為「溶解度」。

2. 本實驗所使用物質溶解度如下表所示：

表 2 實驗所使用物質之溶解度(S/100 克水)

溫度 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃
物質 85.5g

硝酸鉀 20.9g 31.6g 45.8g 63.9g

硫酸銅 17.4g 20.7g 25.0g 28.5g 33.3g
氯化鉀 31.0g 34.0g 37.0g 40.0g 42.6g
氯化銨 33.3g 37.2g 41.4g 45.8g 50.4g

(資料來源:筆者自行整理)

圖 1 本實驗所使用物質之溶解度折線圖

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