操作步骤
1.将瓶装的金属镓放入热水中加热熔化。
2.用剪刀刮去可乐罐的表面涂层,露出铝皮。
3.借助注射器将熔化后的金属镓滴在罐体上。
4.静置一分钟后,可乐罐被炸开。
现象及原理
通过上面的实验我们发现:金属镓滴在可乐罐的铝皮上,静置一分钟后,可乐罐被炸开一条长长的口子。时隔12小时后,铝皮质地变得脆薄,犹如被风化的窗户纸。
镓是一种灰蓝色或银白色的金属,其熔点很低,在29.76 ℃变为银白色液体。与铝接触后互溶易形成合金,机械性能差。镓破坏了铝的结构,铝变得脆弱,在可乐罐内部的压力作用下,罐体被撕开。静置12小时后,涂有金属镓的铝皮变得薄脆,失去了铝原有的延展性,因而看起来像被风化的窗户纸。
实验示范视频
BGM: Two Steps From Hell - Victory
拍摄/剪辑:科学奶爸
镓的物理性质
镓(Gallium)是灰蓝色或银白色的金属,其熔点很低,仅为29.76℃,纯液态镓有显著的过冷的趋势,在空气中易氧化,形成氧化膜。
镓在手掌中变成液体 / 图片源于网络,侵删
镓的质地软而脆,化学性质不生动,机械性能差。液态的镓就能够与其他金属生成合金,也便是对其他金属(比如铝及铝合金)具有溶解的效果。今天的实验就是因为溶解了铝导致可乐罐爆炸。
不过,这并非它们之间发生了化学反应,而是与它们的微观结构有关。不同的金属晶体结构各不相同,有立方的、正交的、四方的,还有菱面体的,等等。
晶体结构示意图 / 图片源于网络,侵删
而对于时液时固的镓来说,它的“房屋户型”就有些乱了,虽然是正交结构,但是在此基础上还出现了金属中少见的共价键,于是它的结构变得不那么紧密。稍微加热,松垮的共价键就会扭曲变形,这也是它变成液体的根本原因。
氮化镓结构示意图 / 图片源于网络,侵删
而铝的结构与镓相比,虽然规整了很多,但有一个显著的问题,那就是原子与原子间的缝隙较大。
铝的结构示意图 / 图片源于网络,侵删
这就好比给了镓一个可乘之机,镓趁虚而入,使得原来紧密相连的铝-铝结构变成了松散连接的铝-镓结构。由于镓的质地软脆,机械性能差,于是延展性能极好的铝就被“带偏”了。
铝镓互溶示意图 / 图片源于网络,侵删
经过较长时间(实验实测12小时)后,在镓的作用下,原本质地柔软而又坚硬、延展性极好的铝变得脆弱不堪,稍微施力,犹如被风化的窗户纸一样。
看完今天的实验,是不是感觉奇奇怪怪的知识又增加了?如果是的话,记得点个在看哦~
温馨提示:今天的实验存在一定的危险性,请勿模仿!
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