郑雪晴

1 制作背景及原理

在一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象，此时的溶液称为过饱和溶液。而过饱和溶液的性质并不稳定，在此溶液中加入一块小的溶质晶体作为“晶种”，就能引起过饱和溶液中溶质结晶。

产生这个现象的原因是，过饱和溶液可以存在是因为溶质不容易在溶液中形成结晶中心，也就是晶核。因为每一种晶体都有一定的排列规则，只有具有了结晶中心，才能使原来作无秩序运动着的溶质质点集合起来，并且按照这种晶体所特有的次序排列起来。但是不同的物质，实现这种规则排列的难易程度是不同的。有些晶体要经过相当长的时间才能自行产生结晶中心，而人工加入“晶种”，实际就是通过外力帮助直接产生结晶中心，加快过饱和溶液析出过量的溶质，转为饱和溶液的过程。

过饱和溶液这个特性，在实际的工业生产中常常被用来生产各种化工和医药原料，例如，氢氧化钠、红霉素钠盐、红霉素硫氰酸盐等。当然在工业生产中，有复杂的生产设备和专业的操作工人，还有复杂的操作步骤和工艺。但实际上，在自己家的厨房中，就可以利用这个现象来做一个漂亮又好吃的棒棒糖。

2 制作器材

实验工具和材料如下：一次性木筷子1根；

衣夹1个（长一点的木衣夹最好）、

高玻璃杯或者细花瓶1个、

白糖3杯、

汤锅1个、

煤气灶、

纯净水（自来水也行）等。

3 制作过程

（1）用衣夹把木筷子上端夹住，然后把筷子插入玻璃杯中，让衣夹可以横搁在玻璃杯口，上下调整木筷的位置，使其距离玻璃杯底部大约2～3 cm为好。

（2）把衣夹和木筷一起拿出来放好，注意保持筷子干净。

（3）（这个步骤需要使用煤气灶而且要在灶上进行，所以一定要小心，学生可以找家长帮忙）在汤锅中倒入2杯纯净水，放在煤气灶上，然后用大火将水烧开，然后将煤气灶转为小火。然后倒入约1/4杯糖到沸水中，不停地搅拌，直到所有糖都溶解。再不断加入更多的糖，不停地搅拌溶液，直到全部白糖溶解，并重复这个步骤，直到没有更多的白糖溶解。现在汤锅中就是白糖的过饱和溶液了。注意：整个过程一定要有耐心，需要比较长的时间让糖充分溶解，要分批放入白糖，绝不能一次加入，确保白糖不会再溶解后才能停止搅拌。

（4）煤气灶关火，让白糖溶液在汤锅中自行冷却，至少冷却20 min。在冷却的时候，可以把木筷前端的一半插入糖液中，然后转动木筷卷一些糖液在筷子上，这样有助于启动晶体生长。一定要等到糖完全冷却，准备放进玻璃杯前，结晶糖不会脱落的时候。

（5）将白糖溶液倒入玻璃杯中（一定要小心），倒到接近杯口的位置。

（6）然后将木筷完全垂直插入溶液中，保证木筷不会碰到玻璃杯的任何表面。

（7）将玻璃杯放在一个不会被轻易碰到的地方，然后等待它慢慢冷却。

（8）在接下来的3～7天，将会观察到糖晶体慢慢生长。直到最后得到一个美丽的棒棒糖。

从过饱和溶液的原理中我们可以对实验进行科学上的解读：白糖的溶解度会随着溶液温度的变化而显著变化，所以将水加热后再充分溶解白糖就会得到白糖过饱和溶液。在其中插入的蘸糖的木筷子，则起到了“晶种”的作用，这样当溶液冷却时，白糖就会围绕“晶种”析出，最终形成了棒棒糖。