凌一洲 颜晓红

摘要： 树枝状金属枝晶结构（金属树）广泛存在于生成金属的电解反应中。在化学教学领域，传统电解实验难以观察到金属树，需要做压缩反应空间和观察方式的可视化改进。

改进后可观察到金属树的细节结构和生长过程，

且不同种类的金属树生长速率和形态具有很大差异。将本实验应用于化学教学，可以培育学生宏微结合、模型认知、实验探究、创新意识等核心素养。

關键词： 电解反应; 可视化; 金属枝晶结构; 金属树

文章编号： 10056629（2019）1005205      中图分类号： G633.8      文献标识码： B

树枝状金属枝晶结构（可称之为金属树）广泛存在于生成金属的原电池反应、电解池反应或金属冷却结晶过程中。在传统的生成金属的置换反应（原电池反应）和电解反应（电解池反应）中，实验者通常只能观察到生成金属的颜色，如果要看清其细节结构和生长过程，则需对实验做可视化改进。笔者在《化学教学》2018年第6期介绍了置换反应中金属枝晶结构的观察方法[1]，本文将介绍电解反应中金属枝晶结构的观察方法。

1 研究背景

1.1 材料科学领域

金属树具有形式上的对称性和实质上难以理解的复杂性[2]，吸引了材料科学研究者深入的研究，包括生长条件（电压、电流、温度、空间等）对金属树生长状态的影响[3～4]、金属树生长模型构建和计算机模拟[5～7]等。但是，这种研究较为复杂，成本高（一般用扫描电镜观察），周期长，不适合在中学推广。

1.2 科技传播领域

在科技传播领域，“美丽科学”团队与中国化学会合作，用显微摄影技术拍摄了《电沉积》影片，主要包括了铜树（图1a）、银树（图1b）、铅树（图1c）、锌树（图1d）等5种金属树，向公众传播化学反应的现象之美，引起了广泛关注。……