天气瓶制作记录

一、初涉江湖

        实验过程：按网上给出的配比，称量1 g樟脑，0.25 g硝酸钾和0.25 g氯化铵混合于10 ml玻璃瓶内，再分别量取3.3 ml水和4 ml无水乙醇加入瓶内。充分混合，有白色不溶絮状沉淀。置于加热板上60℃加热半小时，白色絮状沉淀溶解，溶液澄清。瓶底仍有原樟脑中带有的不溶杂质，使用滤纸过滤，液滴下落速度极慢且大量溶液浸湿吸附于整个滤纸并挥发。改用过滤塞注射器进行加压过滤，滤掉杂质。密封置于室温，晶体缓慢析出，直至形成大量树状晶体。因过滤处理使得溶液减少只占玻璃瓶大半，遂分别逐次加入等量水和乙醇直至装满玻璃瓶，随着水的滴入而在滴入水处生成白色絮状沉淀，随着酒精的滴入沉淀稍有溶解。

        实验总结：原配方硝酸钾和氯化铵仅按质量等量且无其他说明，应是无化学反应发生而两者的加入仅是影响溶解度。随后增加溶剂过程中，得到同样的结晶效果，可知天气瓶对于樟脑，硝酸钾和氯化铵的量并不敏感，非强迫症可以不用严格按照给定的量进行配制。而在一定温度下影响结晶量的主要为水和乙醇的配比，所以结晶少时可适量滴加水，反之适量滴加乙醇。本次过滤中为混合溶液过滤，操作中会因为溶液温度降低而晶体缓慢析出，影响过滤过程和最终溶液浓度，为避免这一结果，可先把樟脑溶于酒精过滤后再加入剩下的溶质溶剂。溶液中酒精和樟脑挥发性都很强，需要密封处理。

二、牛刀小试

        实验过程：称量5g樟脑置于45 ml离心管内，再量取20 ml无水乙醇加入离心管内。搅拌机充分搅拌，直至完全溶解。注射器过滤塞加压过滤去除杂质。再加入1.25 g硝酸钾，1.25 g氯化铵和16.5 ml水，白色絮状沉淀生成。置于水浴锅70℃加热半小时，白色絮状沉淀溶解，溶液澄清，但因为温度接近溶液沸点，有少量溶液溢出管外留下樟脑晶体。用滴管依次移取溶液至4个10 ml玻璃瓶中，但随温度降低，晶体逐渐析出，因而各玻璃瓶中樟脑浓度并不一致。向其中两溶液中分别加入适量乙酸铜和硝酸镍，仅微量溶解，大部分以沉淀存在，溶液颜色稍有改变。

        实验总结：加热溶液过程中，应密切注意溶液状态并根据情况对温度作出调整，以免溶液溢出影响溶液浓度。分移溶液时，为避免晶体低温析出，这一过程应放在加入水和盐之前，即在过滤掉樟脑中的杂质后就可将溶液移取至各小玻璃瓶中。原配方中的硝酸钾和氯化铵的量应是恰好使得溶液盐饱和（是否饱和对天气瓶的最终效果影响不大），为加入其它有色盐应把硝酸钾和氯化铵整体替换，并且尽量不选用溶解度较低的乙酸盐。

三、崭露头角

        实验过程：称量5g樟脑置于45 ml离心管内，再量取20 ml无水乙醇加入离心管内。搅拌机充分搅拌，直至完全溶解，注射器过滤塞加压过滤去除杂质。取4个10 ml玻璃瓶分别加入0.25 g红色硝酸钴，0.25 g绿色硝酸镍，0.25 g蓝色硝酸铜和0.25 g白色硝酸钾，然后都依次加入0.25 g氯化铵和4 ml水，其中硝酸铜和氯化铵的混合物在滴加水的过程，有黄色物质生成，最终水溶液变为绿色，而另外几个瓶中水溶液颜色保持原样。把与硝酸铜混溶的氯化铵换作硝酸铵，加入水，重新配置成蓝色水溶液。用滴管依次等量移取樟脑溶液至各玻璃瓶中，白色絮状沉淀生成。将四玻璃瓶置于加热板60 ℃加热半小时，白色絮状沉淀少量溶解。向各瓶中滴加2 ml乙醇，沉淀完全溶解，但温度降至室温后无晶体析出。向各瓶中加入适量水，生成沉淀，再加热溶解后移至室温环境下。溶液中有雪花状晶体析出并缓慢下落至瓶底积聚，如下图所示,

一段时间后，瓶底晶体如积雪般蓬松，其上则是酷似白羽。

        实验总结：硝酸铜和氯化铵的混合水溶液中，铜离子和水分子结合形成蓝色的[Cu(H2O)4]2+，铜离子和氯离子结合形成黄色的[CuCl4]2-，最终的混合溶液呈现出绿色。溶液尝试升高时，反应正向进行，绿色加深，反之蓝色加深。