每经编辑｜陈德贤    

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当冰遇上(shang)酒精(jing)，一场“牛(niu)奶”的邂逅

在(zai)寻常(chang)百姓家，冰(bing)块(kuai)是夏日(ri)消(xiao)暑(shu)的(de)利(li)器，酒(jiu)精则(ze)是消毒的(de)良方(fang)。你有(you)没有想过，当这两样(yang)看似(shi)毫无(wu)关联(lian)的物(wu)品碰撞在(zai)一起(qi)时，会发生怎(zen)样令人惊叹的化学反应？今天，就(jiu)让我(wo)们一(yi)起踏上这场充(chong)满奇(qi)幻色(se)彩的(de)“炼金之(zhi)旅(lv)”，共同揭秘(mi)如何利(li)用(yong)冰块(kuai)和(he)酒精(jing)，制(zhi)造出(chu)一(yi)杯令人(ren)拍(pai)案叫(jiao)绝(jue)的“牛(niu)奶”（黄）状(zhuang)态(tai)物质。

这绝非(fei)魔(mo)法，而(er)是隐(yin)藏在日常(chang)背(bei)后的(de)科(ke)学之(zhi)美。

冰块的(de)“冷”与(yu)酒精的“烈”——初识(shi)反应(ying)的(de)基石

要(yao)理解这个(ge)过程(cheng)，我(wo)们首先要(yao)认(ren)识一下(xia)我们(men)的(de)两位主角(jiao)：冰块(kuai)和酒(jiu)精(jing)。冰块(kuai)，我(wo)们都(dou)知道，是固(gu)态的水，它(ta)的主要作(zuo)用是(shi)提(ti)供(gong)一个(ge)低(di)温环境(jing)。而酒精(jing)，这里我(wo)们(men)通常指的(de)是医用酒精（异丙(bing)醇或乙(yi)醇），它是(shi)一种(zhong)有机溶剂(ji)，具有挥(hui)发性(xing)强(qiang)、易燃(ran)等(deng)特(te)点。

当我们将(jiang)冰(bing)块与(yu)酒(jiu)精混合，最(zui)直(zhi)观的(de)现象就是(shi)温度的急剧(ju)下(xia)降(jiang)。酒精的(de)冰点(dian)远(yuan)低于水(shui)，即使(shi)是在普通(tong)冰箱冷(leng)藏(cang)的酒(jiu)精，其(qi)温度也(ye)比(bi)冰(bing)块(kuai)高。但(dan)当我们用冰块(kuai)去冷却酒(jiu)精时(shi)，酒(jiu)精的(de)温(wen)度会迅速降低(di)，甚至可能接近(jin)冰点(dian)。这个(ge)低温(wen)环境为(wei)后续(xu)的(de)反(fan)应奠定(ding)了基(ji)础。

为何会呈现(xian)“牛奶”状？——溶解度(du)的游戏

很多人(ren)会疑惑，为(wei)什么冰块(kuai)和(he)酒精混(hun)合，会变成(cheng)一种浑浊(zhuo)的(de)、类(lei)似(shi)牛(niu)奶(nai)的液体？这背(bei)后其实(shi)涉及到(dao)一个(ge)关(guan)键的化(hua)学概念——溶(rong)解度(du)。

纯(chun)净的酒(jiu)精（如(ru)95%以上(shang)的(de)乙醇）在(zai)常(chang)温下是完全(quan)透明的。市售的(de)医(yi)用(yong)酒精(jing)往(wang)往(wang)含有(you)一定(ding)比例(li)的水分，大约是(shi)3%-5%。水和酒(jiu)精是可(ke)以无限互(hu)溶的(de)，所以(yi)当(dang)它们混(hun)合时，通常也是(shi)透(tou)明的。

但当(dang)温(wen)度骤降时(shi)，情况(kuang)就发生了(le)变(bian)化(hua)。酒精与水(shui)的溶(rong)解度(du)在低温下会受(shou)到影响。更(geng)重要的是，如果(guo)酒精(jing)的纯(chun)度不是非常高(gao)，例如(ru)低于90%的酒(jiu)精，那么其(qi)中包含的(de)水分(fen)和(he)其(qi)他一(yi)些微(wei)量(liang)杂质(zhi)，在极低的温(wen)度下(xia)，其溶解(jie)度会显(xian)著降低(di)。

想象一(yi)下，就像你在极(ji)度(du)饱和的盐水(shui)中，温度突然下(xia)降，盐就(jiu)会(hui)析出(chu)一样。在低(di)温(wen)下(xia)，酒精中微(wei)量的(de)水或(huo)其他(ta)溶解(jie)度较低的(de)成分(fen)，就会从溶(rong)液中(zhong)“析出(chu)”，形成(cheng)极其微小(xiao)的颗粒。这(zhe)些小(xiao)颗粒悬浮在(zai)酒(jiu)精中(zhong)，散射(she)光线，从而(er)使得(de)原(yuan)本(ben)透明(ming)的酒(jiu)精溶(rong)液呈现出(chu)一种(zhong)浑浊的、乳(ru)白色的(de)状态，就(jiu)像(xiang)牛奶(nai)一样。

“黄(huang)”色从何(he)而来？——光(guang)线的(de)魔(mo)法

至(zhi)于(yu)为什么会(hui)呈(cheng)现“淡黄(huang)色(se)”，这通常(chang)是(shi)由(you)于(yu)酒(jiu)精本(ben)身可(ke)能含有(you)的(de)微量杂质，或者(zhe)是在(zai)低(di)温(wen)反(fan)应(ying)过程(cheng)中(zhong)，微(wei)量杂(za)质的性(xing)质(zhi)发(fa)生(sheng)了变化，导(dao)致对(dui)光线的吸收或(huo)反射呈现(xian)出一(yi)定的(de)黄色(se)调。例(li)如，一些(xie)工业用(yong)酒精(jing)可(ke)能在(zai)生(sheng)产(chan)过(guo)程(cheng)中会添(tian)加一些指示剂(ji)或者杂(za)质(zhi)，在(zai)低温下(xia)这些物质(zhi)的颜(yan)色特性可(ke)能(neng)会(hui)被(bei)放(fang)大。

或(huo)者，如果使用的是不(bu)是纯(chun)净的(de)酒精，而是含有(you)其他有(you)机物的(de)混合物(wu)，那(na)么这些有机(ji)物在低(di)温(wen)下的光(guang)学特(te)性(xing)就可(ke)能呈现(xian)出淡黄(huang)色。

安全(quan)第(di)一(yi)：玩(wan)转“炼金(jin)术”前(qian)的须(xu)知

在开(kai)始这场奇妙(miao)的(de)“炼金(jin)术”之前，我们(men)必须(xu)强调最重要(yao)的(de)原(yuan)则(ze)——安(an)全(quan)！酒精(jing)易燃(ran)易挥(hui)发，操(cao)作不(bu)当可(ke)能引(yin)发火(huo)灾。因此，请(qing)务必(bi)在通风(feng)良(liang)好的(de)地方(fang)进行(xing)实验，远离火(huo)源(yuan)（包(bao)括(kuo)明火(huo)、静电等）。避(bi)免直(zhi)接(jie)接触皮肤(fu)和眼睛，如果(guo)不慎(shen)接触，请(qing)立(li)即用大(da)量清水冲(chong)洗(xi)。

准备工作(zuo)：你的(de)“实验室”装备

要开始(shi)这场(chang)别开生面(mian)的实(shi)验，你(ni)需(xu)要(yao)准备(bei)以(yi)下物品(pin)：

冰块(kuai)：量足(zu)，确保能够将酒(jiu)精充分冷(leng)却(que)。酒(jiu)精：建(jian)议使用(yong)纯度较(jiao)高的医用(yong)酒精（如95%乙醇或异丙醇），纯(chun)度越高(gao)，呈现“牛(niu)奶”状(zhuang)的可能性(xing)越(yue)小，但反(fan)之，如(ru)果使(shi)用纯(chun)度稍(shao)低的(de)酒(jiu)精(jing)，更容(rong)易看到效果(guo)。你(ni)可(ke)以根(gen)据(ju)想要(yao)达到的效果选(xuan)择不同(tong)纯度的(de)酒精。容器：一个能够耐(nai)低温的(de)玻璃容(rong)器(qi)（如烧(shao)杯、量(liang)筒(tong)）。

注(zhu)意，不(bu)要使用(yong)塑料容器(qi)，因(yin)为低(di)温可能(neng)导(dao)致塑(su)料变(bian)脆，甚至(zhi)与酒精(jing)发生(sheng)反应(ying)。隔热(re)手套(tao)：用于(yu)在(zai)操(cao)作冰(bing)块和(he)冷藏容(rong)器时(shi)保(bao)护双(shuang)手。滴管(guan)或(huo)注射(she)器：用(yong)于精(jing)确添(tian)加酒(jiu)精(jing)或(huo)观察(cha)液体(ti)状态。遮(zhe)盖(gai)物：用于(yu)在(zai)实验(yan)过程(cheng)中防止酒(jiu)精(jing)挥发过(guo)快，也(ye)可(ke)以(yi)起(qi)到保(bao)护(hu)作用(yong)。

动手实践(jian)：第一(yi)步(bu)的(de)奇妙(miao)体验

将足量的(de)冰块放(fang)入(ru)一个(ge)更大的容(rong)器中，形成一(yi)个“冰浴(yu)”。然(ran)后(hou)，将盛有酒(jiu)精(jing)的(de)玻璃(li)容器(qi)小心地放(fang)入这个“冰浴(yu)”中。用温度(du)计监测酒精(jing)的温度(du)。你会惊(jing)喜地发现(xian)，酒(jiu)精的(de)温(wen)度在迅速(su)下降。

在(zai)酒(jiu)精冷(leng)却的(de)过(guo)程(cheng)中，你(ni)可以尝(chang)试(shi)轻(qing)轻(qing)摇(yao)晃容器(qi)，观察(cha)酒精(jing)的透(tou)明度(du)。当温度降到一(yi)定程(cheng)度(du)时，你(ni)可(ke)能会(hui)开始看到(dao)一些细微的(de)浑浊，就像细小的(de)气泡在(zai)水中(zhong)一样。继(ji)续(xu)冷(leng)却(que)，你(ni)会发(fa)现这种浑(hun)浊感(gan)越来越(yue)明(ming)显，最终(zhong)，一(yi)杯在视觉(jue)上(shang)宛如“牛(niu)奶”般(ban)醇(chun)厚、带着淡(dan)黄色光(guang)晕(yun)的(de)液(ye)体(ti)就(jiu)出现在你的(de)眼前(qian)了！

整(zheng)个过程(cheng)就(jiu)像一(yi)场小(xiao)型(xing)的化(hua)学(xue)魔术，将原本(ben)透(tou)明的(de)液(ye)体(ti)“变”成(cheng)了不透明的“牛(niu)奶(nai)”。这背后，是温度对溶(rong)解(jie)度产(chan)生的(de)深刻影响(xiang)，是微观(guan)粒(li)子在低(di)温下的“集体(ti)沉默”。这种视觉(jue)上的(de)变化，是科学(xue)最(zui)直(zhi)观(guan)、最迷(mi)人的(de)表(biao)达(da)方(fang)式(shi)之一(yi)。

深入(ru)解析(xi)：冰与(yu)酒(jiu)精的“牛(niu)奶”背(bei)后隐藏的(de)科学机制

在上(shang)一(yi)部分，我(wo)们已(yi)经成(cheng)功地(di)通过(guo)冰块和酒精的结合(he)，创造(zao)出了一(yi)杯具有“牛奶(nai)”质感的淡黄(huang)色(se)液体。但这杯(bei)“牛奶(nai)”究(jiu)竟(jing)是怎(zen)么(me)来的？它并非真(zhen)的牛(niu)奶，也不是(shi)什么神秘(mi)的化学反(fan)应凭空创(chuang)造出(chu)的新(xin)物质。其(qi)背后(hou)的(de)科学(xue)原理，比(bi)你想(xiang)象(xiang)的要(yao)更有趣(qu)，也(ye)更贴近(jin)我(wo)们日(ri)常接(jie)触的物理(li)化学知(zhi)识(shi)。

溶解(jie)度(du)曲(qu)线(xian)上(shang)的“低(di)温(wen)舞(wu)者”与(yu)微观(guan)粒子(zi)的(de)“集体沉(chen)淀(dian)”

我们(men)之(zhi)前提到，市(shi)售的医用酒精并(bing)非100%纯净(jing)的酒(jiu)精(jing)。其(qi)中(zhong)通常会(hui)含(han)有(you)一定(ding)比例的(de)水(shui)分，以(yi)及可(ke)能存(cun)在的(de)一些微量有机(ji)杂质。酒(jiu)精与(yu)水(shui)是(shi)极(ji)好的溶剂(ji)，它们能够形成(cheng)稳(wen)定(ding)的(de)溶液，因(yin)此在(zai)常温(wen)下，酒精溶液(ye)是透(tou)明的。

当(dang)我(wo)们(men)将酒精置于极(ji)低的温度(du)下时(shi)，这个(ge)“稳定(ding)性”就(jiu)被打(da)破了。这(zhe)就像一(yi)把锁，在常(chang)温下(xia)是紧闭(bi)的，但在低温(wen)这(zhe)个(ge)“钥匙”的(de)作(zuo)用下(xia)，它就(jiu)“松动(dong)”了。

1.水(shui)分子(zi)的“结(jie)晶(jing)”倾(qing)向：

尽管(guan)水和(he)酒精可(ke)以无限(xian)互溶，但这并(bing)不(bu)意味(wei)着(zhe)它们(men)在任(ren)何(he)温(wen)度下(xia)都能保持(chi)绝对(dui)的均(jun)一。当(dang)酒精(jing)的(de)纯(chun)度低(di)于90%时，其中(zhong)所含(han)的水(shui)分在极(ji)低(di)温(wen)度(du)下，会(hui)表现出一(yi)定的(de)“结(jie)晶”倾向(xiang)。这(zhe)种(zhong)“结晶(jing)”并(bing)非(fei)形(xing)成大块(kuai)的冰(bing)晶(jing)，而是形(xing)成无数极(ji)其微(wei)小的水(shui)分子团(tuan)或微(wei)小的冰(bing)晶(jing)核。这些微(wei)小的(de)颗粒(li)，在酒精(jing)中(zhong)分散开(kai)来，就像微小(xiao)的(de)浮游生物，它们(men)会(hui)散(san)射(she)光线(xian)。

当光(guang)线穿(chuan)过(guo)含有这些(xie)微(wei)小颗(ke)粒的(de)液体(ti)时，大部分(fen)光线(xian)会被这(zhe)些颗粒(li)反(fan)射(she)和(he)散(san)射，从而使得(de)液体看(kan)起来不再(zai)透明(ming)，而(er)是呈(cheng)现出浑(hun)浊的“牛奶(nai)”状。

2.杂(za)质(zhi)的(de)“析出”：

除了(le)水分，市(shi)售(shou)酒(jiu)精(jing)中可(ke)能还(hai)含有其他微量(liang)的有(you)机物(wu)杂(za)质(zhi)。这些杂质(zhi)的(de)溶(rong)解度(du)本身就(jiu)可(ke)能不(bu)高，而酒精(jing)与水(shui)的(de)混(hun)合比(bi)例，以及整体的温度，都会影响它们(men)的溶解度。在低(di)温环境下(xia)，这些杂质(zhi)的(de)溶(rong)解度(du)会进(jin)一步(bu)降(jiang)低(di)，它(ta)们也可(ke)能从(cong)溶液中(zhong)“析(xi)出”，形(xing)成微(wei)小(xiao)的(de)固体(ti)颗粒，进一(yi)步增(zeng)加(jia)了(le)液(ye)体的浑(hun)浊(zhuo)度(du)。

3.表面(mian)张力(li)与乳(ru)化：

在(zai)某些(xie)情况(kuang)下(xia)，特别是(shi)当酒精(jing)中含有(you)一些(xie)表(biao)面(mian)活性(xing)物质(zhi)时，低(di)温可(ke)能会影(ying)响这些(xie)物质的(de)性质，导(dao)致酒精(jing)和水之(zhi)间形成(cheng)一种临(lin)时的“乳(ru)液”状(zhuang)态(tai)。酒精的表(biao)面(mian)张(zhang)力会发生(sheng)变化(hua)，使(shi)得原(yuan)本(ben)不互(hu)溶的微(wei)小水滴(di)或(huo)杂(za)质颗粒能(neng)够在(zai)酒(jiu)精中(zhong)分(fen)散(san)开来，形(xing)成稳(wen)定的(de)悬(xuan)浮液。

为什么(me)是“淡(dan)黄(huang)色”？——杂质的(de)“本色”显(xian)现(xian)

至(zhi)于液体的(de)淡黄色，这通常(chang)与酒精本身所(suo)含的微量杂质(zhi)有(you)关。

纯度(du)问(wen)题(ti)：即使是(shi)医(yi)用酒(jiu)精，也(ye)并(bing)非(fei)绝对纯净。生产过程(cheng)中可能残留一(yi)些(xie)有机物，或者(zhe)在(zai)储存过程中发生(sheng)微(wei)小(xiao)的(de)化(hua)学变化，这(zhe)些都可能导致(zhi)酒精(jing)呈现出(chu)微(wei)弱的(de)黄色。指(zhi)示剂或(huo)添加剂：某些工业酒(jiu)精或者(zhe)特(te)定用(yong)途的(de)酒(jiu)精，为了(le)区分或(huo)者(zhe)达到特定(ding)效果(guo)，可能(neng)会添加一(yi)些(xie)指示(shi)剂(ji)或助(zhu)剂，这(zhe)些物(wu)质在(zai)低温下可(ke)能会(hui)改变(bian)其(qi)光(guang)学(xue)性(xing)质，呈现(xian)出淡黄色。

光(guang)线(xian)折(zhe)射与吸收(shou)：微(wei)小(xiao)的固(gu)体颗(ke)粒(li)在散(san)射(she)光线的也(ye)会(hui)对(dui)特定波长的光(guang)线产生(sheng)吸(xi)收(shou)或(huo)折射(she)。当这些颗(ke)粒(li)的尺寸(cun)和分(fen)布恰好能(neng)够(gou)选(xuan)择性地(di)吸(xi)收或(huo)偏转(zhuan)蓝光，而透(tou)射红光和(he)绿光时(shi)，我(wo)们看(kan)到的(de)液(ye)体就会(hui)呈(cheng)现出黄色。

更(geng)进(jin)一(yi)步(bu)的(de)探索(suo)：温度(du)与(yu)溶(rong)解度的奇(qi)妙关(guan)系(xi)

这(zhe)次实(shi)验最(zui)核心的科(ke)学(xue)原(yuan)理，就是“温(wen)度(du)对溶解(jie)度的(de)影响”。

固(gu)体在液(ye)体中(zhong)的溶解度(du)：大多(duo)数固体物质在(zai)液体(ti)中的(de)溶解度都(dou)随着温度(du)的(de)升高而(er)增大。例(li)如，食盐(yan)在(zai)水中(zhong)，加热(re)后(hou)能(neng)溶解(jie)得(de)更(geng)多。也(ye)有(you)一(yi)些物质(zhi)的(de)溶(rong)解(jie)度(du)随温(wen)度(du)升(sheng)高(gao)而(er)减小(xiao)，或(huo)者在(zai)低(di)温下(xia)会析出。液体(ti)在(zai)液体(ti)中(zhong)的(de)溶解(jie)度：像(xiang)酒精和(he)水(shui)，它(ta)们通常被认(ren)为是无限互溶(rong)的，也就是说，无论比例(li)如何，它(ta)们都(dou)能形(xing)成稳(wen)定的溶液。

但这(zhe)种“无(wu)限互溶”的(de)性质(zhi)，也(ye)可能(neng)在(zai)极端(duan)的温(wen)度条件下(xia)受(shou)到影(ying)响(xiang)。

这次我们(men)看(kan)到(dao)的“牛奶(nai)”状物质(zhi)，就是酒(jiu)精(jing)中微(wei)量成(cheng)分(fen)（主(zhu)要(yao)是(shi)水和(he)杂质(zhi)）在(zai)低(di)温下溶解(jie)度降(jiang)低，从而(er)从(cong)溶液(ye)中“析出”，形成微(wei)小悬(xuan)浮颗(ke)粒的(de)直(zhi)观体现。

安全(quan)性再强调：享受(shou)科学，也要敬畏(wei)科学

尽管(guan)这个(ge)实验看起来很(hen)有趣，但(dan)请(qing)务必(bi)牢(lao)记(ji)安全第一(yi)。

通风(feng)：酒(jiu)精(jing)挥(hui)发(fa)性强，请务必在通(tong)风(feng)良(liang)好(hao)的地(di)方(fang)进行。远离火(huo)源：酒精是易燃(ran)品，严(yan)禁明火，甚(shen)至要避免静电(dian)产(chan)生的火花。个(ge)人防(fang)护：佩(pei)戴手(shou)套，避(bi)免酒精接(jie)触皮肤(fu)和眼(yan)睛。如不(bu)慎(shen)接触(chu)，立即(ji)用大量(liang)清水(shui)冲洗。适度实验(yan)：不要一次性(xing)进(jin)行(xing)大(da)量操(cao)作，以(yi)免发生意外。

结(jie)语：日(ri)常中的科(ke)学(xue)之美(mei)

下(xia)次当你(ni)看(kan)到(dao)一(yi)杯浑(hun)浊的(de)液体，不妨(fang)思考一下(xia)，是(shi)什么(me)在影响它的透明(ming)度(du)？也(ye)许(xu)，答案(an)就在你(ni)身边，就在(zai)你手(shou)中(zhong)，等(deng)待你(ni)去发现。这(zhe)场(chang)关于冰(bing)与酒(jiu)精的(de)“炼金(jin)术”，仅仅(jin)是(shi)冰(bing)山一(yi)角(jiao)，日常(chang)生活(huo)中(zhong)还有(you)无数的(de)科学(xue)奇(qi)迹(ji)，等(deng)待着我(wo)们去(qu)探索、去(qu)发(fa)现。希(xi)望(wang)这(zhe)次的(de)分享(xiang)，能激发你(ni)对科(ke)学的(de)更多(duo)好奇(qi)，让(rang)你在生(sheng)活中(zhong)，处(chu)处(chu)都能发现(xian)科(ke)学的(de)乐(le)趣！

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图片来源：每经记者 钱玲玲 摄

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