作者：黃奔（中國科學院化學研究所）

繪圖：飛飛

來源：《知識就是力量》雜志

魔術總是以不可思議的現象引人入勝，魔術的種類有很多。化學類魔術主要利用了物質奇異的化學性質、化學反應中産生的各種有趣現象，達到不可思議、以假亂真的藝術效果，往往給觀衆以奇妙的體驗和震撼的視覺沖擊力。下邊我們就以幾個新奇有趣的化學魔術場景為例，揭示這些神奇魔術背後的化學原理。

神奇的茶水還原術

魔術師泡了一杯清茶，濾出茶葉，随即喝下幾口，這是一杯香濃的茶。魔術師要給這杯茶施加魔法，隻見他用勺子在裡面攪拌了幾下，茶水便瞬間變成了墨水一樣的藍黑色；魔術師又用勺子攪拌了幾下，杯中的藍黑色又神奇地消失了，茶水恢複了原來的清新茶色。這是怎麼回事呢？

●魔術揭秘●

這裡涉及化學中常見的氧化還原反應。魔術師在勺子的下端塗上了綠礬（七水硫酸亞鐵FeSO4·7H2O），因茶水中含有單甯酸（鞣酸），第一次攪拌時，單甯酸遇到綠礬中的亞鐵離子Fe2 後立刻生成單甯酸亞鐵，單甯酸亞鐵的性質很不穩定，很快被氧化生成單甯酸鐵的絡合物而呈現藍黑色。魔術師同時也在勺子的上端塗上了具備還原性質的草酸(HOOC-COOH)，第二次攪拌的時候勺子浸沒到茶杯中更深，三價的鐵離子Fe3 遇到了草酸，被還原為二價的亞鐵離子Fe2 并生成草酸亞鐵沉澱，溶液的藍黑色便消失了，重新顯現出茶水原本的顔色。

點水成冰的制冰人

魔術師拿出一杯清水，告訴觀衆要把這杯水在室溫下凝結成冰。說完将勺子放在水中，神奇的現象發生了，勺子處産生冰晶并不斷“長大”，最後整個杯子的水都變成了“冰”。沒有經過冷凍，一杯水真的凝固成一塊“冰”。

●魔術揭秘●

杯子裡裝的并不是普通的清水，而是預先準備好的醋酸鈉過飽和溶液，醋酸鈉又被稱作乙酸鈉，分子式為CH3COONa，一般以結合3個水分子的水合物形式存在，外觀為無色透明或者白色的顆粒。醋酸鈉過飽和溶液可以在室溫下存在，但是處于不穩定的介穩狀态，在外界條件發生擾動時，如遇到振動、摩擦，或者加入凝結核時就會析出晶體。當魔術師将勺子上沾了一些醋酸鈉晶體浸入溶液時，就存在了凝結核，溶液裡的醋酸鈉便在凝結核上開始結晶，新析出的晶體又能作為晶種，因此晶體不斷向外延伸生長。由于醋酸鈉晶體外觀和冰相似，這樣就出現了室溫下“結冰”的奇觀。

如夢似幻的人造雪花

魔術師拿出一個白色紙杯，在衆人面前展示。人們看到的空杯子并沒有任何異常，魔術師說他能從杯子裡變出雪花，說罷取了一些清水倒進空紙杯，晃了幾下，随後魔術師從紙杯裡抓出了一把把潔白的雪花。不用通過降溫，不需要大型的造雪機，水在轉瞬間就變成了晶瑩漂亮的“雪花”，實在太神奇了。

●魔術揭秘●

當然水是不會自動變成雪花的，魔術的玄機在于紙杯。原來魔術師事先在杯底塗了一層白色粉末：聚丙烯酸鈉，它是一種彼此交聯成空間網狀結構的長鍊聚合物。當聚丙烯酸鈉粉末遇到水時，水分子通過毛細作用及擴散作用進入其中，聚丙烯酸鈉随之離解為帶正電的Na 和帶負電的高分子離子鍊。由于高分子離子鍊上的COO-間的靜電排斥力，聚丙烯酸鈉的結構伸展（或溶脹）開來。而聚丙烯酸鈉内外部的Na 離子濃度差形成的滲透壓使得水分子進一步滲透進來，形成水凝膠。因此聚丙烯酸鈉吸水後體積會膨脹數倍，使得原來的粉末變成片片潔白的“雪花”。

憑空消失的勺子

魔術師端來一杯溫水，隻見他拿起手邊的勺子不斷在水杯裡攪拌，可是這一次水并沒有發生任何顔色或者狀态的變化。這時魔術師不再攪拌，把勺子從水中取出，人們驚奇地發現勺子的前端竟然消失了。難道魔術師對這杯水動了什麼手腳，把勺子溶解掉了嗎？

●魔術揭秘●

勺子消失并不是因為水中添加了不可思議物質，而在于勺子本身，這隻勺子雖然也是金屬制作的，卻不是我們常見的不鏽鋼或者鋁合金，而是一種熔點非常低的奇特金屬——镓（Ga）。镓是一種銀色金屬，在元素周期表中镓位于第31位，和鋁是一族的“親戚”。镓的熔點隻有29.8℃，人體體溫就能使镓緩緩融化，而在溫水裡制成勺子的固體镓很快就會融化為液體沉入杯底，給人們以勺子憑空消失的錯覺。

用化學元素作為魔術道具，依靠的是物質本身的特異性質。簡單的化學元素可以構造出無數種形态萬千的物質，組成這缤紛多彩的大千世界。化學可以助力魔術給我們帶來奇特的觀感體驗，更能建立一個真實卻又顯得奇幻的世界，給我們提供美好的物質和精神生活，這也許就是化學擁有的最大魔法了。

（責任編輯 / 黃盈盈 美術編輯 / 李子夜）

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