一点丰富多彩的化学，一点艺术，还有一堂关于密度和浓度梯度的课。是的，你需要很多彩虹糖，但这都是为了科学。
下载完整的工作表包括工作表和图像。
学习动机
学生将检查并能够描述/理解以下内容:
- 当材料混合时会发生什么
- 一般物质在水中的溶解度
- 密度如何影响液体
溶质和溶剂的区别。
概述
你会对你认为会发生的事情做出假设(预测)。试着为你的假设给出理由。
写下你在做每个实验时观察到的一切。你可以画张图。
和同学们讨论你的发现。你的假设被证实了吗?发生了什么你没有预料到的事吗?你能解释一下你所观察到的吗?你遇到了什么困难?
每个实验的表格可以在可下载的工作表中找到。
假设
彩虹糖有一层混合了食用染料的糖，使它们有不同的颜色。在实验1中，你将看到食用色素单独在水中的作用。用你在这里观察到的东西来推断你认为在接下来使用彩虹糖的实验中会发生什么。在完成每个实验的过程中完善你的假设。在每个实验的表格中都有一个地方可以写下你的假设。
材料
- 白色碗或盘子，稍微向中心倾斜(纸盘子也可以)
- 玩乐
- 水(温水效果最好，冷水也可以)
- 食用染料(任何颜色)
- 滴管或移液管。吸管也可以，插入液体中，握住顶部。
方法
如果这是课堂活动的一部分，那就以2-3名学生为一组。
注意:在每次实验中，如果你的盘子在一个水平的表面上，效果最好。
实验1。染料只
方法:在你的碗/盘子里放足够的水，几乎装满盘子，或者在碗里放0.5厘米的水。确保水是静止的。用移液管/滴管/吸管在水中滴一滴食用色素。食用色素会发生什么变化?完成表1。
实验二:一次一种颜色
方法:在碗或盘子里放一颗彩虹糖，加水直到彩虹糖浸没。观察接下来的2-3分钟会发生什么。如果你在一碗水的中间加入多颗相同颜色的彩虹糖，会发生什么?如果你加更多的水会发生什么?将其与实验1中的食用染料进行比较。完成表2。
实验三:混合颜色
一个部分:
方法:小心地将一根黄色和一根红色的颜料分别放在碗的两侧，或者至少间隔4厘米。加一层水把彩虹糖淹没。观察接下来的2-3分钟会发生什么。在表3(a)中写下你的观察结果
乙方:
方法:你应该观察到你的两种颜色在碗的中间相遇并形成边界。为什么边界形成了，颜色没有混合?
现在在两种颜色交汇的地方放1/4茶匙糖。同样，在你这样做之前，写下你预测加入糖后会发生什么。在表3(b)中写下你的观察结果和你认为正在发生的事情。
实验四:制作彩虹
方法：在一个干净的碗里，把彩虹糖放在边缘，靠近每个，但不要太接触(尽管你会得到一个效果，无论你怎么做)。你可以把它们按彩虹顺序排列(红色、橙色、黄色、绿色、紫色)。加入温水，直到彩虹糖部分淹没。看看接下来几分钟会发生什么。在表4中写下你的观察结果和你认为正在发生的事情。
艺术化:试着把彩虹糖排列成不同的图案，做一些很酷的艺术品。把它们靠近一点，分开一点。
延伸1:其他五颜六色的食物
你还能想到其他有用的棒棒糖或食物吗?你家里还有别的东西可以试试吗?如果你用冷水代替温水/热水会发生什么?在表5中写下你的观察结果。
分机2:杯子里的彩虹
这可能是一个棘手的问题，你需要确保糖几乎完全溶解在颜料涂层上。这可能需要5分钟或更长时间。温水会起效更快。如果你时间不够的话。在添加每一层的时候，你也需要一个稳定的手，这对年幼的孩子来说有时是困难的。
附加材料:
5个玻璃杯/碗(任何形状)
一个透明的玻璃杯或杯子(如果可能的话，接近圆柱形)
吸管或滴管(吸管也可以)
方法
在1号玻璃杯中放入10颗紫色彩虹糖
在2号玻璃杯中放入8颗红色彩虹糖
在3号玻璃杯中放入6颗橙色彩虹糖
在4号玻璃杯中放入4颗黄色彩虹糖
在5号玻璃杯中放入2颗绿色彩虹糖
向每个玻璃杯中加入两汤匙水，搅拌。等待彩虹糖完全溶解。将紫色的水倒入圆柱形的玻璃杯中，然后用移液管轻轻地将红色的水转移到玻璃杯中。如果你把移液器放在靠近玻璃杯中液体表面的一侧，然后把液体移液器放在玻璃杯上，效果最好。继续用橙色，然后是黄色，然后是绿色。确保在你加的时候颜色不会混在一起。如果你有时间，重复这个实验，并按相反的顺序添加颜色。你会得到同样的效果吗?在表6中写下你的观察结果和你认为发生的事情。
一些反映
思考或与你的小组讨论你所观察到的。你的假设是不是每次实验都更准确了?你学到了什么?你的假设和学习与其他组相比如何?
发生了什么
彩虹糖上涂了一层糖和食用色素，这些色素在温水中溶解。你应该注意到，当颜色沿着盘子流动时，它们并不混合。参见图1和图2。
对此的解释可以通过理解浓度梯度来找到。化学物质或分子会从高浓度的区域移动(扩散)到浓度较低的区域。这就是所谓的浓度梯度。在我们的例子中，我们让食用色素和糖(溶质)溶解在水(溶液)中。糖/染料从颜料中溶解，并立即在颜料周围浓度很高。溶质(糖/染料)会想要移动到浓度较低的区域，这将朝着盘子的中间，或者糖浓度较低的地方，这将最初远离颜料。参见图3。
当它们相遇时，不同的颜色不会混合，因为每一小滴糖的糖浓度大致相等。这似乎是每种颜色之间的边界，因为溶质浓度没有梯度或差异。也就是说，当糖的浓度相等时，糖(和染料)就会停止移动。相反，它们不断地向糖浓度较低的地方移动(这一过程称为扩散)。参见图1和图2。如果有机会，把盘子放一夜，第二天再检查一次。颜色之间的界限还存在吗?
图1(左)。糖/染料会从高浓度区域扩散到低浓度区域。因为糖和染料的浓度相似，所以在颜色相遇的地方就形成了边界，因此它们往往不会混合
图2(右)。有创意。因为在颜色的边界上没有梯度，它们往往不会混合，你可以将彩虹糖以创造性的模式排列，创造出令人惊叹的艺术。然而，看看当你离开盘子过夜时会发生什么
加糖:当你把糖加到中间时，你应该已经看到不同的颜色从糖中移开了。你所做的就是把糖的浓度放在颜色的中间，它的浓度比每一种颜色的糖的浓度都高得多。你加入的糖——浓度最高的糖——会想要移动到浓度较低的区域，也就是远离盘子中间你放糖的地方。
图3。糖和染料分子会从水滴周围高浓度的地方扩散(移动)到浓度较低的地方。
玻璃中的彩虹:这个实验可以通过理解密度来解释。你应该注意到的是，不同的淡色在玻璃上形成了层次。记住，当你往彩虹糖里加水时，彩虹糖涂层中的糖和染料就会溶解在水里。这意味着有最多彩虹糖(紫色)的杯子溶解在水中的糖的数量或浓度会更高。含有最少彩虹糖(绿色)的杯子，水中的糖浓度就最低。溶解物质含量高的水比溶解物质含量低的水密度大。也就是说，溶液中的溶质或溶解粒子越多，溶液的密度就越高。在我们的例子中，溶解在水中的糖含量最高的紫色溶液将是密度最大的溶液。含糖最少的绿色溶液，其密度也最低。密度小的液体会漂浮在密度大的液体上。 Because you added the liquids in an order of highest density to lowest density, you should have achieved a rainbow with a purple layer at the bottom, then a layer of red, then orange, then yellow and at the top, green. If you had time to add the colours in the reverse order, you should observe that the colours mix together because you keep adding a denser liquid onto a less dense liquid, which means it will want to head for the bottom and in the process mix the two solutions together to become one.
“制造彩虹”实验对学生来说是不是太棘手了?一个更简单的FLEET家庭科学实验更明确地可视化了液体密度的概念分层液体。
温度也会影响密度。试试FLEET的家庭科学实验，流动的水
FLEET探索密度的其他家庭科学实验如下:
可乐V健怡可乐//www.elserviceas.com/blog/coke-vs-diet-coke/
跳舞的苏丹//www.elserviceas.com/blog/dancing-sultanas/
〇熔岩灯//www.elserviceas.com/blog/lava-lamp/
致谢:这项活动是由昆士兰大学FLEET研究员Andrew Groszek开发的。