化學(xué)反應(yīng)是指分子破裂成原子，原子重新排列組合生成新分子的過程。在反應(yīng)中常伴有發(fā)光、發(fā)熱、變色、生成沉淀物等，判斷一個反應(yīng)是否為化學(xué)反應(yīng)的依據(jù)是反應(yīng)是否生成新的分子。

化學(xué)反應(yīng)類型按反應(yīng)物與生成物可以分：

1、化合反應(yīng)指的是由兩種或兩種以上的物質(zhì)反應(yīng)生成一種新物質(zhì)的反應(yīng)(combination reaction)。其中部分反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，部分為非氧化還原反應(yīng)。

2、分解反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)常見的基本反應(yīng)類型，指由一種物質(zhì)反應(yīng)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)的反應(yīng)，可簡單理解為“一變多”。其中部分反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，部分為非氧化還原反應(yīng)。

3、置換反應(yīng)是單質(zhì)與化合物反應(yīng)生成另外的單質(zhì)和化合物的化學(xué)反應(yīng)，包括金屬與金屬鹽的反應(yīng)，金屬與酸的反應(yīng)等。它是一種單質(zhì)與一種化合物作用，生成另一種單質(zhì)與另一種化合物的反應(yīng)。

4、復(fù)分解反應(yīng)是由兩種化合物互相交換成分，生成另外兩種化合物的反應(yīng) ，其實質(zhì)是發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的兩種化合物在水溶液中交換離子，結(jié)合成難電離的沉淀、氣體或弱電解質(zhì)(最常見的為水)，使溶液中離子濃度降低，化學(xué)反應(yīng)向著離子濃度降低的方向進行的反應(yīng)。

化學(xué)的神奇魅力可是不是隨便說說的，神奇起來讓人嘆為觀止，下面就讓我們來看一下。

? 硫氰酸汞分解(“法老之蛇”)

原理：硫氰酸汞受熱分解，部分產(chǎn)物燃燒。

2Hg(SCN)2→2HgS +CS2+C3N4

CS2+3O2 →CO2+2SO2

2C3N4→3(CN)2+N2

花絮：硫氰酸汞于1821年由德國人合成，之后不久它燃燒的特殊現(xiàn)象就被發(fā)現(xiàn)。很長一段時間里作為一種焰火在德國出售，但是終因多例小孩誤食而中毒的事故被禁止。

錄制者：ChemToddler

危險：高。汞化合物有毒，反應(yīng)產(chǎn)生的硫化汞、二氧化硫和氰氣也有毒。沒有通風(fēng)櫥和專業(yè)人士指導(dǎo)，切勿自行嘗試！

? 火柴燃燒

原理：火柴頭包含紅磷、硫和氯酸鉀。擦火柴時產(chǎn)生的熱量使紅磷和硫燃燒、氯酸鉀分解出氧氣輔助燃燒。

花絮：最早的摩擦式火柴頭上只有硫，1826年英國化學(xué)家約翰?沃克首先使用了氯酸鉀，但他的火柴非常危險，經(jīng)常有火球掉下去把衣服和地毯點著。

錄制者：UltraSlo

危險：很低，但請勿給小孩火柴玩，可能造成火災(zāi)。

? 氫氣遇到火

原理：氫氣易燃易擴散，在空氣中可以爆炸式燃燒。

花絮：興登堡號飛艇的下場就是這一幕的放大版。

錄制者：Prf Slo & Dr Mo

危險：中。由于爆炸可能傷人，請遙控點燃。

? 鐵棒與硫酸銅

原理：將除銹處理后的鐵棒放入硫酸銅溶液中，鐵單質(zhì)比銅更加活潑，置換出來的銅形成漂亮的松散沉淀。溶液原本是藍色的(水合銅離子顏色)，隨著反應(yīng)進行，藍色逐漸變淡。

花絮：銅離子本身并沒有藍色，無水硫酸銅是白色粉末。水溶液中藍色的是六水合銅離子。

錄制者：DizzyCtube

危險：低。銅溶液有毒，不可食用。

? 氣體點燃

原理：燃燒需要可燃物和氧氣接觸，狹窄的瓶口使得氧氣只能逐漸進入，燃燒面逐漸下移。

錄制者：FabianOefner

危險：中高。可燃氣體處理不當(dāng)易導(dǎo)致爆炸。

? 燃燒的鎂投入水中

原理：常溫下鎂與水其實就可以反應(yīng)，但除非是鎂粉，否則速度很慢。高溫時二者會劇烈反應(yīng)生成氧化鎂和氫氣。氫氣繼續(xù)燃燒，和燃燒的鎂一起產(chǎn)生炫目的光影效果。

花絮：這個反應(yīng)是日本設(shè)計的一種試驗性發(fā)動機的基本原理。鎂和水反應(yīng)生成的氧化鎂在激光的作用下重新分解成鎂單質(zhì)和氧氣，整個反應(yīng)只消耗水，而激光則由太陽光提供動力。不過這一發(fā)動機投入使用似乎還很遙遠。

錄制者：Periodic Videos

危險：中。鎂燃燒時高溫，遇水劇烈反應(yīng)可能濺出紅熱液態(tài)鎂導(dǎo)致燙傷。

? 丙酮“溶解”泡沫塑料

原理：淺淺一層丙酮并不能真的把整塊泡沫塑料“溶解”，實際上它只是溶解了聚苯乙烯的長鏈，讓泡沫塑料里的大量空氣逃逸出去。但長鏈交聯(lián)的地方丙酮無能為力，所以碗底部還會剩下殘存的聚苯乙烯。

花絮：502膠滴到泡沫塑料上發(fā)生的事情與此類似。

錄制者：Barrett

危險：低。丙酮有一定毒性和揮發(fā)性，應(yīng)在通風(fēng)處實驗，勿飲用。

? 血液和過氧化氫

原理：血液中有高效的過氧化氫酶，能夠催化過氧化氫分解為水和氧氣，大量氧氣形成泡沫效果。

花絮：過氧化氫酶是一種常見的酶，幾乎所有好氧生物體內(nèi)都有發(fā)現(xiàn)。在細胞內(nèi)它的主要作用是催化活性氧成為氧氣，阻止它破壞細胞。過氧化氫酶也是所有酶中效率較高的酶之一，每個酶分子每秒鐘可以催化數(shù)百萬個過氧化氫分子。

錄制者：Igor30

危險：低至中。高濃度過氧化氫腐蝕性很強，但低濃度比較安全。

? 燈泡中的的宇宙

原理：這是一個閃光燈泡，內(nèi)裝鋅絲和氧氣，通電即點燃，只能使用一次。外面包有一層塑料膜以防萬一燈泡破碎。在現(xiàn)代電子閃光燈出現(xiàn)之前它是主要的閃光道具，抵達滿亮度所花時間更長，但燃燒時間也更長。

這個傳播時很多人說它是燈泡燒斷的瞬間，可惜普通鎢絲燈泡到壽命時只會慢慢黯淡下去。

花絮：早期的閃光燈泡使用鎂絲，亮度不如鋅。更早的則是敞開環(huán)境下鎂粉和氯酸鉀混合點燃。這就是“鎂光燈”一詞的來歷。此外，許多網(wǎng)友表示，“這就是我們的宇宙啊”。

錄制者：2FC filmpruduction

危險：低。使用后燈泡會非常燙，不可立即用手碰。

? 五光十“銫”

原理：銫是活潑的堿金屬，和水爆炸式反應(yīng)生成氫氣。高速攝影需要強光，光照產(chǎn)生的高溫使得銫無法保持固態(tài)，因此實驗采用安瓿來裝液態(tài)銫。小錘擊碎安瓿瞬間，銫液滴傾瀉而出，在空中就和水蒸氣、氧氣反應(yīng)留下尾跡，大塊入水后產(chǎn)生爆炸式反應(yīng)。

花絮：在互聯(lián)網(wǎng)上有這樣一個釣魚貼，“……愛迪生等得不耐煩了，拿過銫塊，浸在水中，將溢出的水倒在了量杯里量出體積，就知道了銫塊的體積。”也許這才是愛迪生耳聾的真正原因？

錄制者：PeriodicVideos

危險：高。銫與水反應(yīng)非常劇烈，注意防護。

? 鋅火

原理：這種液體是二乙基鋅。它是一種易燃燒的有機鋅化合物，接觸氧氣便自燃。真正的二乙基鋅是藍色火焰，但是網(wǎng)上流傳廣的視頻/動圖來自2008年諾丁漢大學(xué)，他們拍到了黃色的火焰，照他們自己的說法，這是鈉污染所致。

花絮：二乙基鋅于1848年發(fā)現(xiàn)，是第一個有機鋅化合物。它在有機合成中的應(yīng)用很廣泛，也曾被早期火箭研究者用作液體燃料。

錄制者：PeriodicVideos

危險：高。能自燃的沒幾個好東西，何況是液態(tài)。

? 火山炎魔

原理：外層紅色粉末是重鉻酸銨，它不穩(wěn)定，受熱分解可以產(chǎn)生大量暗綠色灰燼(三氧化二鉻)和明亮的紅色火焰。

(NH4)2Cr2O7(s)→Cr2O3 (s)+N2(g)+4H2O(g)

這一效果很像火山爆發(fā)。而藏在里面的就是上期介紹過的硫氰酸汞“法老之蛇”了。

花絮：重鉻酸銨有個外號叫“維蘇威之火”，就是因為它的這個效果。它在焰火和早期攝影術(shù)里都有應(yīng)用。搭配硫氰酸汞感覺像是召喚了克蘇魯……

錄制者：Trollator

危險：高。重鉻酸銨和所有六價鉻一樣有毒、有刺激性。密閉容器中受熱可能導(dǎo)致爆炸。

? 鋁遭遇溴

原理：鋁是很活潑的金屬，因為表面致密氧化層而在空氣中穩(wěn)定，但會和很多其它氧化劑劇烈反應(yīng)。溴就是其中之一，生成的三溴化鋁溶于水的反應(yīng)也會放熱，可能導(dǎo)致爆炸。實驗完的試管必須先冷卻然后用輕柔的水流慢慢溶解，清洗后還要加入硫代硫酸鈉溶液以還原任何殘留的溴。

花絮：“三溴化鋁”真正的存在形態(tài)其實是Al2Br6，它十分穩(wěn)定，哪怕氣化之后也只有一部分會分解成AlBr3。

錄制者：ChemToddler

危險：高。溴有揮發(fā)性和腐蝕性，吸入有毒，需防護措施。反應(yīng)劇烈且有噴濺，請務(wù)必從少量開始！

? 紅與黑

原理：這是“碘鐘反應(yīng)”的一個變種。

實驗中所用到的三種無色透明溶液(從前到后)分別加入了：

1、可溶性淀粉和焦亞硫酸鈉；

2、氯化汞；

3、碘酸鉀。

其中發(fā)生的反應(yīng)包括：

1、焦亞硫酸鈉與水反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉Na2S2O5+H2O→2NaHSO3；

2、亞硫酸氫鈉將碘酸根還原為碘離子IO3-+3HSO3-→I-+3SO42-+3H+；

3、隨著碘離子濃度的升高，可溶性的汞鹽開始與碘離子形成碘化汞沉淀(橙紅色)Hg2++2I-→HgI2；

4、剩余的碘離子與碘酸根離子生成碘單質(zhì)IO3-+5I- +6H+→3I2+3H2O；

5、碘單質(zhì)與可溶性淀粉結(jié)合形成藍黑色的包合物。

花絮：這個改良版的反應(yīng)由兩名普林斯頓大學(xué)的學(xué)生發(fā)明，他們在其中加入了汞鹽，使這個反應(yīng)可以先后形成橙紅色和黑色，而橙黑配正是普林斯頓大學(xué)的代表色。這個反應(yīng)通常被稱為“Old Nassau Reaction”，其中“Old Nassau”指的就是普林斯頓大學(xué)。因為顏色的緣故，它也被叫做“萬圣節(jié)反應(yīng)”。

錄制者：ChemToddler'schannel

危險：高。氯化汞毒性很強，吸入、皮膚接觸或誤食時均有較高風(fēng)險，請勿在家嘗試。

? 小熊糖火山

原理：試管中是加熱到熔融狀態(tài)的氯酸鉀，氯酸鉀發(fā)生熱分解產(chǎn)生氧氣，試管中的氧氣和熱足以點燃小熊軟糖中的糖類等有機物。氧氣促進燃燒，而燃燒產(chǎn)生的熱量又進一步促進氯酸鉀分解產(chǎn)生更多氧氣，因此就產(chǎn)生了劇烈的燃燒反應(yīng)。

花絮：這個實驗還有一個超大號版本(原視頻錄制者：Vat19)

錄制者：wallsacc

危險：高。反應(yīng)非常劇烈，尤其是超大號版本絕對不建議在家嘗試。

? 金雨

原理：這是硝酸鉛與碘化鉀發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)，其中析出的金黃色結(jié)晶為碘化鉛。反應(yīng)式：Pb(NO3)2+2KI→2KNO3+PbI2↓

花絮：碘化鉛晶體是一種可以用于X射線和γ射線探測的材料。

危險：高，處理鉛鹽時必須謹慎防護以防中毒。

錄制者：Thoisoi2 -Chemical Experiments

? 魔性之環(huán)

原理：這是一個發(fā)生在平皿薄層上的B-Z反應(yīng)(Belousov-Zhabotinsky反應(yīng))的例子。B-Z反應(yīng)是一種化學(xué)震蕩反應(yīng)，它早在20世紀50年代被發(fā)現(xiàn)。反應(yīng)體系會在兩種狀態(tài)之間不斷進行周期性變化，平皿上的“波紋”也會不斷變換。B-Z反應(yīng)有多種版本，上圖中是它的一個常見版本，溴酸鹽與丙二酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以鈰鹽及鄰二氮菲亞鐵離子(ferroin，在還原態(tài)為紅色，氧化態(tài)為藍色)作為催化劑和反應(yīng)指示劑。

花絮：目前，對B-Z反應(yīng)的動力學(xué)研究依然在進行中，研究者們也對反應(yīng)過程進行了很多數(shù)學(xué)計算。

危險：中低。反應(yīng)本身并不劇烈，不過溴酸鹽對人具有刺激性，配制反應(yīng)溶液時依然要注意防護。

錄制者：Tim Kench

? 水下花園

原理：在硅酸鈉的水溶液中加入一些金屬鹽類的結(jié)晶顆粒(例如銅鹽、鈷鹽等)，就可以觀察到溶液中樹枝狀的結(jié)構(gòu)逐漸“生長”的過程。投入的結(jié)晶顆粒逐漸溶解，釋放出金屬離子，而這些金屬離子又會與硅酸鈉形成難以溶解的硅酸鹽結(jié)晶，沉積在最初的結(jié)晶顆粒之上。而且，各種過渡金屬離子的硅酸鹽還可以呈現(xiàn)不同的顏色，使花園更加美麗。以下是“花園”中常用的一些反應(yīng)物和對應(yīng)的硅酸鹽顏色：

明礬(硫酸鋁鉀)——白色

硫酸銅——藍色

三氯化鉻——綠色

硫酸鎳——綠色

硫酸亞鐵——綠色

三氯化鐵——橙色

氯化鈷——紫色

花絮：如果把化學(xué)花園搬到太空中會是什么樣？NASA曾在國際空間站上進行過實驗。

危險：較低。

錄制者：XTrBass

? 金色氧化鋅

原理：在加熱至高溫時，白色的氧化鋅粉末會逐漸變成金黃色，在空氣中冷卻時顏色又會褪去。產(chǎn)生顏色的原因是高溫下氧化鋅晶體失去部分氧原子，從而形成晶格缺陷。

花絮：很多寶石的色彩也與晶格缺陷有關(guān)，例如彩色的鉆石。

危險：中高。觀察氧化鋅變色需要將其加熱到800℃左右，使用高溫火焰需要格外當(dāng)心。

錄制者：AppliedScience

? 魯米諾發(fā)光

原理：魯米諾(3-氨基鄰苯二甲酰肼)是一種常用的發(fā)光化學(xué)試劑。在演示實驗中，一般用雙氧水和一種氫氧化物堿(例如氫氧化鈉)的溶液作為激發(fā)劑，并用含鐵化合物催化過氧化氫分解。魯米諾與氫氧化物反應(yīng)生成了一個雙負離子，這個離子又可以與過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)的3-氨基鄰苯二甲酸，當(dāng)它回到基態(tài)時就會發(fā)出藍色的光。

花絮：估計不少人都是從刑偵劇或者推理小說中聽說魯米諾試劑的，如果將上述反應(yīng)中的催化劑換成血液中的鐵，這也就成了一個檢測痕量血跡的反應(yīng)。

危險：較低，需要留意氫氧化物和雙氧水的腐蝕性。

錄制者：bkrieg564

? 火球

原理：右邊兩個表面皿中的固體和液體分別是高錳酸鉀與濃硫酸。在這里濃硫酸表現(xiàn)出了它的“脫水性”，它與高錳酸鉀固體反應(yīng)，生成了七氧化二錳(高錳酐)。七氧化二錳是一種不穩(wěn)定的強氧化物，當(dāng)它接觸到棉花時，可以與之反應(yīng)并造成燃燒。

花絮：在歷史上，硫酸也曾經(jīng)被用于引燃火柴。第一個現(xiàn)代意義上的火柴是1805年時讓?斯?fàn)?JeanChancel)發(fā)明的，火柴頭上加入了氯酸鉀、硫磺、糖等物質(zhì)，使用時需要在裝硫酸的小瓶中浸一下引發(fā)反應(yīng)。

危險：中高，濃硫酸需要格外小心操作，注意防護并遠離易燃物，需要在通風(fēng)良好處進行。高錳酐具有腐蝕性、強氧化性和爆炸性，實驗時應(yīng)佩戴護目鏡或面罩，并保證只進行少量混合。不要擅自增加反應(yīng)物量或用其他有機物反應(yīng)，因為反應(yīng)可能會過于劇烈。

錄制者：royalchemistry society

? 聚合泡沫

原理：這是生成聚氨酯泡沫材料的反應(yīng)，原料包括異氰酸酯、多元醇以及發(fā)泡劑等助劑。聚氨酯(PU)是指主鏈中含有氨基甲酸酯特征單元的一類高分子，它們化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且力學(xué)性能也有很大的可調(diào)性，因此在工業(yè)和生活中都有廣泛的應(yīng)用。聚氨酯泡沫可以作為保溫材料使用。

花絮：舉個例子，就能體會到聚氨酯的“戲路”有多廣。市面上的人造皮革制品大多是聚氨酯材質(zhì)的，而常見的非乳膠型避孕套所用的也是聚氨酯，它還可以做成沙發(fā)軟墊和鞋底。

危險：較低，應(yīng)注意避免吸入，避免接觸皮膚和眼睛。聚氨酯泡沫本身是相當(dāng)易燃的，因此很多商業(yè)產(chǎn)品都會預(yù)先加入阻燃劑。

錄制者：MaciejMiksztowicz

? 紅綠燈

原理：瓶中的溶液加入了3種成分：氫氧化鈉、D-葡萄糖和靛藍胭脂紅(indigo carmine或稱酸性靛藍)。靛藍胭脂紅是一種氧化還原指示劑，而同時它又有酸堿指示劑的作用，也就是說，在氧化還原反應(yīng)和pH值的作用下，它可以變幻出多種顏色。靛藍胭脂紅有三種顏色不同的氧化還原狀態(tài)，在這個反應(yīng)體系中，當(dāng)振搖瓶子時，它會被空氣中的氧氣氧化，而在靜置時又被葡萄糖還原，由此就造成了變色。如果在不同的pH環(huán)境中進行反應(yīng)，顏色也會隨之改變。

花絮：除了指示劑，靛藍胭脂紅還有別的用途。它是一種食品色素(E132)，在一些泌尿系統(tǒng)手術(shù)中也會用到它。

危險：低。在這里氫氧化鈉起到調(diào)節(jié)pH的作用，不會用到很濃的溶液，葡萄糖和靛藍胭脂紅也比較安全。

錄制者：royalchemistry society

? 分層變色

原理：試管下面橙色的部分是加入了一些硫酸的重鉻酸鉀溶液，上面透明的部分是乙醚，引發(fā)反應(yīng)時在其中加入了一些雙氧水。接下來，體系內(nèi)會發(fā)生劇烈的反應(yīng)，上面的有機層變成藍色，并產(chǎn)生氣體。

當(dāng)加入過氧化氫時，水相中會發(fā)生如下反應(yīng)：K2Cr2O7+H2SO4+H2O2→2CrO5+K2SO4+5H2O。這里生成的過氧化鉻(CrO5又叫五氧化鉻)是一種不穩(wěn)定的過氧化物，它可以溶于乙醚并帶來深藍色。而不穩(wěn)定的過氧化鉻還會繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成三價鉻鹽：2CrO5+7H2O2+3H2SO4→ Cr2(SO4)3+10H2O+7O2，試管中冒出的氣泡就是這步反應(yīng)中產(chǎn)生的氧氣。

花絮：過氧化鉻在水溶液中也是藍色的，只不過通過乙醚萃取，可以讓藍色保持較長的時間，以方便觀察。

危險：中高，反應(yīng)劇烈，需要戴好手套和護目鏡，不要把試管裝得太滿。

錄制者：Thoisoi2-Chemical Experiments