大象牙膏

實驗過程

大象牙膏（英语：Elephant toothpaste）是一个化学实验，因实验中过氧化氢快速分解所产生大量气泡而得名[1][2][3]。这个实验需要的原料较少，而产生的效果却和火山喷发一样壮观，故常用于课堂演示中[1][2][3]。

实验过程与现象

首先将浓过氧化氢溶液（一般为30%~35%，俗称双氧水）与洗碗精[4]混合，然后加入催化剂（一般用碘化钾）来使过氧化氢快速分解。受到催化劑的催化，过氧化氢會快速分解，产生大量的氧气。這些氧氣會极快地冲出容器，然后被洗碗精包裹住产生气泡，并聚集成为泡沫喷涌而出。如果事先在催化剂溶液中加入一些色素，产生的泡沫就是彩色的。[1][3]

化学解释

这个实验證明过氧化氢（H₂O₂）可以被催化分解，产物是水与氧气。过氧化氢在一般情况下也可以分解成水和氧气，但是反应速度极慢，甚至于观测不到。在加入催化剂（一般在大象牙膏实验中为碘化钾）后会加速反应生成大量氧气：[1]

2H₂O₂ → 2H₂O_(l) + O_2(g)

此反应中碘化钾充当了催化剂：它的总量并没有减少，且加速了反应的进行[1][2][3]。碘离子将反应机理改变为：

H2O2	+	I^−	→	H2O	+	IO^−
H2O2	+	IO^−	→	H2O	+	O2	+	I^−
2H2O2			→	2H2O(l)	+	O2(g)			ΔrH° = −196 kJ/mol

这个反应是放热反应，所以产生的气泡是热的[1][2]。另外，使用二氧化锰、氧化铜等也可以作为催化剂加快反应速率，但固体催化剂与液相的接触面积可能不如液体催化剂大。

其他版本

一种可供孩子尝试的更安全的版本是，改用危害更小且更易获取的稀过氧化氢（3%至6%）来反应，并以酿酒酵母粉催化[2]。这样做的话，虽然仍会有泡沫产生，但速度更缓慢，泡沫喷出的力度也更小。

若不用过氧化氢，也可以选用氯化铝饱和溶液与含洗洁精的饱和碳酸氢钠溶液来反应，这样产生的泡沫为二氧化碳：[5]

${\displaystyle Al^{3+}+3HCO_{3}^{-}=Al(OH)_{3}\downarrow +3CO_{2}\uparrow }$

参见

• 过氧化氢
• 碘化钾

参考文献

1. Elephant's Toothpaste (PDF). University of Utah Chemistry Demonstrations. University of Utah. [21 March 2014]. （原始内容 (PDF)存档于2011年11月11日）. 
2. Elephant’s Toothpaste - Kid Version. Steve Spangler Science. [21 March 2014]. （原始内容存档于2014-03-18）. 
3. Catalytic Decomposition of H2O2 - Elephant's Toothpaste (PDF). NCSU Department of Chemistry Lecture Demonstrations. North Carolina State University. [21 March 2014]. （原始内容存档 (PDF)于2016-05-28）. 
4. 佚名. 大象牙膏. 中学科技. 2013, (2): 35 [2014-10-02]. （原始内容存档于2020-06-08）. 
5. 尚广斗. 中国的“大象牙膏”实验. 中学化学教学参考. 2011, (11): 42 [2014-10-02]. （原始内容存档于2020-06-08）. 

外部链接

• The Elephant's Toothpaste Experiment （页面存档备份，存于互联网档案馆） sciencebob.com