今日给小表妹做了铋结晶实验。虽然网上的教程很多，但是好像没有购买铋和实验设备的相关细节。
本篇文章意在以半篇实验报告的格式，给其他想给小朋友做实验，找到这里的家长们提供一些参考和经验。仅、仅、仅供参考。
警示叠甲：
本文仅供学习和参考之用。铋晶体制作涉及化学物质和特定操作，可能存在安全风险。读者在尝试制作前，请注意：
- 本文不应作为唯一操作指南。请查阅多个可靠来源，全面了解相关知识。
- 请事先了解所用材料的性质和潜在危险，严格按照化学品使用规范操作，确保具备适当的安全设备和防护措施。
- 请严格遵守安全规程，务必在合格专业人员指导下进行操作。如有任何疑问，请咨询专业人士。
作者不对因参考本文而导致的任何意外或损失承担责任。
安全第一，谨慎操作。
实验目的
- 给孩子普及实验室安全知识；
- 给孩子普及物质的三态的相关知识；
- 制成美观的铋晶体。
试剂准备
铋（bì）
- $Bi$，银白色金属。
- 摩尔质量： $209 g/mol$
- 密度： $9.78 g/cm^3$
- 熔点： $271.5 °C$
预计使用块状铋金属 $100g\sim500g$ 左右，对应的溶解后体积就是$10mL\sim50mL$.
应当和坩埚的体积互相配合。如果选用$30mL$坩埚，就可以使用$100g\sim200g$铋。
实验仪器
- 坩埚（或蒸发皿）；
- 泥三角（使用坩埚时须选），石棉网（使用蒸发皿时须选）；
- 坩埚钳，三脚架；
- 酒精灯，酒精（75%医用酒精就可以支持酒精灯燃烧）；
- 火柴（打火机）；
- 护目镜，实验服，劳保手套。
实验流程
实验前准备
实验前给孩子讲述基础知识，我提供一些我当时讲述的要点吧。主要包括：
为什么要做实验
验证实验正是我们想要对一种实验猜想进行验证才进行实验的。我们首先对于实验的结果有一定的预期，再通过实验来验证这种预期。如果成功了，我们能得到什么结论，如果失败了，是什么原因，如何改进，这是实验的目的。
实验是很严谨的，要有实验目的，先有预测再有实验。而为了玩儿就不叫做实验了。想要体验实验过程当然也是很好的目的，不算玩儿，但我们尤其不能为了“想看看发生什么”此类荒唐的理由随意加料或者改变实验流程。
实验室安全
- 防护用品：进实验室应该穿着实验服，带防护眼镜。当然大家都不干，但是出于矫枉过正，还是要强调一下。在实验过程中一定要让孩子知道自己的脏手是有危险的，不能随便吃东西。实验前后洗手。
- 用火安全：实验可能涉及给酒精灯添加燃料，点燃酒精灯，熄灭酒精灯等等操作。务必遵循操作规章。
- 认识实验仪器：普及各种实验仪器的名称和使用方法。加热中的坩埚这一套设施都很烫，熄灭后的酒精灯棉芯也很烫。
实验的原理
这一段可以穿插在加热过程中进行，毕竟等加热挺无聊的。
- 铋的介绍：元素周期表中，原子序数为$83$，金属元素。
- 铋的毒性：普通接触危害性不大。主要的铋中毒大多来自于服用含铋的药物。在实验过程中注意手部清洁，谨防孩子入口。（会有这样的孩子吗）
- 铋的物性：熔点在 $271.5℃$，沸点在 $1570℃$。因为通过酒精灯直火加热可以达到 $600℃$，我们可以熔化铋。同时也要注意，$300℃$ 的温度也会熔化塑料，点燃纸张。
- 物质的三态： 孩子既然喜欢做实验，想必已经在许多科普小课堂上接触过了。在不同的温度下，balabala……铋金属为什么会融化，为什么冷却之后会结晶，为什么结晶的形状这样独特，为什么在熔融的铋表面会出现虹彩的反光层。
为可能看到这里的家长提供一些关键字： - 本次实验中结晶的形状与金属晶体的晶格关系反而不大，主要可以参照“骸晶”概念，这篇帖子有提到，大概是熔融再结晶这一过程造成的。
- 在熔融后，$Bi$会和空气中的氧气反应，生成薄 $Bi_2O_3$ 层，发生干涉，产生虹彩（我不知道这个叫什么，渐变色，蛤蜊光还是什么的?）。
实验进行和结束
可以参考晶体化学吧的这篇经验帖。
- 寻找实验场地，架设加热装置。
- 加入铋单质。
- 点燃酒精灯，直火加热泥三角上的坩埚。如果火苗位置不对，可以适当垫高酒精灯，或者在熄灭的情况下调整酒精灯棉芯长度。
- 等待铋金属融化。
- 观察铋金属的表面氧化层。熔融后拨弄一阵之后，会在坩埚表面堆积一些氧化物 $Bi_2O_3$，由于金属氧化物比金属熔点高，会呈固体浮在上层，可以把它撇去。
- 关火，尝试结晶。
- 如果对实验不满意，可以多次熔化结晶。
- 等待实验装置冷却，收纳实验材料，清理实验台。