Как вырастить интересные кристаллы дома
Для эксперимента нам будут нужны:
— Хорошо вымытая баночка (желательно высокая), кастрюлька или колба с широким горлом.
— Стеклянная палка-мешалка или, на худой конец, карандаш, чтобы размешать полученный раствор.
— Фильтр (можно взять фильтр для кофеварки).
— Соль (пищевая, морская — любая!)
— Лак, желательно без цвета, без добавок, без включений — прозрачный.
— Пуговичка, бросовый кулон, монетка — все что угодно, чтобы было куда крепиться кристалликам соли.
— Нить.
Кристалл видел каждый хотя бы раз в жизни. Он красив! Он завораживает, чарует, манит, сверкая при любом освещении, как бриллиант. Формой кристаллы напоминают иногда параллелепипеды разной конфигурации, а иногда представляют собой комки с острыми краешками. Красота!
Но кристаллы не только создание природы! Они могут быть и рукотворными! Их можно вырастить и дома. И сейчас вы узнаете, как это сделать. Процесс очень прост, с ним справится даже первоклассник.
Для начала выясним, что из себя представляет кристалл.
Если обходится без малопонятных терминов, типа «монокристалл», «поликристалл», то надо посмотреть на любой драгоценный камешек на ювелирном изделии: топаз, сапфир, изумруд, бриллиант, херкимерский алмаз, муссанит…
Смотрите? Значит вы видите монокристалл! А поликристалл — это, соответственно, сгруппировавшиеся монокристаллы.
Моно- и поликристаллы вы способны вырастить у себя дома и по завершении процесса любоваться ими когда захочется.
Наберитесь терпения, процесс будет протекать очень долго, несколько недель, а может, месяцев, в зависимости от того, насколько большой кристалл вы хотите вырастить. Зато наблюдать за этим процессом очень увлекательно. Можно даже периодически фотографировать растущее сокровище, потом выстроить фотографии в хронологическом порядке и запустить на большой скорости. Тогда у вас получится ваш собственный фильм о том, как рос-подрастал ваш кристаллик. Поверьте, очень интересно!
Если мы будем растить наш кристалл из соли, точнее, из вещества, которое ученые именуют хлоридом натрия, то в результате он получится такого же цвета, как одна крупинка пищевой соли — прозрачный. А вот если вы хотите получить разноцветные кристаллы, тогда вам придется взять несколько иную соль, уж точно не поваренную.
Кристалл зеленого цвета получится при использовании хлорида меди или сульфата никеля. А синий получится, если вы возьмете сульфат меди (II).
Собственно, процесс приготовления.
1) Приготовьте пересыщенный раствор соли.
Пересыщенным называется такой раствор, когда добавленное в воду вещество (в нашем случае выбранная соль) далее не растворяется. Разумеется, раствор надо перемешать, стараясь растворить как можно больше вещества. А вот когда процесс растворения далее отказывается протекать, значит, вы добились желаемого- получили пересыщенный раствор. Воду можно брать любую, но лучше дистиллированную (лучше- для чистоты опыта, а так это не имеет большого значения).
Процесс приготовления дистиллированной воды в домашних условиях простой и не очень благодарный: надо налить в большую кастрюлю с широким дном обыкновенную воду, а на середину большой кастрюли поставить маленькую, пустую. Стоять в воде пустая посудина не хочет никак, поэтому ее надо будет утяжелить- положить туда камешек или что-нибудь другое, сообразите сами. Потом переворачиваем крышку на большой кастрюле ручкой вниз и включаем огонь на полную. На крышке станет собираться влага, потом она станет капать в маленькую посудину и собираться там в лужицу. Через довольно продолжительное время вы скопите достаточное для опыта количество воды, если, конечно, до этого у вас на кухне обои не отвалятся (шутка). Я поступаю проще: иду в автомагазин и покупаю там за смешные деньги пятилитровую бутыль с готовым дистиллятом. Вот и все!
2) Убираем осадок соли, фильтруя раствор.
3) Теперь следует смастерить площадку, к которой будут крепиться кристаллы, этакий сердечник. Допустим, вы решили взять пуговичку. Хорошо! Это удобно. Помещаем на некоторое время ее в раствор соли, потом вынимает и просушиваем. Имейте в виду: если на сердечнике есть сколы, повреждения, царапинки и т.п., то это непременно отразится на готовом кристалле. И еще: чем больше сердечник, тем больше кристалл, но при этом самого вещества кристалла будет мало, получится скорее глазурь, чем собственно кристалл. Поэтому берите совсем небольшой предмет.
4) Прикрепим сердечник к нити и погрузим его в емкость с приготовленным раствором.
Можно еще прикрепить нить к палочке, а палочку положить на края банки, так пуговичка окажется посередине емкости и не будет касаться стенок.
5) Найдите место в доме, где температура будет постоянной и поставьте туда баночку.
6) Ждем день.
7) Ждем второй.
8) Ждем третий.
9) День четвертый. Кристаллик народился и начинает подрастать. Отлично!
10) День пятый. Подрастает.
11) День шестой. Подрастает.
12) День седьмой. Почти не подрос… Это потому, что соль в растворе стала заканчиваться, она почти вся прилипла к кристаллу. Надо сделать новый раствор и поместить туда новорожденный кристаллик.
13) И так каждую неделю следует обновлять раствор в банке.
14) Прошло немало времени. Ваш кристалл достиг нужного размера. Достаньте его из банки и хорошенько просушите естественным образом.
15) Теперь пришла очередь залакировать кристалл, чтобы уберечь его всякого рода травм: сколов, царапинок и влаги, — да и для блеска тоже.
Если процесс изготовления кристалла у вас получился, то в следующий раз можно сделать сложный монокристалл.
1) Делаем все по прежнему плану.
2) Растим кристалл до двух сантиметров, а потом помещаем его в раствор ДРУГОЙ соли!
3) Меняем растворы солей каждые две недели!
4) Постарайтесь, чтобы вариантов солей было побольше! Повторяйтесь как можно реже!
5) Запаситесь терпением на полгода! Растить сокровище придется не менее четырех месяцев!
А вот поликристалл реально получить за несколько минут, но об этом потом.
5) Когда вы распилите образовавшийся кристалл, то увидите, что ваш кристалл разноцветно-слоистый!
Растим кристалл из медного купороса.
Медный купорос — удобное вещество для выращивания кристаллов: не надо специальной посуды или каких-то особых устройств, специальных знаний тоже не надо, к тому же он практически безвреден (если не употреблять его внутрь, конечно).
Кристалл можно вырастить таким же простым способом, каким мы выращиваем кристаллы из простой пищевой соли.
1. Делаем раствор медного купороса перенасыщенным, воду берем дистиллированную, очищенную от посторонних солей и примесей. Обычную водичку не берите, поскольку медный купорос активнее хлорида натрия, и все хлориды, имеющиеся в воде, непременно вступят в реакцию с раствором, что отразится на кристалле.
2. Находим самый большой кристаллик и кладем его в перенасыщенный раствор так, чтобы он не соприкасался со стенками емкости, т.е. подвешиваем на нити. Можно, конечно, поместить его прямо на дно, но тогда придется следить, чтобы он не дотрагивался до других кристаллов. Не уследите- они прирастут друг к другу и ожидаемой формы не получите.
3. По-прежнему следим, чтобы раствор оставался пересыщенным.
4. Ждем неделю.
5. Смотрим: кристалл увеличился в размерах и стал явно тяжелее.
И последнее: если вам хочется получить более неправильную (я бы сказала изысканную) форму кристалла, помажьте некоторые грани чем-нибудь жирным: маслом, салом, вазелином.
Поделись этими знаниями со своими друзьями им наверняка тоже должно быть интересно, а также не забудь поставить лайк для этой статьи.
На чтение 12 мин. Просмотров 1k. Опубликовано 22.08.2019
Производители современных игрушек, предназначенных для организации познавательного детского досуга, сегодня часто предлагают готовые наборы для выращивания кристаллов в домашних условиях. Но было бы ошибочно думать, что это занятие является разработкой нашего времени и достижением современной химической промышленности.
Выращивание кристаллов
Научившись выращивать кристаллы, с их помощью можно создавать красивые декоративные элементы, которые могут стать оригинальным елочным украшением или частью праздничного декора интерьера.
Общие правила выращивания кристаллов
- Перед тем как приступить к практической части, хочется предупредить: выращивание кристаллов не терпит суеты: красота их формы напрямую зависит от условий, в которых находится раствор. Сосуд, где происходит рост кристаллов, необходимо убрать в такое место, где его никто не потревожит и не сможет случайно задеть, толкнуть, опрокинуть. Любое неосторожное движение может привести к тому, что кристалл получится не таким крупным, ровным и красивым, как хотелось бы.
- Чтобы получить крупные кристаллы, количество воды нужно увеличить: чем больше по размеру должен быть кристалл, тем больше воды необходимо брать для растворения исходного ингредиента. Большинство компонентов чувствительны к качеству воды и могут вступать в реакцию с примесями, входящими в ее состав, поэтому желательно брать фильтрованную или дистиллированную воду.
- Чем меньше нагревают раствор — тем лучше для кристаллов, т.к. в нагретой и отстоявшейся воде получаются более крупные и более ровные образования. Как только на дне сосуда появляются кристаллы, следует отобрать и вынуть самые мелкие, оставив одни крупные. Оставшиеся кристаллы каждое утро очень осторожно тонкой палочкой переворачивают на другую сторону — так нарастание слоев получается равномерным.
Что нужно знать?
Выращивание кристаллов — процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным. Полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми.
Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл (или монокристалл, например при выращивании искусственных камней), если быстро — то множество мелких (или поликристалл, например металлы).
Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши.
Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллики правильной формы. При быстром охлаждении возникает много мелких кристалликов, почти никакой из них не имеет правильную форму, ведь их растёт множество и они мешают друг другу.
Выращивание кристаллов можно осуществить и другим способом — постепенным удалением воды из насыщенного раствора. И в этом случае чем медленнее удаляется вода, тем лучше получается результат. Оставьте открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом бумаги, — вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет.
Растущий кристаллик можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристаллик периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор.
Даже если наш исходный кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственную данному веществу, например превратится в октаэдр, если используете соль хромокалиевых квасцов, ромб — если используете медный купорос.
Выращивание кристаллов — процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить в домашних условиях таким способом, неограничен. Известны случаи, когда энтузиасты получали кристаллы такой величины, что поднять их могли только с помощью товарищей.
Но, есть некоторые особенности их хранения (конечно каждая соль и вещество имеют свои особенности).
Например, если кристаллик квасцов оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок.
Чтобы предохранить его от разрушения, можно покрыть бесцветным лаком. Медный купорос и поваренная соль — более стойки и Вы смело можете с ними работать.
Как вырастить кристалл?
Вырастить кристалл можно из разных веществ: например из сахара, даже каменные — искусственное выращивание камней, с соблюдением строгих правил по температуре, давлению, влажности и других факторов (искусственные рубины, аметисты, кварц, цитрины, морионы).
В домашних условиях, конечно, всего этого у нас не получится, поэтому поступим другим образом. Будем выращивать кристаллы соли. У всех у нас есть дома обычная пищевая соль (как наверное, знаете, что её химическое название хлорид натрия NaCl). Подойдёт и любая другая соль (соль — с химической точки зрения), например, можно получить красивые синие кристаллы из медного купороса или или любого другого купороса (например железного).
Можно использовать квасцы (двойные соли металлов серной кислоты), тиосульфата натрия (раньше использовался для изготовления фотографий).
Для всех этих солей (да и вообще для соли) не требуется особых каких-то условий: сделали раствор, опустили туда «зародыш» (всё это подробно описано ниже) и растёт он себе, каждый день прибавляя в росте.
Да, не следует раскрашивать раствор, где растёт Ваш кристалл, например красками или чем нибудь подобным, — это лишь испортить сам раствор, а кристалл всё же не покрасит!
Лучший способ получить цветные кристаллы — это подобрать нужную по цвету соль! Но будьте внимательными: например кристаллы жёлтой кровной соли имеют красно-оранжевый цвет — а раствор получается жёлтым. Вот теперь можем приступить!
Выращивание кристаллов поваренной соли
Кристаллы поваренной соли — процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Её также можно назвать и каменной — всё одно и то же. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики.
Начнём. Разведите раствор поваренной соли следующим образом: налейте воды в ёмкость (например стакан) и поставьте его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50°С — 60°С). Конечно, в идеальном варианте, если вода не будет содержать растворённых солей (т.е. дистиллированная), но в нашем случаем можно воспользоваться и водопроводной.
Насыпьте пищевую соль в стакан и оставьте минут на 5, предварительно помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась. Затем добавьте ещё соль и снова перемешайте. Повторяйте этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана.
Мы получили насыщенный раствор соли. Перелейте его в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне.Выберите любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной
соли и положите его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана.
Теперь нужно подождать.
Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. А если проделать всё то же ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее (извлеките кристаллик и используйте уже приготовленный раствор, добавляя в него воды и необходимую порцию пищевой соли).
Помните, что раствор должен быть насыщенным, то есть при приготовлении раствора на дне стакана всегда должна оставаться соль (на всякий случай).
Для сведений: в 100г воды при температуре 20°С может раствориться приблизительно 35 г поваренной соли. С повышением температуры растворимость соли растёт. Так выращивают кристаллы поваренной соли (или кристаллы соли, форма и цвет которых Вам больше нравится)
Выращивание кристаллов медного купороса
Кристаллы медного купороса — выращиваются подобным образом, также, как с поваренной солью: сначала готовится насыщенный раствор соли, затем в этот раствор опускается понравившийся маленький кристаллик соли медного купороса.
Медный купорос- — химически активная соль! Поэтому для удачности опыта в этом случае воду нужно взять дистиллированную, т.е. не содержащую других растворённых в ней солей. Из под крана воду тоже лучше не брать, так как она во-первых содержит растворённые соли, во-вторых может быть сильно хлорированной. Примеси (особенно карбонаты в жёсткой вроде) вступают в химические реакции с медным купоросом, из-за чего раствор сильно портится
Если всё в порядке, — продолжим. Если Вы решили не переливать раствор из ёмкости, в которой первоначально рос маленький кристаллик, тогда подвесьте кристаллик, что бы он не касался других кристалликов, оставшихся на дне!
Выращивание кристаллов производят не только из растворов, но и из расплавов соли. Ярким примером могут служить жёлтые непрозрачные кристаллы серы, имеющие форму ромба или вытянутых призм. Но с серой, особо, работать не советую. Газ, образующийся при её испарении,
вреден для здоровья.
Можно избежать роста отдельных граней кристаллика. Для этого эти грани надо нанести раствор вазелина или жира.
Выращивание кристаллов меди
Теперь вырастим красные кристаллы меди. Нам необходимы медный купорос, поваренная соль, стальная пластинка по форме сечения ёмкости (немного меньшего периметра. Можно использовать стальную стружки или кнопки), где будут расти кристаллы меди и кружок из промокательной бумаги в форме сечения.
Итак, положите немного медного купороса на дно пузырька (желательно равномерно по площади). Сверху насыпьте поваренной соли и закройте всё это вырезанным кружком бумаги. На неё положите железную пластинку (или засыпьте стальной стружкой).
Всё это вместе надо залить насыщенным раствором поваренной соли (такой раствор мы готовили из поваренной соли). Оставьте ёмкость приблизительно на неделю. За это время вырастут иглоугольные красные кристаллы меди.
Когда идёт процесс роста старайтесь не переносить ёмкость, а также очень нежелательно изымать кристаллики из раствора.
Можно вырастить кристалл разноцветным и многослойным. Их получают путём приготовления растворов квасцов (двойные соли серной кислоты) и переносят поочерёдно выращиваемый кристаллик из одного раствора в другой.
Если смешать горячие концентрированные растворы сульфатов алюминия Al2(SO4)3 и калия K2(SO4), а полученный раствор охладить, то из него начнут кристаллизоваться квасцы — двойной сульфат калия и алюминия 2KAl(SO4)2•12Н2О. Квасцы растворяются в воде так: 5,9 г на 100 г воды при 20 °С, но уже 109 г — при 90 °С в пересчёте на безводную соль.
При хранении на воздухе квасцы выветриваются. При температуре 92,5 °С они плавятся в своей кристаллизационной воде, а при нагревании до 120 °С обезвоживаются, переходя в жжёные квасцы, которые разлагаются лишь при температуре выше 700 °С.
Молекулы воды, входящие в состав квасцов, связаны химической связью с ионами калия и алюминия, поэтому соли квасцов имеют формулу, которую правильнее записывать в виде комплексной соли [K(H2O)6][Al(H2O)6](SO4)2.
Кое-что о жидких кристаллах
Жидкие кристаллы — это вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной).
Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Напротив, при достаточно низких температурах они замерзают, превращаясь в твёрдые тела.
Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Их свойствами можно управлять, подвергая действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров.
Итак, процесс выращивание кристаллов в домашних условиях разделим на основные этапы:
- Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогтерть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока будете уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!). Рекомендую использовать дистиллированную воду (т.е. не содержащую примесей других солей)
- Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе следите, чтобы раствор не особо остывал.
- Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите например к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор (этап 3). Кристаллик опустите в насыщенные раствор.
- Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
- Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.
Важно:
- кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
- не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
- следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор