Как вырастить оригинальный кристалл из соли без особых усилий
Иногда дома хочется заняться чем-то интересным, например, проделать простой химический опыт. Наверняка каждому из нас интересно, как сделать кристалл в домашних условиях. Такое занятие обязательно понравится не только маленьким детям, но и взрослым. Для выращивания кристалла из соли не требуется много усилий, а результат непременно порадует и восхитит всех домочадцев.
Что нужно для выращивания кристалла?
Как вырастить кристалл из соли? Для того чтобы вырастить кристалл из соли в домашних условиях, нужно запастись необходимыми материалами. Некоторые из них есть в любом доме, а некоторые, возможно, придётся докупить в магазине. Также важно помнить, что солевой микролит не вырастет за несколько часов. Возможно, придётся ждать около 3–4 недель, а то и больше.
1. Соль.
Этот материал – основа для микролита, выращенного в домашних условиях. Формула поваренной соли – NaCl. Соль, как правило, растворяется в тёплой воде. В нашем случае она будет реагировать с водой, образуя уплотнения, которые превратятся в микролиты. Лучше использовать чистую соль без примесей, что обеспечит успех эксперимента.
Лучше всего использовать дистиллированную воду, которая используется в химических опытах для чистоты эксперимента. Если нет такой возможности, можно использовать фильтрованную воду. Так в ней не окажется ненужных примесей, которые могут помешать росту кристалла.
3. Ёмкость.
Важно учесть материал, из которого сделан, например, стаканчик. В нём будет расти кристалл, поэтому к выбору ёмкости следует отнестись с особой ответственностью. Стаканчик должен быть неметаллическим, чтобы металл не вступал в реакцию с солью. Стакан нужно предварительно сполоснуть и отмыть от посторонних соринок или песчинок, ведь они могут способствовать росту мелких микролитов.
4. Нитка, проволока или плотный кусок поваренной соли.
Эти элементы – важнейшая часть химического опыта. Нитка с проволокой или кусок соли станут основой для будущего кристаллика, «ядром», вокруг которого будет обрастать солевое уплотнение. Можно выбрать близкий к форме параллелепипеда кусок поваренной соли, который можно с лёгкостью найти на дне полупустой солонки.
5. Деревянная шпажка.
Подойдёт и деревянная палочка. Она необходима для помешивания готового раствора.
6. Салфетки.
Бумажные салфетки нужны для уборки излишек жидкости. Для этой цели подойдёт туалетная бумага или бумажные платочки.
7. Фильтровальная бумага.
Такая бумага – необходимый компонент почти любого химического опыта.
8. Бесцветный лак для ногтей.
Для придания блеска готовому микролиту нужно покрыть его прозрачным лаком для ногтей.
Все материалы для создания кристалла можно также найти в магазинах для творчества. Существуют специальные коробочки с уже готовыми ингредиентами для выращивания микролитов в домашних условиях.
Определение основы кристалла
Чтобы вырастить красивый кристалл, важно определиться с основой:
- если взять в основу кусок соли, микролит получится традиционным;
- если взять нитку с проволокой, можно получить уникальные и оригинальные формы кристалла;
- если взять просто нитку и опустить её в готовый раствор так, чтобы она свободно плавала в нём, не касаясь дна и стенок ёмкости, то получится удлинённый микролит.
Как сделать кристалл из соли в домашних условиях
Как вырастить кристалл из соли? Следуя пошаговой инструкции, можно получить оригинальный микролит, выращенный в домашних условиях:
Заполнить неметаллическую ёмкость водой. Температура воды должна быть равна примерно 50–60 градусам.- Постепенно засыпать соль в ёмкость так, помешивая раствор ложкой. Нужно засыпать столько соли, чтобы она перестала растворяться в воде и раствор был мутным.
- Раствор перелить в другую чистую ёмкость, не пропуская в неё осадок из старой ёмкости. Отлично, если Вы пропустите раствор через фильтровальную бумагу, чтобы полностью очистить его от ненужных примесей.
- Поместить в раствор нитку выбранным способом, которые описаны выше.
- Накрыть ёмкость крышкой или бумагой, чтобы в неё не проникали пылинки или песчинки, которые могут помешать формированию микролита.
Заполнить неметаллическую ёмкость водой. Температура воды должна быть равна примерно 50–60 градусам.Чтобы кристалл рос быстрее, можно схитрить и раз в неделю добавлять новый насыщенный солью раствор. Так он будет формироваться гораздо быстрее и будет больше в размере. Микролит может вырасти совершенно необычной формы – разрастаться по предмету (проволоке или куску соли) в разные стороны. В этом и заключается прелесть домашнего кристалла. У правильно выращенного кристаллика будут чётко видны грани и выступы.
Хранить готовый раствор нужно в прохладном месте, где нет сквозняков. Не стоит выбирать для «дома» ёмкости ванную комнату с повышенной влажностью. Лучше расположить микролит на подоконнике с закрытым окном. Не стоит подвергать кристалл резким воздействиям – не нужно встряхивать, наклонять и толкать ёмкость. Важно помнить о том, что кристалл, который мы выращиваем, очень хрупкий и ломкий, и любое механическое воздействие на него может привести к неприятным для роста последствиям.
Если хочется поэкспериментировать со структурой и цветом микролита, следует обратить внимание на следующие компоненты:
- медный купорос, который сделает кристалл насыщенно-голубым;
- морская соль, окрашенная пищевыми красителями;
- цветной лак вместо прозрачного для покрытия кристалла.
Экспериментировать с выращиванием кристаллов из соли в домашних условиях – это интересно и увлекательно, особенно если самому контролировать процесс химического опыта. Микролит, сделанный своими руками, обязательно принесёт море положительных эмоций, и время ожидания обязательно оправдает себя.
Видео
Источник
3. Методика выращивания кристаллов из солей
Для большей ясности в этом разделе будет описан наиболее простой способ выращивания кристаллов различных солей.
Растворимость. Соль — это уже кристаллическое соединение, растворимое в воде. Каждая соль имеет различную растворимость, но показатель растворимости меняется при изменении температуры (при понижении температуры растворимость уменьшается, а при повышении температуры растворимость увеличивается). Например Медный купорос мы сможем растворить при 30 градусов всего около 25 гр./100 мл, но если мы повысим температуру до 80 градусов его растворимость увеличивается до примерно 55 гр./100 мл.
Итак кристаллизация наступает из-за падения температуры (уменьшения растворимости соли). Ещё одним способом кристаллизации является выпаривания воды из раствора соли, т.к. для соли не достаточно воды в которой она растворена и следовательно она обратно кристаллизуется.
В описанном ниже процессе происходит одновременно оба процесса кристаллизации (из-за падения температуры и из-за испарения воды).
САМ ПРОЦЕСС:
1. Растворение при комнатной температуре. Начинаем постепенно растворять соль в воде. Растворяем маленькими порциями (по 1 ложке), добавляя следующую порцию только после полного растворения предыдущей порции. Наступает момент, когда соль перестает растворяться, значит мы достигли максимального растворения для взятой соли.
2. «Водяная баня» и растворение при высокой температуре. Ставим банку с растворенной солью в кастрюлю с налитой в ней водой, и ставим кастрюлю на газовую или электроплиту. В кастрюлю помещаем градусник и включаем плиту. Начинаем поднимать температуру в нашей «водяной бане» до примерно 65-70 градусов (больше опасно, банка может не выдержать и лопнуть). Поднимать температуру следует медленно, следовательно повышается растворимость соли. Продолжаем растворять соль, это следует делать постепенно, после растворения предыдущей порции, как мы делали раньше. При максимальной температуре (65-70 градусов) опять наступает момент, когда соль перестает растворяться, значит мы достигли максимального растворения соли для этого температурного уровня. Отключаем газ.
3. Остывание раствора. Раствор при высокой температуре не следует сразу доставать из водяной бани т.к. банка может лопнуть от резкого перепада температур (комнатная температура может быть около 25 градусов, следовательно перепад температуры будет в 40 градусов). Я советую дождаться пока раствор остынет до 35 градусов, после чего достаём раствор из «водяной бани».
4. Фильтрация раствора. Скажу честно по началу я фильтровал раствор, сейчас не фильтрую, поэтому опишу два вида очистки раствора от лишних кристалликов, которые смещают центр кристаллизации.
Вообще фильтрация раствора по моему мнению нужна тем, кто растит кристаллы на нити или выращивает крупные монокристаллы (один кристалл). Я люблю выращивать друзы (сростки кристаллов) и использую для роста кристаллов камни. Монокристаллы лучше пробовать растить только после длительных тренировок по выращиванию кристаллов, да и большинству людей больше нравятся красивые друзы, но для науки интереснее монокристаллы.
(фильтрация) — Фильтруют растворы следующим образом: берется чистая банка (не холодная), на банку одевается конус с фильтром (фильтр можно сделать из ваты, завернутой в марлю или купить фильтровальную бумагу). И раствор из одной банки (в которой растворяли соль) переливается через фильтр в новую банку. Все кристаллики оставшиеся от растворения соли остаются в фильтре и мы имеем чистый раствор.
(быстрая очистка) — Вместо фильтрации растворов я беру большую пластиковую ложку и просто выгребаю со дна банки кристаллики нерастворенной соли, конечно это не 100% очистка от кристаллов но мне этого хватает и экономит время.
5. Подготовка к кристаллизация. Далее очищенный раствор ставим в прохладное место и помещаем в него затравку. Затравка – маленький кристаллик соли, который будет дальше расти. Существует несколько способов выращивания затравки:
(нить) – кристаллик можно привязать к нитке. Иногда сложно найти крупный кристаллик или его просто сложно привязать, тогда некоторые специалисты советуют приклеить кристаллик к нити. Другой способ состоит в том, чтобы взять кристаллик выросший в предыдущих опытах (выбрать покрупнее). Затем нить опускается в раствор (желательно чтобы кристалл был в самом центре раствора). Обратный конец нити (сухой) привязывается к карандашу который кладется сверху на банку.
(камень) – с камнем намного проще, главное чтобы он был плоский и покрупнее. Камень аккуратно опускается в центр дна банки (для этого лучше использовать пластиковую ложку). Затем кристаллики соли насыпаются на поверхность камня, но не много, лучше насыпать небольшое количество.
(пуговица) – некоторые химики любители используют другие разнообразные поверхности для кристаллизации, например привязывают к нити пуговицу, на которой затем будут вырастать кристаллы. Некоторые делают каркас из медной проволоки, который затем обрастает кристаллами. Я пробовал делать из плотной бумаги каркас в виде жеоды, в котором выращивал кристаллы.
После помещения в раствор одного из вышеперечисленных «мест кристаллизации», следует поставить банку с раствором в прохладное место и накрыть банку чем-либо (например салфеткой), так чтобы был небольшой зазор.
6. Кристаллизация. Дальше уже мы не прилагаем никаких усилий, кристаллизация происходит сама, раствор продолжает остывать, вода постепенно испаряется из-за чего кристаллы (затравки) начинают расти. Для разных солей время кристаллизации разное, самый быстрый рост кристаллов я наблюдал у Железного купороса, кристаллы буквально росли на глазах, и через 15 минут у меня уже были кристаллы около 1 см. Я советую Вам ожидать как минимум 9-12 часов.
! СОВЕТ. Любые перепады температуры могут остановить или обратить процесс кристаллизации, и иногда сложно длительное время поддерживать одну и туже температуру в помещении. Комнатная температура может очень резко меняться, например если вы гатовите на кухне с использованием плиты, температура повышается, открыли форточку зимой, температура понижается, все эти явления могут повлиять на процесс Кристаллизации, поэтому я и посоветовал ожидать около 9 часов т.к. можно просто оставить раствор на ночь (пока вы спите) или на день (пока вы на работе/учебе) и постараться не влиять на изменение окружающей температуры в помещении.
7. Извлечение кристаллов. По окончании опыта вы можете достать кристаллы, это самый интересный процесс опыта, и часто он может вам принести множество положительных эмоций. Доставать кристаллы нужно аккуратно, стараться не повредить их т.к. кристаллы солей обладают низкой твердостью (менее 3 по шкале Мооса) и могут легко ломаться. Нить можно просто вынуть из банки. С камнем сложнее, его нужно аккуратно поддеть пластиковой ложкой, подтолкнуть к стенке банки, и по стеночке аккуратно поднять к поверхности, где руками (лучше в перчатках) вы уже окончательно извлекаете его из воды.
Надеюсь для вас это была полезная информация.
Со временем в данном разделе появятся фотографии, позволяющие лучше понять процесс выращивания кристаллов.
УСПЕШНИХ ОПЫТОВ.
! ВАЖНО: При проведении в домашних условиях опытов по выращиванию кристаллов
не забывайте соблюдать Технику безопасности!
Источник
Выращивание кристаллов разных солей
«Почти весь мир кристалличен.
В мире царит кристалл и его
твердые, прямолинейные законы».
«Существует еще немало
сложных кристаллов, которые
бросают нам вызов».
Причудливые творения природы, часто завораживающие и притягивающие взгляд, украшающие короны королей. Бытует поверье, что некоторые из них обладают магической чудодейственной силой. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Средневековые алхимики думали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в воде.
Кристаллы так хороши собой, что ими можно любоваться часами. Каких только кристаллических форм не создала природа! Столбики, кубики, пирамиды, звёзды! Поражает разнообразие причудливых форм и цветов кристаллов.
Поэтому мы решили начать свою исследовательскую работу, поставив перед собой цель – вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ литературы, по данной теме;
отобрать вещества из которых возможно вырастить кристаллы;
познакомиться с методами выращивания кристаллов;
освоить методику выращивания кристаллов из водных растворов;
провести наблюдения за процессом кристаллизации;
выработать рекомендации по выращиванию кристаллов для заинтересовавшихся нашим исследованием учащихся
Актуальность: работа интересна и познавательна, выращивание кристаллов — доступное и недорогое занятие для большинства юных открывателей. Их можно вырастить различными по форме и цвету, в любое время года. Это удивительное свойство кристаллических тел!
Предмет исследования: кристаллы.
Объект исследования: выращивание кристаллов из растворов.
Гипотеза работы:при апробировании различных способов выращивания кристаллов в домашних условиях и их изучении, наиболее оптимальные условия для выращивания кристаллов — комнатная температура, температура воды 60 °С и при 50 мл воды концентрация соли 50 г различных солей.
Литературный обзор
Удивительный мир кристаллов
Кристаллы окружают нас повсюду. Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту, почти все они относятся к кристаллам.
В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.
Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед». Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани.
Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.
Основные свойства кристаллов
Плавление – это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
Процесс плавления любого кристалла происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Например, если взять кристалл льда и положить его в тёплое место, то он растает – расплавится. В процессе плавления температура не повысилась. То же самое можно было бы установить и для любого другого кристалла.
Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией».
В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.
Рост кристаллов в природе
Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.
В соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр.
Рост кристаллов в искусственных условиях
В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава.
Классификация кристаллов
Выращивание кристаллов из раствора
Выращивание кристаллов из расплава
Выращивание кристаллов из расплава
Из расплава кристаллы выращивают таким образом. В установке расплав находится в неподвижном тигле, куда опущена затравка с растущим на ней кристаллом. Затравка укреплена на стержне, который непрерывно охлаждают. По мере того, как кристалл вырастает, его всё время поднимают, вытягивая стержень с затравкой из расплава, так что с расплавом соприкасается не весь кристалл, а только небольшой его слой, именно тот самый, который сейчас растёт. Кристаллы во время роста ещё обычно вращают, чтобы тепло от него отводилось равномерно. В домашних условиях вырастить кристалл из расплава невозможно.
Вырастить кристаллы в домашних условиях можно только из раствора.
Материалы и методика исследования
Выращивание кристаллов в домашних условиях
Раствор готовят из слегка тёплой (не горячей!) воды. Воду лучше брать дистиллированную, но можно и кипячёную. Химический стакан на половину объёма наполняют водой и небольшими количествами (
по 10гр) добавляют соль. После каждой новой порции соли раствор тщательно перемешивают. При этом раствор может начать охлаждаться, т. к. при растворении вещества расходуется тепловая энергия на расщепление его на ионы. После того, как вещество перестаёт растворяться, добавляют последние 10гр вещества и перемешивают. Уже готовый раствор фильтруют во второй химический стакан, в котором и будет происходить рост кристалла. Стакан накрывают листком бумаги и ждут появления первых кристалликов.
Конечно же, для фильтрации раствора лучше всего использовать хороший, лабораторный фильтр из фильтровальной бумаги и стеклянную воронку. Если готового фильтра нет, то его можно сделать из обычной промокашки. Для этого из неё вырезают круг диаметром не менее 10см, сгибают его вдвое и затем ещё вдвое. Если теперь отогнуть крайний листок получившегося конуса, то получится бумажная воронка. Её вкладывают в стеклянную воронку и фильтруют раствор. Это надо делать очень осторожно, следить за тем, чтобы уровень жидкости в стеклянной воронке не был выше краёв фильтра.
В самом крайнем случае, если под рукой нет даже промокашки, то фильтр делается из ваты. Вату плотно вставляют в горлышко воронки и затем фильтруют раствор. Естественно, чем плотнее вата, тем медленнее и качественнее происходит фильтрация.
Выращивание крупных одиночных кристаллов
Для того, чтоб кристалл вырос крупным и геометрически ровным, т. е. имел природную форму, необходимо довольно много времени. Обычно кристалл вырастает на 0,1-0,8мм в сутки, что во многом зависит от соли. Т. е. за месяц – полтора можно вырастить довольно крупный кристалл.
Выращивание крупного одиночного кристалла – очень длительный и сложный процесс, требующий терпения и осторожности. Для начала вам потребуется затравка – маленький кристаллик, который и будет центром кристаллизации. Обычно кристаллик, используемый как затравка, представляет собой уменьшенную копию выращиваемого кристалла.
Для того, чтобы получить затравку, используется очень простой метод: готовится максимально концентрированный раствор соли, переливается в стакан с вертикальными стенками и накрывается листком бумаги. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики. Обычно они все имеют разную форму. Именно из них и отбираются те, которые имеют более правильную форму.
Раствор, в который собираются погрузить затравку, желательно приготовить заранее и оставить на пару дней для выпадения первых кристалликов (чтобы быть уверенным, что затравка не растворится). Раствор фильтруют от выпавших кристалликов, переливают в чистый стакан и погружают туда затравку. Стакан накрывают бумагой и оставляют на полке. Уже через неделю можно заметить, что кристалл заметно подрос. Чем дольше он будет оставаться в растворе, тем крупнее он станет.
Раствор со временем испаряется и если верхняя часть кристалла окажется на воздухе, то это может испортить весь кристалл. Для того, чтобы этого не произошло, необходимо добавлять раствор по мере необходимости.
В процессе выращивания кристалла может возникнуть ещё одна проблема: в ходе роста основного кристалла на дне появляются и растут другие, случайно выпавшие кристаллы. Их желательно удалять хотя бы раз в 1-2 недели.
Выращивание сростков кристаллов (друз)
Это – один из самых быстрых способов выращивания кристаллов. Если выращивание одиночных кристаллов занимает много времени и рассчитано на постепенный, правильный рост кристаллов, то выращивание друзы гораздо легче, потому что оно ориентируется на быстрое, хаотическое выпадение кристаллов.
Для начала вам потребуется приготовить перенасыщенный раствор соли в горячей воде. После охлаждения раствора в него вносят затравку – подвешенный на ниточке кристаллик. Уже через 5-10 часов можно увидеть большое количество кристалликов на нитке, на затравке, на дне стакана. Раствор оставляют в покое в течение 3-5 дней, затем вынимают нитку с кристаллом, раствор нагревают, добавляют воды и снова делают максимально концентрированным. После охлаждения в него вновь вносят нитку с уже подросшим кристаллом и оставляют на 3-5 дней.
Эту процедуру повторяют до тех пор, пока кристалл не достигнет необходимого размера. Кстати, довольно неплохие результаты получаются, если смешать оба метода: сначала вырастить друзу, а потом погрузить её в раствор для медленной кристаллизации.
Изучив литературу, я приступил к выращиванию кристаллов
Результаты исследования и их обсуждение
Выращивание кристаллов из растворов
Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно).
Выращивание кристаллов – это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.
Отбор веществ из которых возможно вырастить кристаллы
Темой по выращиванию кристаллов, я заинтересовался уже с 6 класса. Изучив статьи в интернете, меня заинтересовали опыты по выращиванию кристаллов из солей медного купороса, железного купороса, фосфата моноаммония и других. В домашних условиях мной были выращены кристаллы из поваренной соли, медного купороса, железного купороса, фосфат моноаммония (Приложение №1).
Кроме этого, я пробовал вырастить кристаллы из марганцовки (или раствор марганцовокислого калия, или перманганат калия) и сахара, но к сожалению, вырастить кристаллы из них не удалось.
В дальнейшем мне стало интересно, выяснить какие условия самые благоприятные для быстрого и качественного выращивания кристаллов. Поэтому, я решил провести ряд экспериментов.
Экспериментальный опыт №1
«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла медного купороса»
Общие сведения наблюдений
Температура окружающей среды, в которой находится раствор
Объём воды и масса соли в растворе
Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С
В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду – поликристалл.
Вырос поликристалл средней формы и размеров.
Вырос монокристалл, хоть и маленький, но симметричный и правильной формы; он рос медленнее всех.
Приготовили раствор, насыпав в него 70 г вещества
Приготовили раствор, насыпав в него 50 г вещества
Приготовили раствор, насыпав в него 30 г вещества
Приготовили за ранее кристаллики (затравка) и на нитях опустили в каждый стакан
Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане
Самый большой кристалл
Чуть меньше, чем в первом стакане
Совсем маленький кристаллик
Большой сросток кристаллов – друза, каждый из кристалликов имеет форму куба
Сросток чуть меньше, чем в первом стакане, но кристаллики имеют кубическую форму
Совсем мелкий монокристалл в форме куба
Сравнение и оценка кристаллов (итог)
В итоге образовалась друза большого размера
Образовалась друза среднего размера, кристаллики которой имеют форму куба
Образовался монокристалл в форме куба
Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл из соли медного купороса, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли (Приложение №2).
Экспериментальный опыт №2
«Нахождение оптимальной температуры воды для выращивания кристаллов медного купороса»
Общие сведения наблюдений
Температура окружающей среды, в которой находится раствор
Объём и температура воды, и масса соли в растворе
Источник