Как выращивают кристаллы: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

Содержание

Выращивание кристаллов. Как вырастить кристалл. Кристаллы поваренной соли, кристаллы медного купороса

Выращивание кристаллов.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.

Кристалл сахара

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.

Кристаллы
калий-алюминиевых квасцов

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

Кристалл йодида калия
(KI)

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
(NaCl)

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.
Внимание! 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

: Кристаллы меди (Cu)

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:

Этап 1: 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)
Этап 2: 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.
Этап 3: 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.
Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
Этап 5: Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.

Важно помнить!

1. кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
2. не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
3. следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор

Графики растворимости соли в воде

Выращивание кристаллов. ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ!

Практическая работа по географии: выращивание кристаллов галита

Актуальность

На уроках географии обучающиеся выполняют практическую работу по выращиванию кристаллов поваренной соли (галита). В настоящий момент в розничной торговой сети представлено множество различных сортов соли. Автор работы попытался определить лучший тип соли и лучшие условия для выращивания кристаллов галита в домашних и лабораторных условиях, а также проверить на практике описанные в литературе свойства минерала.

Цель работы

Основной целью работы является определение наиболее пригодного типа соли для выращивания кристаллов галита в домашних условиях и установление зависимости размера кристаллов от объёма исходного раствора.

Содержание работы

Работа состоит из двух частей. Первая – реферативная, посвящена описанию диагностических свойств минерала. Вторая – практическая. В этой части работы проведены следующие эксперименты.

Первый. Проверяет изменение цвета пламени спиртовой горелки при внесении в неё минерала галит. Изменение цвета описано в литературе и подтверждено практикой.

Второй. Выращивание кристаллов в объёме 100 мл нормально солёного (34 промилле) раствора. Проведён анализ кристаллов, описаны их форма и размер, определён тип соли, показавший наилучшие результаты.

Третий. Выращивание кристаллов в объёме 500 мл такого же раствора. Также определён сорт соли, показавший наилучшие результаты. На основе экспериментов 2 и 3 определена наиболее пригодная соль для практических работ. Ею оказалась «Мозырьсоль» (пищевая, поваренная, экстра). Беларусь, Гомельская область, г. Мозырь.

Оснащение и оборудование, использованные в работе

При проведении исследования нами были отобраны шесть наиболее широко распространённых сортов соли. Кроме этого, применялись аналитические весы, мерные колбы, химическая посуда, спиртовая горелка, фотоаппарат и иное оборудование для осуществления эксперимента.

Выводы

В работе рассмотрены физические свойства галита. Многие из них сравнивались с описанными в различных литературных источниках. Все они подтвердились. За 2017−2019 годы было проведено три эксперимента по выращиванию кристаллов галита, которые дали интересные результаты, описанные выше.

Были изучены вопросы генезиса этого минерала и его практического использования, в том числе на уроках географии в 5 классе при выполнении учениками практической работы по самостоятельному выращиванию кристаллов минерала. Было проанализировано шесть образцов различной соли и установлено, что для практических работ по итогам двух последних экспериментов больше всего пригоден образец № 1 – «Мозырьсоль» (пищевая, поваренная, экстра). Беларусь, Гомельская область, г. Мозырь. Именно эта соль даёт хорошие кристаллы, что, несомненно, увеличит интерес учеников к процессу познания окружающей среды.

Перспективы использования результатов работы

Результаты исследования возможно рекомендовать учителям географии при организации практических работ на уроках в 5-х классах при изучении минералов и горных пород.

Награды/достижения

Школа Ломоносова № 1530 – 1 место.

Конкурс экологических проектов, ГБОУ Школа № 446 – 3 место.

Конкурс проектов и фоторабот учащихся образовательных учреждений «Богатства недр моей страны», Музей истории Земли им. В.И. Вернадского – участник.

XLIII Ежегодный конкурс исследовательских работ учащихся города Москвы «Мы и биосфера» – участник.

(PDF) ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ

Овруцкий А. М., Подолинский В. В. Изучение роста кристаллов нафталина и пара-

дибромбензола в тонких слоях расплавов. — В кн.: Рост кристаллов. Ереван, Изд-во

Ереванск. ун-та, 1975, т. 11, с. 293—298.

Овсиенко Д. Е. Зарождение центров кристаллизации в переохлажденных жидких

металлах. — В кн.: Современные проблемы кристаллографии. М., Наука, 1975,

с.’127—149.

Петров Т. Г. Влияние среды на рост азотнокислого калия из водных растворов.—

Кристаллография, 1964, т. 9, вып. 4, с. 541—545.

Петров Т. Г. Теория информации и проблемы кристаллогенезиса. — В кн.: Про-

цессы роста кристаллов и пленок полупроводников. Новосибирск, 1970, с. 61—72.

Портнов В. Н., Белюстин А. В. Влияние примесей на скорость роста граней

алюмокалиевых квасцов из раствора. — Кристаллография, 1965, т. 10, вып. 3, с. 362—

367. Пунин Ю. О., Ульянова Т. П., Петров Т. Г. Образование макроблочности в кри-

сталлах КС1 при малых пересыщениях. — В кн.: Кристаллография и кри-

сталлохимия. Л., Изд-во ЛГУ, 1973, вып. 2, с. 97—100.

Трейвус Е. Б., Петров Т. Г. Проектирование кристаллических структур с по-

мощью преобразования координат. — Зап. Всесоюз. минерал, о-ва, 1964, ч. 93, сер. 2,

вып. 2, с. 197—203.

Франк Ф. К. Дискуссия. — В кн.: Новые исследования по кристаллографии и

кристаллохимии. М., ИЛ, 1950, сб. 1, с. 140.

Хаджи В. Е. Образование дислокаций в процессе роста кристаллов кварца.—

Минерал, сб. Львовск. геол. о-ва, 1966, № 20, вып. 3, с. 418—423.

Хокарт Р., Матье-Сико А. Ориентированные наросты и стабилизация куби-

ческой (I), тетрагональной (II) и ромбической (III) модификаций нитрата аммония

при обычных температурах. — В кн.: Новые исследования по кристаллографии и

кристаллохимии. М., ИЛ, 1950, сб. 2, с. 28—32.

Чернов А. А., Кузнецов В. А. Кинетика гидротермальной кристаллизации кварца в

различных растворах и гипотеза адсорбционной пленки. — Кристаллография, 1969, т.

14, вып. 5, с. 879—883.

Шабалин К.. В., Инюшкин Г. В. Влияние вращения монокристаллов на скорость

их роста и образование «паразитных» кристалликов. — В кн.: Рост кристаллов. М.,

Наука, 1965, т. 6, с. 385—387.

ЭПР, структура растворов электролитов и электрохимическое генерирование

свободных радикалов / П. А. Загорец, В. И. Ермаков, А. Г.. Атанасянц, В. В. Орлов.

— В кн.: Растворы, расплавы. М., ВИНИТИ, 1975, т. 1, с. 5—63.

Gulzow И. J. Wechselwirkungen zwischen Kristallmorphologie und perma-nenten Sto-

rungen wahrend des Wachstums von Kristallen. — Kristall und Tech-nik, 1966, Bd. 3, H. 1,

S. 411—422.

Peibst H., Noack J. Ober die Wachstumsgeschwindigkeit und Keimbildungs-

hauftigkeit von KG aus der Losung bei hohen Oberschreitungen. — Z. Phys. chem., Leip-

zig, 1962, Bd. 221, N 1/2, S. 115—120.

Stenike V. Losungs- und Wachstumsbehinderung in System KC1 —h30 durch Blocki-

erung mit einer Deckschicht komplexer Cianide. — Z. fur anorg. und allge-meine Chemie,

1962, Bd. 317, H. 3-4, S. 186—203.

К ГЛАВЕ 2

Микроскопический метод изучения фазовых равновесий и кристаллизации / Т. Г.

Петров, Ю. О. Пунин, Е. Б. Трейвус и др. — В кн.: Массовая кристаллизация. М.,

ИРЕА, 1975, вып. 1, с. 9—17.

Review: Crystallisation. — Ind. Eng. Chem., v. 38, N 1, p. 18—19; Warren L., McCa-

be, 1946, v. 40, N 1, p. 11—13; Grove C. S., Gray J. В., 1948, v. 41, p. 22—25; Grove C.

S., Gray J. В., 1949, v. 42, p. 28—31; Grove C. S., Gray J. В., 1950, v. 43, p. 58—62;

Grove C. S., Gray J. В., 1951, v. 44, p. 41—45; Grove C. S., Gray /. В., 1952, v. 45, p. 34—

38; Grove C. S., Gray J. В., 1953, v. 46, p. 75; Grove C. S, Schoen H. M., Palermo I. A.,

1954, v. 47, N 3, pt. II, p. 520—523; Palermo I. A., Grove C. S., Schoen H. M., 1955, v. 48,

N 3, pt. II, p. 486—491; Palermo I. A., Grove C. S., Schoen H. M., 1956, v. 49, p. 470—

475; Palermo 1. A.t Grove C. S., Schoen H. M., 1957, v. 50, p. 430—434; Schoen H. M.,

Grove C. S.t

192

Как вырастить кристалл из соли

Выращивание кристаллов в домашних условиях — процесс очень увлекательный, но достаточно длительный. В этой статье мы расскажем, как вырастить большой и красивый кристалл из обычной поваренной соли.


Как вырастить кристалл из соли

Вырастить кристалл можно из разных солей (с химической точки зрения), но проще всего вырастить кристалл в домашних условиях из обычной поваренной соли (её химическое название хлорид натрия NaCl).
Важное замечание! Не стоит раскрашивать раствор из которого растет ваш кристалл никакими красками. Это лишь все испортит, а кристалл все равно не окрасится.

Процесс выращивания кристалла из соли в домашних условиях не требует каких-то особых знаний и химических реактивов и препаратов. В каждой семье имеется пищевая (поваренная) соль, которую мы употребляем в пищу. Если посмотреть на соль под увеличением, то мы увидим, что она состоит из прозрачных кубиков. Это и есть кристаллы соли. Наша задача состоит лишь в том, чтобы придать красивую форму этим кристаллам.

Выращиваем кристалл из соли в домашних условиях

Перейдем непосредственно к выращиванию кристалла из соли. Для начала сделаем раствор соли. Для этого налейте воды (лучше дистиллированной) в любую небольшую ёмкость и поставьте его в емкость побольше , в которой также находится вода, но теплая, градусов 50-60. Такую температуру легко выставить на некоторых моделях электрических чайников. Тем, у кого такого чудо-чайника нет, можно порекомендовать смешать одну часть необходимого объема только что вскипевшей воды и две части воды комнатной температуры. Это и будет примерно 50-60 градусов. Затем насыпаем соль в маленькую емкость и, помешав, оставляем минут на 5. За это время емкость с водой нагреется, а соль полностью растворится. Затем добавляем еще соли, снова перемешиваем и оставляем до полного растворения. Эту процедуру нужно продолжать до тех пор пока соль не перестанет растворяться в воде. То, что мы получили называется насыщенный раствор соли. Осторожно переливаем насыщенный раствор в такую же по объему емкость. Следите за тем, чтобы нерастворившаяся соль не попала в новую емкость.
Теперь в пакете с солью выберите кристаллик покрупнее и осторожно положите на дно емкости с насыщенным солевым раствором. Основная работа закончена — теперь только ждать! Через пару дней вы заметите рост кристалла, и наш кристалл с каждым днем будет все больше и больше увеличиваться!

Совет! Чтобы убыстрить процесс, через несколько дней достаньте увеличившийся кристалл из раствора. Приготовьте насыщенный раствор соли заново и опустите туда наш кристалл. Так он будет расти гораздо быстрее!

Вот так просто можно вырастить кристалл из соли в домашних условиях. Присылайте фото своих кристаллов нам, а мы с удовольствием опубликуем их на страницах нашего сайта Задачи по химии.

2016 ноябрь_МБОУ г. Мурманска СОШ № 45 Никитина Н.В.Проект «Выращивание кристаллов»

Проект «Выращивание кристаллов»

 

Актуальность.

В последнее время появилось много интересных интеллектуальных игр «Вырасти кристаллы», «Юный химик», «Домашняя лаборатория». Это дает возможность познавать удивительный мир химических веществ. Мы решили не просто вырастить кристаллы, но и изучить, как на это будут влиять температура воздуха и освещенность, температура раствора.

Данные нашего проекта можно использовать на уроках окружающего мира и химии.

Цель проекта:

Научить учащихся выращивать кристаллы из поваренной соли, сахара, сульфат меди CUSO4 (вещество ядовито), дигидрофосфата аммония NH 4H 2PO4.

Задачи проекта:

  1. Познакомить учащихся с методикой выращивания кристаллов разных веществ.
  2. Учить учащихся фиксировать данные эксперимента в дневнике наблюдений.
  3. Учить анализировать и систематизировать полученных данные опытов, делать выводы и умозаключения.

Объект: поваренная соль, сахар, сульфат меди CUSO4 (вещество ядовито). Оборудование: перчатки, чашки (одноразовая посуда для выращивания кристаллов), мерная ложка,  деревянные палочки, ложка для размешивания.

Внимание! При попадании реактивов на кожу или в глаза немедленно промойте их проточной водой!

 

Ход работы

  1. Рассказ учителя.

Выращивание кристаллов в домашних условиях разными способами.

Раствор – это жидкость с растворившимся в воде каким-либо веществом. У каждого вещества есть свой предел растворимости в воде — раствор, вместивший в себя максимально возможное количество  растворяемого вещества, называется насыщенным раствором. Именно из таких растворов и получают кристаллы.   

Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Выращивать кристаллы можно, например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят, выпадают в осадок.

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.

  1. Методика выращивания кристаллов из поваренной соли.

Возьмите стакан горячей воды (желательно дистиллированной) и добавьте 5-6 столовых ложек соли и перемешайте до полного растворения. Затем добавьте ещё 2-3 мерные ложки соли и растворите её. Повторяйте этот этап до тех пор, пока  соль перестанет растворяться и будет оседать на дно.  Насыщенный раствор соли переливают в чистую емкость. На нитку выбираем и привязываем 3-4 крупных кристалла соли. К деревянной палочке привязать нитку с кристаллами соли и опустить в насыщенный раствор. Емкость закрыть сверху бумагой, чтобы не попадала пыль. Раствор оставляем на несколько дней, пока не вырастут кристаллы.

  1. Методика выращивания кристаллов сахара.

В четверти стакана горячей воды растворите 3 столовых ложки сахара. Это сахарный сироп. Возьмите деревянные палочки (по количеству детей). Обмакните палочки в сахарный сироп, затем обваляйте в сахаре (оставьте место для  «ручки»). Дайте заготовкам просохнуть. Через 3 часа заготовки будут готовы. Затем готовим насыщенный раствор. В стакан горячей воды добавить 1,5 стакана сахарного песку и размешать до полного растворения. Можно добавить красители. Тогда кристаллы будут цветными. Опустим палочки с кристаллами сахара в раствор и закрепим их. Оставим раствор на несколько дней.

  1. Методика выращивания кристаллов сульфат меди CUSO4.

Медный купорос продаётся в хозяйственных магазинах. Для выращивания нужно использовать только дистиллированную воду. Продается в автомагазинах, аптеках. Работать можно только в защитных перчатках. Вещество ядовито. При попадании на кожу, следует промыть водой. В стакан теплой воды  добавляем мерные ложки медного купороса и размешиваем для полного растворения. Привязываем пуговицу к нитке. На ней будет расти кристалл. Опускаем нитку в стакан с раствором и оставляем на несколько дней.

  1. Работа с дневником наблюдений.

Каждый день учащиеся осматривают нитки с «затравками» для роста кристаллов. Затравки сдвигать нельзя. Линейкой аккуратно измеряют через стекло стакана размер кристаллов и фиксируют в дневнике наблюдений. Наблюдения следует проводить в одно и то же время.

Дневник наблюдений

Дата

Поваренная соль

Сахар

Сульфат меди CUSO4

Примечание

 

 

 

 

 

Выводы: ….

 

Кристаллы сульфата меди CUSO4

 

Кристаллы поваренной соли

 

 

 

Кристаллы сахара

 

 

Проект можно преобразовать в научно-исследовательскую работу, если изменять условия выращивания кристаллов: освещенность, температуру раствора, температуру воздуха, концентрация раствора и т.д.

Выводы:

1.Научились проводить опыты с химическими веществами согласно инструкции учителя.

2. Ученики научились выращивать кристаллы и фиксировать полученные данные в дневнике наблюдений.

3. Учились анализировать и систематизировать полученные данные.

Как вырастить кристаллы из соли или сахара

Продолжаем серию статей, посвященную выращиванию кристаллов. У нас можно купить все, что нужно для их выращивания: посуду, фильтры, перчатки и, конечно, же химические реактивы. В блоге уже есть полезные советы тем, кто начинает выращивать кристаллы дома. Сегодня расскажем о том, как вырастить кристаллы из самых доступных «реагентов» — соли и сахара. В следующих статьях поделимся способами выращивания кристаллов из медного купороса и других химических соединений.

Что нужно для выращивания кристаллов из соли и сахара

— сам исходный материал, то есть соль или сахар
— стакан или подобная емкость, кастрюлька
— дистиллированная или просто чистая вода
— нитка или леска
— карандаш или палочка для подвешивания кристалла
— опционально: пищевой краситель, лак — любой прозрачный, подходит и лак для ногтей.

Закрепление затравки

Кристалл-затравка, в нашем случае это выбранный из пачки кристаллик сахара или соли, обвязываем тонкой ниткой, волосом или леской. Другой конец нитки привязываем к карандашу или палочке, которую положим на емкость с растущим кристаллом. Вращая карандаш или палочку, регулируем длину нити так, чтобы затравка располагалась примерно посередине раствора.

Примечание: найти в пачке крупный кристалл сахара бывает затруднительно, поэтому в качестве затравки можно использовать кусочек кускового сахара. Еще можно использовать кусочек леденца: смочить его, обвалять в сахаре-песке и дать высохнуть, после чего использовать как затравку.

Кристалл из сахара, процесс изготовления

Вскипятите воду в кастрюльке. Убавьте огонь и начинайте засыпать в воду сахар, постоянно помешивая, пока сахар не перестанет растворяться. Примерное соотношение воды и сахара будет 1:3. Снимите сироп с огня и дайте немного остыть. Поместите в него затравку. Желательно, чтобы раствор с затравкой не остывал быстро — это вызывает рост кристаллов неправильной формы. Довольно большой, несколько сантиметров длиной и шириной кристалл вырастет уже через несколько дней.

Если вы хотите получить кристалл большего размера, просто долейте в емкость с ним еще сахарного сиропа.

Можно вырастить разноцветные сахарные кристаллы, для этого в сироп перед опусканием в него затравки добавьте немного пищевого красителя.

Кристалл из соли

Лучше всего для него подходит каменная соль. Морскую соль тоже можно использовать, а вот йодированная — не лучший выбор, так как кристалл из нее будет расти очень долго. В случае же с «обычной» солью кристалл вырастает на 2-3 см, в самой длинной части, за месяц.

Выращивание солевого кристалла почти не отличается от выращивания кристалла из сахара, только перед опусканием затравки в раствор его желательно профильтровать через специальную бумагу или просто через вату или несколько слоев марли. Краситель в раствор лучше не добавлять.

Кристалл со множеством граней и «ростков» получится, если поставить емкость с раствором в теплое место. Один большой кристалл можно попробовать получить, если готовить солевой раствор из воды комнатной температуры и проводить выращивание в холодном месте. В любом случае емкость с кристаллом в процессе роста лучше не двигать, это приведет к нарушению его формы.

Готовый солевой кристалл нельзя красить акварелью или гуашью, но можно покрасить, например, цветным лаком для ногтей.

Финишная обработка солевого или сахарного кристалла

Обязательно покройте кристалл прозрачным лаком — это сделает его водостойким, придаст красивый блеск и поможет сохранить на долгий срок. Вы можете использовать получившиеся кристаллы в дизайне интерьера, мы даем несколько идей, как сделать это просто и со вкусом.

В следующих статьях мы обязательно расскажем, как вырастить более необычные кристаллы из медного купороса и других реактивов — это тоже не сложно, а результаты бывают весьма впечатляющими.

Математики рассчитали, как вырастить кристаллы с заданными свойствами

Это крайне полезно в решении прикладных задач: в биологии, промышленности, материаловедении. К примеру, для выращивания синтетических драгоценных камней или преобразователей света для установки управляемого термоядерного синтеза; для формирования требуемых свойств высокопрочных сталей. Кроме того, модель можно использовать в биомедицинских приложениях: например, при синтезе инсулина, гемоглобина или белков.

Исследование поддержал Российский научный фонд («Кинетика фазовых переходов в метастабильных системах: нуклеация и рост кристаллов с приложениями к кристаллизации биохимических соединений​»; 18-19-00008). Одни из последних результатов представлены в Physics Letters A.

«Формулы новые, они обобщают произвольные законы роста, произвольные частоты нуклеации, произвольное начальное распределение кристаллов в системе, — перечисляет руководитель гранта и лаборатории Дмитрий Александров. — Мы описали динамический процесс выращивания кристаллов в пересыщенных растворах. Нашли одну из главных характеристик процесса — функцию распределения частиц по размерам в зависимости от момента времени, что позволяет определить, сколько кристаллов конкретного размера существует в системе в каждый момент времени».

Рост кристаллов математики рассчитали для промежуточной стадии. Всего стадии три. Начальная — когда образуется большое количество жизнеспособных ядер небольших размеров, расположенных далеко друг от друга. Вторая — промежуточная стадия — это быстрый рост уже существующих частиц и зарождение новых; по сути, процесс роста кристалла. Заключительная стадия наступает, когда ядра достигают макроскопических размеров, и процесс зарождения новых частиц останавливается; иными словами, кристаллы практически не растут.

«В кристаллизаторах — установках по выращиванию кристаллов — как правило, процесс протекает на промежуточной стадии. Берут раствор, добавляют туда примесь, кристаллики растут, забирая на себя пересыщение. Их отводят и затем снова добавляют примесь и так далее. Примерно так же растут кристаллы в пещерах, — рассказывает Дмитрий Александров. — При выращивании кристаллов в лабораторных условиях важно, чтобы гранулы кристалла формировались определенного размера и с заданными свойствами. Рассчитать это можно с помощью нашей модели».

В планах математиков — обобщить теорию нуклеации и роста кристаллов в бинарных расплавах, когда усложняется математическая модель процесса (дополнительно учитывается массоперенос растворенного в расплаве примесного компонента). Кроме того, планируется сформулировать более сложную постановку задачи и разработать методы ее решения.

В группу исследователей входят сотрудники лаборатории многомасштабного математического моделирования и кафедры теоретической и математической физики ИЕНиМ УрФУ.

растущих кристаллов | Центр наномасштабных исследований

Выращивание кристаллов Задайте себе вопрос…

Вы когда-нибудь задумывались, как выглядят атомы в материалах вокруг вас? Все они выстроены в аккуратные ряды или складываются вместе в классный узор? Как мы можем узнать, нет ли у нас сверхмощного микроскопа?

Один из способов узнать, как устроены атомы, — это выращивать кристаллы вместе с материалом. Для выращивания кристаллов можно использовать многие повседневные материалы, такие как сахар и соль.Кристаллы — это просто структура, в которой все атомы идеально расположены в атомном масштабе. В масштабе, который мы видим, это превращается в очень плавные линии и уникальные формы. Например, если атомы образуют куб с прямыми столбцами и рядами (как каменная соль), полученный кристалл будет кубом с гладкими сторонами.

В этом упражнении вы вырастите несколько разных типов кристаллов из повседневных материалов. Затем вы понаблюдаете за формой кристаллов и используете их, чтобы представить себе, как могут быть расположены атомы.Это занятие может занять до пары недель и идеально подойдет для проекта научной выставки!

Материалы
  • Вода дистиллированная
  • Мелкие тарелки или блюдца
  • Кастрюля для кипятка
  • Ложка для перемешивания
  • 2 прозрачных стакана для питья
  • Пищевой краситель (по желанию)
Материалы для кристаллов (все это не нужно)
  • Соль Эпсома
  • Соль поваренная (неионизированная)
  • Квасцы (находятся в разделе специй)
  • Сода стиральная *
  • Borax

* Стиральная сода находится в прачечной некоторых продуктовых магазинов. В национальных сетевых магазинах его обычно нет, но во многих местных магазинах он есть. Вы можете позвонить по телефону 1-800-524-1328 и узнать, в каких магазинах вашего района можно найти стиральную соду.

Безопасность

Будьте осторожны при кипячении воды. Деятельность Во-первых, вам нужно немного узнать об условиях выращивания кристаллов и почему они растут. Это позволит вам вносить свои собственные изменения в процесс, чтобы получить лучшие кристаллы. Изготовление кристаллов начинается с насыщенного раствора .Это просто раствор, который больше не может удерживать материал. Например, если вы делаете насыщенный раствор соленой воды, вы должны добавлять соль в воду до тех пор, пока она не перестанет растворяться. В конце концов соль начнет скапливаться на дне емкости, потому что вода больше не может удерживать соль.

Кристаллы растут, когда раствор становится перенасыщенным , что означает, что в воде растворено слишком много соли. Дополнительная соль (или другой материал) принимает форму кристаллов.Чтобы получить перенасыщенный раствор, вы можете либо охладить его, либо дать воде испариться.

Для начала сделайте несколько кристаллов английской соли. Их легко выращивать, и через пару часов вы начнете видеть кристаллы. Начните с одной чашки теплой дистиллированной воды (не кипящей). Добавьте ложкой соли Эпсома и помешивая, пока она не растворится. Продолжайте делать это до тех пор, пока не перестанет растворяться больше английской соли (вероятно, это будет около одной чашки). Оставьте смесь на пару минут, пока вся нерастворенная соль не окажется на дне емкости.Медленно слейте раствор в неглубокую миску, но прекратите выливание, прежде чем дойдете до нерастворенной соли. Поставить миску в холодильник на 3 часа. Вы должны увидеть, как некоторые кристаллы начинают расти. На что они похожи? Какой они формы и цвета? Вы только что сделали кристаллы методом охлаждения.

Затем сделайте несколько кристаллов квасцов методом испарения. Опять же, запивая горячей дистиллированной водой. Начните с небольшого количества, подойдет от ¼ до ½ чашки. Начните добавлять квасцы ложкой и помешивая, пока они не растворится.Выполните тот же метод, что и выше, чтобы сделать перенасыщенный раствор и слить раствор, оставив нерастворенные кристаллы. Для выращивания кристаллов используйте маленькое блюдце или тарелку. Это обеспечит максимальную площадь поверхности для имеющегося у вас объема раствора, увеличивая скорость испарения. Дайте ему постоять (не в холодильнике) пару дней. Вы можете увидеть маленькие кристаллы примерно через час после охлаждения раствора, но если нет, не волнуйтесь! Вы увидите, как хрустальный сад начинает расти в течение дня.Осмотрите свои кристаллы. Какой они формы? Насколько велик твой самый большой? Самый маленький? Сколько времени понадобилось для образования первых кристаллов?

Используйте метод испарения, используемый для получения кристаллов квасцов с поваренной солью, сахаром, стиральной содой и бурой. Кристаллы, изображенные справа, представляют собой кристаллы поваренной соли. Иметь терпение! Некоторые материалы могут не образовывать кристаллы пару дней или даже неделю! Вы можете добавить в раствор пищевой краситель, если хотите разноцветные кристаллы. Используйте приведенную ниже таблицу (см. PDF), чтобы записать свои наблюдения.

Зная, что соль имеет кубическую атомную структуру (прямые строки и столбцы), и видя получающиеся кристаллы, которые она формирует, можете ли вы догадаться, каковы атомные структуры других веществ, глядя на кристаллы? Вырастив кристаллы и угадав, как могут выглядеть атомные структуры, зайдите в Интернет и поищите их! Насколько близко вы были?

Расширение деятельности

Попробуйте использовать один из больших кристаллов из ваших садов кристаллов в качестве затравки, чтобы вырастить один большой кристалл! Для этого выберите в своем саду один из лучших кристаллов.Например, если вы используете поваренную соль, выберите большой кристалл идеально квадратной формы. Привяжите этот кристалл к концу нейлоновой веревки или лески. Сделайте насыщенный раствор, как описано выше, и налейте его в высокий стакан для питья или стеклянную банку. Другой конец веревки привяжите к карандашу и приложите карандаш к верхней части стакана так, чтобы затравочный кристалл висел в растворе. Подождите пару дней или недель. A

с раствор становится перенасыщенным, когда вода испаряется, дополнительные молекулы соли добавляются к существующему затравочному кристаллу, и он будет расти! Возможно, вам придется повторить этот процесс, если ваш кристалл перестанет расти, чтобы получить очень большие кристаллы!

Попробуйте поэкспериментировать с процессом для каждого материала.Что произойдет, если вы воспользуетесь более горячей или прохладной водой? Получатся ли кристаллы большего или меньшего размера, если поставить перед испарительной чашей вентилятор (ускорение испарения)? Какие еще переменные вы можете изменить? Запишите всю свою работу.

Сводка

Чтобы вырастить кристаллы, вы должны начать с насыщенного раствора. Когда раствор охлаждается или испаряется, он становится перенасыщенным, что приводит к образованию кристаллов. По мере того, как кристаллы образуются, атомы имеют определенное расположение, в которое они будут оседать.Глядя на более крупный кристалл, вы можете понять, как атомы расположены в атомном масштабе. Используя затравочный кристалл, вы можете выращивать довольно большие кристаллы, поскольку раствор становится перенасыщенным.

Как образуются кристаллы? | Специалист по янтарю

Кристаллы бывают самых красивых форм и цветов, но как они формируются? А какой самый большой кристалл из когда-либо найденных? Заглянем в удивительный мир кристаллографии.

Содержание

Резервное копирование

Определение кристаллов

Прежде чем мы углубимся в чудесный мир кристаллов, мы сначала дадим определение того, что такое кристалл: кристалл — это твердый материал, компоненты которого, такие как атомы, молекулы или ионы, расположены в высокоупорядоченной структуре, образуя кристаллическая решетка, простирающаяся во всех направлениях. Многие кристаллы характеризуются геометрической формой, состоящей из плоских поверхностей с определенной характерной ориентацией.

Резервное копирование

Кристаллография

Научное изучение кристаллов и их образования известно как кристаллография. Процесс образования кристаллов с помощью механизмов роста кристаллов называется кристаллизацией или коагуляцией. Слово кристалл происходит от древнегреческого слова κρύσταλλος (krustallos), что означает и «лед», и «кристалл».

Резервное копирование

Повторение узоров

Большинство минералов находится в кристаллической форме. Каждый кристалл имеет упорядоченный внутренний атомный узор с особым способом закрепления новых атомов в этом узоре и повторения его снова и снова. Форма кристаллов может значительно различаться. Представьте, например, куб (например, пирит) или шестиугольник (например, снежинку). Эти формы отражают внутреннее расположение атомов. По мере роста кристаллов различия в температуре и химическом составе вызывают удивительные вариации.Поэтому кристаллы популярны в ювелирных изделиях.

Резервное копирование

Идеальные кристаллы

Кристаллы идеальной формы встречаются редко. Для идеального роста геометрической формы и плоских поверхностей кристаллам также необходимы идеальные условия для выращивания. Когда, например, много разных кристаллов растут близко друг к другу, они образуют своего рода сплавленную массу без образования кристаллов. Так обстоит дело с такими камнями, как гранит, который состоит из множества мелких минеральных кристаллов.Чтобы превратиться в идеальный кристалл, ему нужно много места без конкуренции.

Резервное копирование

Красивые цвета

Внутреннее расположение атомов определяет химические и физические свойства минералов, включая их цвет. Однако свет и излучение могут влиять на это, что может привести к разнообразию цветов. Многие минералы бесцветны в чистом виде, когда излучение или свет придают цвет кристаллу.Кварц в чистом виде бесцветен, но бывает разных цветов. От розового, желтого и коричневого до темно-фиолетового аметиста и их комбинаций. В бесцветном состоянии кварц напоминает лед. Древние греки считали, что прозрачный кварц — это замороженный лед, который не может таять. Самый красочный минерал — флюорит. Эти кристаллы также бесцветны в чистом виде, но сильно реагируют на свет и излучение в процессе своего роста. В некоторых кристаллах можно найти цветные полосы, которые указывают на изменение условий освещения во время формирования.

Резервное копирование

Растущие кристаллы

Ученые обычно описывают кристаллы как «растущие», даже если они не живые. В подземных полостях кристаллы растут через атомы, которые соединяются в регулярные трехмерные узоры. Каждый кристалл начинается с малого и растет по мере добавления новых атомов. Многие из них растут в воде, богатой растворенными минералами. Однако это не условие, кристаллы также могут расти из расплавленной породы или даже из паров. Под воздействием температуры и давления атомы объединяются, образуя удивительные формы кристаллов.Именно это разнообразие и совершенство формы и симметрии веками привлекали ученых к изучению минералов.

Резервное копирование

Симметрия

Симметрия — это регулярный повторяющийся узор деталей, который встречается в природе повсюду. Представьте крылья бабочки, семена и листья подсолнуха или узор снежинки. Минералы не исключение. В кристаллах форма определяется повторяющимися атомными узорами и отражает «грань» кристалла.Вы часто видите характерную симметрию кристалла невооруженным глазом, но если кристалл очень маленький, то лупа или увеличительное стекло — удобный инструмент. Распознать симметричные узоры в кристаллах сложно, но опыт помогает. Чем больше кристаллов вы увидите, тем лучше сможете распознать симметрию. Однако иногда кристалл имеет далеко не идеальную форму и его сложно классифицировать даже специалистам. Поэтому в науке кристаллы определяются по расположению атомов, а не по внешнему виду.

Резервное копирование

Особые свойства кристаллов кварца

Если сжать кристалл кварца, он генерирует небольшой электрический ток. Давление на поверхность кристалла заставляет ионы в кристалле менять положение, нарушая баланс и превращая кристалл в крошечную батарею. Это явление известно как пьезоэлектрический эффект. Это также работает и наоборот, когда на кристалл кварца подается электрический ток, чтобы он изгибался.Кварцевые часы используют это явление для точного отображения времени.

Резервное копирование

Примеси

Во время образования кристалла могут возникать примеси, что означает, что в кристалле присутствует атом «неправильного» типа. Например, идеальный алмаз должен содержать только атомы углерода, но он также может содержать несколько атомов бора. Эти примеси меняют цвет алмаза на голубой. То же самое и с кристаллом корунда. Тип примеси, присутствующей во время роста кристалла, определяет, говорим ли мы о рубине или сапфире.

Резервное копирование

Самые большие кристаллы в мире

Самые большие кристаллы в мире расположены на 300 метров ниже мексиканского городка Найка. В 2000 году здесь была обнаружена полость размером 10 на 30 метров. Кристаллы селенита, которые здесь встречаются, огромны. Самый большой кристалл имеет длину 12 метров и диаметр 4 метра! Температура постоянно около 58 градусов. Без специального оборудования человек не продержится более 10 минут.Было подсчитано, что возраст кристаллов составляет около 500 000 лет. С помощью специальных насосов полость сохраняется сухой от воды для дальнейшего изучения.

Резервное копирование

растущих качественных кристаллов — Химический факультет Массачусетского технологического института

Согласно старому правилу Garbage In = Garbage Out , кристаллическая структура хороша ровно настолько, насколько хорош кристалл, используемый для сбора данных. Поэтому стоит потратить время на улучшение качества ваших кристаллов.Несмотря на то, что выращивание кристаллов — это больше искусство, чем наука, и удача является важным фактором, есть кое-что, что нужно делать, а кое-чего не делать. В следующих параграфах упоминаются некоторые из наиболее важных. Сначала немного теоретических основ о кристаллизации.

Насыщенность и пересыщение

Теоретически кристаллизация должна начинаться, когда концентрация соединения в растворителе выше, чем произведение растворимости этого соединения. Однако обычно кристаллизация кинетически затруднена, и кристаллы растут только из перенасыщенных растворов.Есть несколько способов достичь этого метастабильного состояния перенасыщения.

Самый простой — это увеличить концентрацию путем испарения растворителя до тех пор, пока не начнется кристаллизация. Этого можно добиться, не закрывая крышку пробирки или колбы очень плотно, а просто подождав. Многие кристаллы получают из трубок ЯМР. Пробирки для ЯМР обычно закрываются этой маленькой цветной заглушкой в ​​форме бейсболки, которая не слишком тугая. Если его забыть в холодильнике или на лабораторном столе на несколько месяцев, растворитель медленно испаряется из трубки ЯМР, раствор сначала зашивается, затем становится перенасыщенным, и кристаллы растут.

Другой способ получения перенасыщенного раствора заключается в том, что многие соединения лучше растворяются в горячих растворителях, чем в холодных. Горячий раствор, который почти насыщен, может давать кристаллы при комнатной температуре или, при необходимости, ниже. Однако кисты, которые растут при более высокой температуре, часто сдваиваются или демонстрируют статическое расстройство.

Другой способ перенасыщения, часто лучший способ выращивания качественных кристаллов, — это использование бинарных систем растворителей.Вам нужны две жидкости, которые хорошо смешиваются, и ваше соединение должно быть растворимо только в одной из них. Жидкость, в которой растворяется ваше соединение, называется растворителем, другая жидкость — осадителем. Поскольку ваше соединение менее растворимо в смеси двух жидкостей, вы можете выращивать кристаллы, медленно смешивая (не слишком) концентрированный раствор вашего соединения с осадителем. Это может происходить как диффузия жидкость-жидкость, диффузия в газовой фазе или через мембрану (диализ).

Зарождение

Кристаллизации предшествует зародышеобразование, которое происходит либо спонтанно, либо вызвано вибрацией или частицами.Если зародышеобразование начнется слишком быстро, вырастет слишком много слишком мелких кристаллов. На рисунке ниже показана диаграмма равновесия кристаллизации из раствора. Для дифрактонного эксперимента вам понадобится не более одного хорошего монокристалла. Лучший способ вырастить несколько хороших кристаллов, в отличие от большого количества плохих, — это медленно изменять концентрацию в области зародышеобразования, не углубляясь в нее. Образование зародышей (не слишком много) и начальная кристаллизация снизят концентрацию и вернут раствор в область перенасыщения.Здесь растут существующие кристаллы, но не образуются новые зародыши. Вы хотите, чтобы ваша система оставалась там. Это означает, что все изменения в вашей системе должны быть медленными.

Размер Имеет значение

Кристаллы дифракционного качества должны быть относительно большими. Может быть, не совсем в масштабе обручального кольца, но от 0,1 до 0,3 мм в каждом измерении — хорошее число. Чтобы вырастить большие кристаллы, важно избегать большого количества центров зародышеобразования (см. Выше). Кристаллы, которые растут медленнее, обычно больше.Для кристаллов, которые были выращены путем медленного охлаждения растворителя: обычно это улучшает качество и размер кристаллов, если раствор медленно нагревают до тех пор, пока почти все кристаллы не растворятся снова, а затем очень медленно охлаждают во второй раз. Это может уменьшить количество получаемых кристаллов и обычно улучшает качество и размер.

Я зря потратил время, теперь время тратит меня зря

Хороший кристалл растет медленно. Хорошие временные рамки для эксперимента по кристаллизации составляют от двух до семи дней.Кристаллы, которые растут в течение нескольких минут, обычно не дифрагируют так хорошо, как могли бы.

Методы кристаллизации

Медленное испарение

Как упоминалось выше, это простейший метод выращивания кристаллов. Приготовьте почти насыщенный раствор вашего соединения в подходящем растворителе, переложите по крайней мере пару миллилитров в чистый контейнер, в идеале с большой поверхностью, и накройте. Однако не накрывайте его слишком плотно (алюминиевая фольга с несколькими перфорациями, похоже, подойдет очень хорошо), так как вы хотите, чтобы растворитель испарился в течение следующих дней.Отложите контейнер в сторону и как можно меньше мешайте эксперименту (помните: вибрация может вызвать зародышеобразование).

  • Преимущества: Easy.
  • Недостатки: Требуется много материала, начинается с (почти) насыщенного раствора, что может привести к слишком сильному зародышеобразованию, что не очень хорошо для чувствительных к воздуху соединений.

Медленное охлаждение

Приготовьте почти насыщенный раствор вашего соединения с температурой кипения выбранного вами растворителя или близкой к ней. Перелейте раствор в чистую емкость и накройте. Поместите емкость в тепловую баню примерно такой же температуры и дайте медленно остыть. Дьюар с горячей водой часто помогает. Разновидностью этого метода является приготовление насыщенного раствора комнатной температуры и установка емкости в холодное место. Например. THF остается жидким при -80 ° C, что позволяет выращивать кристаллы в бане с сухим льдом и ацетоном (или в морозильной камере -80 ° C).

  • Преимущества: Легко, лучше всего работает с только умеренно растворимыми веществами.
  • Недостатки: Требуется много материала, начинается с насыщенного раствора (слишком много мелких кристаллов), обычно происходит при высокой температуре, что может привести к образованию неупорядоченных или двойниковых кристаллов.

Диффузия пара

Для этого метода вам понадобится бинарная система растворителей. Выберите две жидкости, которые хорошо смешиваются. Ваше соединение должно быть относительно хорошо растворимым в жидкости с более высокой точкой кипения — мы называем эту жидкость растворителем — и настолько хорошо, насколько хорошо растворяться в жидкости с более низкой температурой кипения, которую мы называем осадителем .Приготовьте раствор вашего компунда в небольшом открытом контейнере. Поместите эту емкость в емкость большего размера, содержащую осадок, и хорошо закройте внешнюю емкость. Со временем более летучий осадитель будет диффундировать по газовой фазе в растворитель, что приведет к перенасыщению, зародышеобразованию и, если все пойдет хорошо, к окончательной кристаллизации. Вы можете регулировать скорость диффузии, изменяя температуру.

  • Преимущества: Хорошо работает с небольшими количествами, обычно дает хорошие кристаллы, параметры легко контролировать.
  • Недостатки: Не все так просто, найти два подходящих растворителя может быть сложно.

Диффузия жидкость-жидкость

Как и в случае метода диффузии паров, вам потребуется бинарная система растворителей. В этом случае точки кипения не имеют большого значения, но удельные плотности двух жидкостей должны быть разными. Приготовьте концентрированный раствор вашего компаунда в растворителе и приготовьте осадитель. Перенесите небольшой объем жидкости, имеющей более высокую удельную плотность, в узкую емкость и аккуратно залейте его другой жидкостью.Лучше всего это работает со шприцем и иглой для подкожных инъекций. Со временем два растворителя смешаются, и, если вам повезет, образуются кристаллы. Один из вариантов этого метода — заморозить нижний слой перед добавлением второй жидкости. Это значительно упрощает получение четкого разделения между двумя слоями.

  • Преимущества: Хорошо работает с небольшими количествами, параметры легко контролировать.
  • Недостатки: Подобрать два подходящих растворителя может быть непросто.

Сублимация

Сублимация не должна быть предпочтительным методом выращивания кристаллов дифракционного качества. Сублимация обычно происходит при относительно высоких температурах, а это означает, что при образовании кристаллов в системе требуется много энергии. При высокой температуре различия между двумя одинаковыми ориентациями молекул могут стать незначительными, что приводит к двойниковому или статически неупорядоченному кристаллу. Кроме того, кристаллы обычно растут слишком быстро, когда их получают сублимацией, что также может способствовать сплетению или беспорядку.

Конвекция

Хотя несколько экзотическая конвекция может быть хорошим методом выращивания кристаллов высокого качества. Создание температурного градиента в сосуде для кристаллизации путем охлаждения или нагрева его части приводит к медленному и устойчивому потоку в жидкой фазе. Идея состоит в том, что больше вещества растворяется в более горячей части емкости, перемещается в более холодную область, где начинает кристаллизоваться. Кристаллы движутся с потоком, попадая в зону гудка, где полностью или частично растворяются.Те, которые растворяются лишь частично, вырастут в своем следующем путешествии из теплого в холодное и обратно в теплое. Несколько сотен раундов могут дать кристалл очень хорошего дифракционного качества. Скорость в сосуде пропорциональна градиенту тепла, который не должен быть слишком большим, поскольку слишком быстрая конвекция не оставляет достаточно времени для зародышеобразования.

Имитируя конструкцию Дэвида Уоткина (Watkin, DJ, J. Appl. Cryst. (1972), 5, 250.), Чак Барнс придумал следующую идею: «Отрежьте кончик пипетки Пастера примерно на один см выше ее начала. сужающейся части, а затем термосваривайте меньший конец, вы получаете хороший дешевый пузырек для градиента температуры.Поместите суспензию вашего материала в относительно слабый растворитель во флакон и центрифуги, чтобы набить нерастворенный материал в наконечник. После центрифугирования в наконечнике находится твердый осадок (~ 5 мм), покрытый чистым «плохим» растворителем. Закройте флакон тефлоновой лентой и парафильмом. Я делаю нагреватель из керамических резисторов цилиндрической формы, которые обычно можно купить в магазине электроники. Я нашел несколько зеленых на 100 Ом, они хорошего размера. Поместите только кончик флакона с твердой гранулой в нагреватель так, чтобы флакон находился под углом ~ 45 градусов от вертикали.Подайте напряжение, чтобы получить на резисторе около 50 ° C, и у вас будет хороший температурный градиент в пробирке. Если повезет, вы получите кристаллы, растущие во флаконе. Кажется важным убедиться, что у вас есть хороший температурный градиент во флаконе. Если повезет, вы получите кристаллы, растущие во флаконе. Кажется важным убедиться, что весь аморфный материал упакован … нет порошка там, где вы хотите, чтобы кристаллы росли ». Чак добавляет об этом методе: «Временами он давал мне превосходные кристаллы, а иногда давал превосходные кристаллы (меньший разброс мозаики), даже когда кристаллы были получены от испарения.”

Как обращаться со своими кристаллами, когда они у вас есть

Прежде всего: НИКОГДА не удаляйте растворитель ! Часто молекулы растворителя совместно кристаллизуются с вашим соединением, что делает их неотъемлемой частью кристаллической решетки. При удалении маточного раствора из кристаллов кристаллы подвергаются воздействию воздуха (или любого другого газа, который есть в перчаточном ящике), а молекулы летучих растворителей медленно испаряются из кристаллической решетки, оставляя пустые отверстия. Очень маленькие отверстия снижают максимальное разрешение, на которое дифрактирует кристалл, большие отверстия разрушают кристалл.

Всегда рекомендуется не менять условия окружающей среды для ваших кристаллов слишком часто. По возможности оставьте их в покое.

Наука о растворимости: как вырастить лучшие кристаллы

Ключевые концепции
Химия
Растворимость
Насыщенность
Кристаллы
Очищение

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, как делают кристаллы? Кристаллы бывают разных форм и размеров.Однако самые чистые и чистые кристаллы обычно становятся самыми крупными. В этом упражнении вы сравните размер и форму кристаллов, выращенных при разных температурах. С помощью воды и буры, бытового чистящего средства, вы можете открыть для себя метод выращивания больших чистых кристаллов!

Фон
Химические реакции постоянно происходят вокруг вас — и внутри вас. Например, химическая реакция может превратить металл в красновато-коричневую ржавчину (железо в металле реагирует с кислородом воздуха или воды, и конечный продукт — это то, что мы называем ржавчиной).Химики проводят химические реакции, чтобы преобразовать одно химическое соединение в другое. Иногда, когда образуется несколько продуктов, химик может захотеть отделить одно соединение от других. Один из способов сделать это — использовать процесс, называемый перекристаллизацией, когда раствор соединений можно растворить в горячей воде, а затем охладить. По мере охлаждения одно вещество кристаллизуется (становится кристаллами) и может быть удалено из остальной жидкости, содержащей другое соединение.

Почему при остывании смеси появляются кристаллы? Это связано с растворимостью или наибольшим количеством чего-либо, что может быть растворено в чем-то еще, например, растворение порошкового чистящего средства, Borax, в воде. Растворимость большинства твердых веществ увеличивается с температурой. Другими словами, в горячей воде можно растворить больше буры, чем в холодной. Таким образом, если горячая насыщенная смесь охлаждается, буры больше, чем может содержаться в более холодной воде, и поэтому бура может выпасть из смеси, образуя кристаллы.

Материалы
• Большая чаша
• Кубики льда
• Вода
• Строка
• Ножницы
• Два карандаша
• Две одинаковые банки или большие стаканы для питья
• Кастрюля
• Borax, также называемый бытовым уборщиком 20-Mule Team.Его можно найти в проходах для уборки многих продуктовых магазинов. (Соблюдайте осторожность при обращении с чистящими средствами — они могут повредить кожу и глаза, и их нельзя вдыхать.)
• Мерная столовая ложка
• Пластиковая пленка

Препарат
• Наполните большую миску кубиками льда наполовину, а затем добавьте воды, пока она не будет заполнена примерно на три четверти.
• Отрежьте два куска бечевки (они должны быть не меньше высоты банок или больших стаканов).Обвяжите конец одной нитки вокруг каждого из двух карандашей. Отрегулируйте длину струн так, чтобы, когда карандаш кладут на верхнюю часть одной из банок или больших стаканов, конец веревки свисал чуть выше дна банки. Сделайте струны одинаковой длины.
• Бура вредна при проглатывании, вдыхании или попадании в глаза, а в редких случаях прикосновение к ней может вызвать сыпь. При обращении с ним рекомендуется соблюдать осторожность и наблюдение взрослых.

Процедура
• Наполните кастрюлю водой, достаточной для того, чтобы обе банки были заполнены почти полностью.Затем доведите воду до кипения на плите. Когда вода закипит, выключите конфорку, чтобы вода перестала кипеть. (Поскольку бура опасна при вдыхании или попадании в глаза, не рекомендуется растворять ее кипятком.)
• Добавьте одну столовую ложку буры в воду и перемешивайте, пока она не растворится. Продолжайте добавлять по одной столовой ложке за раз, пока не перестанет растворяться. Вам, вероятно, понадобится около трех столовых ложек буры на каждый стакан воды. Как выглядит насыщенный раствор?
• Осторожно налейте равные количества насыщенного раствора буры в две банки.Каждая банка должна быть заполнена примерно на три четверти.
• Положите карандаш на верхнюю часть каждой банки, чтобы веревка свешивалась в насыщенный раствор.
• Накройте верхнюю часть банок полиэтиленовой пленкой.
• Не трогайте одну банку на столешнице или столе при комнатной температуре. Поместите вторую банку в миску со льдом, которую вы приготовили. При необходимости отрегулируйте уровень воды в миске так, чтобы вода доходила как минимум на три четверти от высоты емкости, но не была настолько высокой, чтобы она попадала в емкость.
• Не трогайте банки как минимум пять часов. Регулярно проверяйте емкость со льдом и добавляйте лед, если он растаял.
• Проверяйте банки примерно раз в час, чтобы увидеть, как формируются кристаллы. Наблюдать за банкой в ​​миске может быть сложно — попробуйте посмотреть на веревку через крышку из полиэтиленовой пленки. Вы видите кристаллы, образующиеся на стенке одной из банок? Формируются ли кристаллы в одной банке раньше другой?
• По истечении как минимум пяти часов осторожно выньте карандаши и посмотрите на кристаллы на нитках. Как соотносятся размер, форма и количество кристаллов на каждой струне? Как вы думаете, почему это так?
Extra: В этом упражнении вы изучали образование кристаллов буры при двух разных температурах, но вы можете попробовать и другие температуры; один из способов — поставить одну из банок в холодильник. Как охлаждение смеси буры при другой температуре влияет на образование кристаллов?
Extra: Попробуйте сделать кристаллы из других материалов, например из сахара или соли. Насколько хорошо образуются кристаллы при использовании других смесей с водой?
Экстра: Вы занимались этим как минимум пять часов. Как изменятся ваши результаты, если вы выращиваете кристаллы в течение более длительного периода времени? Обязательно добавляйте кубики льда в водяную баню, чтобы она оставалась прохладной на протяжении всего занятия.

Наблюдения и результаты
Образовались ли более мелкие и обильные кристаллы в кувшине и на веревке в миске с ледяной водой, тогда как более крупные, меньшее количество кристаллов лучшей формы образовались в кувшине при комнатной температуре?

Когда горячая насыщенная смесь буры и воды охлаждалась, буры было больше, чем могло содержаться в более холодной воде, и поэтому эта бура выпала из смеси и образовала кристаллы.Кристалл состоит из молекул продукта, которые образуют определенный повторяющийся узор. Когда молекулы кристалла собираются вместе, другие продукты, которые часто считаются примесями или нежелательными продуктами химической реакции, плохо вписываются в структуру, как не подходит неправильный кусок головоломки. Если кристаллы формируются достаточно медленно, примеси будут отброшены, потому что они не подходят правильно, и вместо этого останутся в воде. Вот почему кристаллы в кувшине при комнатной температуре должны были быть больше и иметь форму куба. Но если раствор охлаждается слишком быстро, не остается времени для удаления примесей, и вместо этого они оказываются в ловушке внутри кристаллической структуры, и узор нарушается. Следовательно, кристаллы в чаше с ледяной водой должны были образоваться быстрее и в большем количестве, но были меньше и меньше кубической формы, потому что в них было больше примесей.

Больше для изучения
Кристаллизация, кафедра химии и биохимии Университета Колорадо в Боулдере
Как вырастить большие кристаллы: советы, хитрости и методы, от About.com
Кристаллохимия (pdf), от Королевского химического общества
Crazy Crystal Creations: Как вырастить лучшие и самые большие кристаллы, от друзей науки

Это задание представлено вам в партнерстве с Science Buddies

The Best Growing Условия для кристаллов

Выращивание кристаллов дает учащимся и детям возможность узнать о геологии и о том, как кристаллы и горные образования образуются на протяжении тысяч лет. Они также могут поэкспериментировать, чтобы увидеть, как разные материалы (сахар, соль и квасцы) образуют разные виды кристаллов, а также использовать различные основы (пряжу, средства для чистки труб, бамбуковые шпажки), чтобы увидеть, как они влияют на рост кристаллов.Однако без правильных условий ваши кристаллы могут вообще не расти. Хотя кристаллы не требуют особого терпения, есть определенные вещи, которые вы можете сделать, чтобы убедиться, что ваши эксперименты увенчались успехом.

Перенасыщенные растворы

Независимо от того, какой материал вы выберете, ваша вода должна быть перенасыщена им для роста кристаллов. Это означает, что вы должны растворить в воде как можно больше выбранного вами материала. Материалы растворяются быстрее в теплой воде, поэтому она работает лучше, чем в холодной, поскольку в теплой воде молекулы движутся больше.Просто вливайте по одной ложке материала в теплую воду и энергично перемешивайте, пока он не исчезнет. Когда ваши материалы больше не исчезают и не оседают на дне вашей банки, вода становится перенасыщенной и готова к работе.

Основа из пористых кристаллов

Пористые материалы лучше всего работают в качестве основы для легкого роста ваших кристаллов. Воздушные пространства позволяют растворенному материалу занять большую поверхность на материале основания и привлечь больше растворенного материала, поскольку вода испаряется и оставляет твердые кристаллы.Грубые бамбуковые шпажки, пряжа, нити, палочки для мороженого, средства для чистки труб и даже ткани очень хорошо подходят в качестве основы для хрусталя. Карандаши, скрепки и другие очень гладкие и плотные материалы не подойдут, потому что кристаллам не за что цепляться. Нейлоновая нить и леска работают только в том случае, если вы привяжете к концу кристалл с кристаллами; даже тогда кристалл будет расти в одном месте, а не взбираться по материалу.

Теплая и светлая атмосфера

Поскольку тепло является ключом к образованию кристаллов, для оптимального роста кристаллов окружающая среда в сосуде должна быть теплой. Теплый воздух способствует испарению воды, в результате чего кристаллы растут быстрее. Кристаллы все равно будут расти при более низких температурах, но для испарения воды потребуется гораздо больше времени. Для роста кристаллов также требуется свет. Опять же, кристаллы со временем вырастут в темноте, но это займет очень много времени. Свет испаряет воду так же, как тепло; Совместите их, поставив банку на теплый солнечный подоконник, и через несколько дней у вас будут кристаллы.

Земля выращивает прекрасные драгоценные камни за считанные минуты — кристаллы могут вырасти до 3 футов в день в некоторых охлаждающих магмах

Бразильские изумруды в кварц-пегматитовой матрице.Предоставлено: Madereugeneandrew / Wikimedia Commons)

.

Согласно новому исследованию Университета Райса, Рим был построен не за один день, но некоторые из лучших драгоценных камней Земли были построены.

Аквамарин, изумруд, гранат, циркон и топаз — это лишь некоторые из кристаллических минералов, встречающихся в основном в пегматитах, жильных образованиях, которые обычно содержат как крупные кристаллы, так и труднодоступные элементы, такие как тантал и ниобий. Еще одна распространенная находка — литий, жизненно важный компонент аккумуляторов электромобилей.

«Это один шаг к пониманию того, как Земля концентрирует литий в определенных местах и ​​минералах», — сказал аспирант Райс Патрик Фелпс, соавтор исследования, опубликованного в Интернете в Nature Communications . «Если мы сможем понять основы скорости роста пегматита, это будет один шаг в направлении понимания всей картины того, как и где они образуются».

Пегматиты образуются, когда поднимающаяся магма остывает внутри Земли, и они содержат одни из самых больших кристаллов Земли.Например, рудник Этта в Южной Дакоте содержит кристаллы богатого литием сподумена размером с полень, в том числе один длиной 42 фута и весом около 37 тонн. Исследование Фелпса, Син-Ти Ли из Райса и геолога из Южной Калифорнии Дугласа Мортона пытается ответить на вопрос, давно волновавший минералогов: как такие большие кристаллы могут быть в пегматитах?

Черный турмалин превращается в розовый турмалин в кварцевом пегматите на руднике Стюарт Лития в Калифорнии. Предоставлено: Патрик Фелпс / Университет Райса,

.

«В магматических минералах размер кристаллов традиционно связан со временем остывания, — сказал Ли, профессор геологии Гарри Карозерса Визса из Райса и заведующий кафедрой наук о Земле, окружающей среде и планетах Райса.«Идея в том, что для роста больших кристаллов требуется время».

Магма, которая быстро остывает, как скала в извергнутой лаве, содержит, например, микроскопические кристаллы. Но та же самая магма, если ее охладить в течение десятков тысяч лет, может содержать кристаллы сантиметрового размера, сказал Ли.

«Пегматиты охлаждаются относительно быстро, иногда всего за несколько лет, и все же они содержат одни из самых больших кристаллов на Земле», — сказал он. «На самом деле большой вопрос:« Как такое может быть? »»

Когда Фелпс начал исследование, его самые непосредственные вопросы были о том, как сформулировать набор измерений, которые позволили бы ему, Ли и Мортону ответить на большой вопрос.

«Это был больше вопрос:« Можем ли мы выяснить, насколько быстро они на самом деле растут? », — сказал Фелпс. «Можем ли мы использовать микроэлементы — элементы, которые не входят в состав кристаллов кварца — для определения скорости роста?»

Потребовалось более трех лет, экскурсия по сбору образцов кристаллов из пегматитовой шахты в Южной Калифорнии, сотни лабораторных измерений для точного картирования химического состава образцов и глубокое погружение в некоторые документы по материаловедению 50-летней давности. создать математическую модель, которая могла бы преобразовывать химические профили в скорости роста кристаллов.

аспирант Университета Райса Патрик Фелпс использовал катодолюминесцентную микроскопию для измерения химического состава образцов кристаллов. Предоставлено: Линда Вельценбах / Университет Райса

.

«Мы исследовали кристаллы шириной полдюйма и длиной более дюйма», — сказал Фелпс. «Мы показали, что они выросли за считанные часы, и нет никаких оснований предполагать, что физика будет иной в более крупных кристаллах, длина которых составляет метр и более. Судя по тому, что мы обнаружили, более крупные кристаллы могут вырасти за считанные дни.”

Пегматиты образуются там, где части земной коры вытягиваются и повторно используются в расплавленной мантии планеты. Любая вода, попавшая в корку, становится частью расплава, и по мере того, как тала поднимается и охлаждается, она дает начало многим видам минералов. Каждый образуется и осаждается из расплава при определенной температуре и давлении. Но вода остается, составляя все более высокий процент остывающего расплава.

«В конце концов, остается так много воды, что она становится больше жидкостью с преобладанием воды, чем жидкостью с преобладанием расплава», — сказал Фелпс.«Оставшиеся элементы в этой водянистой смеси теперь могут перемещаться намного быстрее. Скорость химической диффузии в жидкостях намного выше, и жидкости имеют тенденцию течь быстрее. Поэтому, когда кристалл начинает формироваться, элементы могут добраться до него быстрее, а это значит, что он может быстрее расти ».

Кристаллы — это упорядоченное расположение атомов. Они образуются, когда атомы естественным образом образуют этот упорядоченный образец в зависимости от их химических свойств и уровней энергии. Например, в шахте, где Фелпс собирал образцы кварца, многие кристаллы образовались в трещинах, которые открылись, когда пегматит еще формировался.

«Вы видите, как они выскакивают и проходят через слои самого пегматита, почти как жилы внутри жил», — сказал Фелпс. «Когда эти трещины открылись, давление быстро снизилось. Итак, жидкость устремилась внутрь, потому что все расширяется, и давление резко упало. Внезапно все элементы в расплаве перепутались. Они больше не хотят находиться в таком физическом состоянии и быстро начинают объединяться в кристаллы ».

Син-Тай Ли. Предоставлено: Джефф Фитлоу / Университет Райса,

.

Чтобы определить, насколько быстро кристаллы образца росли, Фелпс использовал как катодолюминесцентную микроскопию, так и лазерную абляцию с масс-спектрометрией, чтобы измерить точное количество микроэлементов, которые были включены в кристаллическую матрицу в десятках точек во время роста.На основе экспериментальной работы, проделанной материаловедами в середине 20-го века, Фелпс смог расшифровать темпы роста по этим профилям.

«Есть три переменные, — сказал он. «Есть вероятность того, что что-то внесут. Это коэффициент распределения. Есть скорость роста кристалла, скорость роста. А еще есть коэффициент диффузии, так как быстро элементарные питательные вещества попадают в кристалл ».

Фелпс сказал, что быстрые темпы роста стали большим сюрпризом.

«Пегматиты довольно недолговечны, поэтому мы знали, что они должны расти относительно быстро», — сказал он. «Но мы показали, что это было на несколько порядков быстрее, чем кто-либо предсказывал.

«Когда я наконец получил один из этих номеров, я помню, как зашел в офис Cin-Ty и спросил:« Возможно ли это? Я не думаю, что это правильно », — вспоминал Фелпс. «Потому что в своей голове я все еще думал о шкале времени в тысячу лет. И эти числа означали дни или часы.

«И Син-Тай сказал:« А почему бы и нет? Почему это может быть неправильно? — сказал Фелпс.«Потому что мы занимались математикой и физикой. Эта часть была здоровой. Хотя мы не ожидали, что это произойдет так быстро, мы не смогли придумать причину, по которой это было неправдоподобно ».

Ссылка: «Эпизоды быстрого роста кристаллов в пегматитах» Патрика Р. Фелпса, Син-Тай А. Ли и Дугласа М. Мортона, 5 октября 2020 г., Nature Communications .
DOI: 10.1038 / s41467-020-18806-w

Исследование поддержано Национальным научным фондом.

Мортон, давний друг и наставник Ли, умер 16 сентября 2020 года.Он был почетным адъюнкт-профессором геологии Калифорнийского университета в Риверсайде.

Как выращивать кристаллы — советы и методы

Вы хотите научиться выращивать кристаллы? Это общие инструкции по выращиванию кристаллов, которые можно использовать для большинства рецептов кристаллов. Вот основные сведения, которые помогут вам начать работу и устранить проблемы:

Что такое кристаллы?

Кристаллы — это структуры, образованные из регулярного повторяющегося узора связанных атомов или молекул.Кристаллы растут с помощью процесса, называемого зародышеобразованием и . Во время зародышеобразования атомы или молекулы, которые будут кристаллизоваться (растворяться), растворяются в своих индивидуальных единицах в растворителе. Частицы растворенного вещества контактируют друг с другом и соединяются друг с другом. Эта субъединица больше, чем отдельная частица, поэтому больше частиц будет контактировать и соединяться с ней. В конце концов, это кристаллическое ядро ​​становится достаточно большим, чтобы выпадать из раствора (кристаллизоваться). Другие молекулы растворенного вещества будут продолжать прикрепляться к поверхности кристалла, вызывая его рост до тех пор, пока не будет достигнут баланс или равновесие между молекулами растворенного вещества в кристалле и теми, которые остаются в растворе.

Основная техника выращивания кристаллов

  • Сделайте насыщенный раствор.
  • Посадите огород или вырастите кристалл-кристалл.
  • Продолжить рост.

Чтобы вырастить кристалл, вам нужно сделать раствор, который максимизирует вероятность того, что частицы растворенного вещества сойдутся вместе и образуют ядро, которое превратится в ваш кристалл. Это означает, что вам понадобится концентрированный раствор с максимально возможным количеством растворенного вещества (насыщенный раствор).Иногда зародышеобразование может происходить просто за счет взаимодействия между частицами растворенного вещества в растворе (так называемое зародышеобразование без посторонней помощи), но иногда лучше предоставить своего рода место встречи для агрегирования частиц растворенного вещества (нуклеация с помощью). Шероховатая поверхность имеет тенденцию быть более привлекательной для зародышеобразования, чем гладкая поверхность. Например, кристалл с большей вероятностью начнет формироваться на грубой веревке, чем на гладкой стороне стекла.

Сделайте насыщенный раствор

Лучше всего начинать кристаллы с насыщенного раствора.Более разбавленный раствор станет насыщенным по мере испарения из воздуха некоторого количества жидкости, но для испарения требуется время (дни, недели). Вы получите кристаллы быстрее, если раствор с самого начала будет насыщенным. Кроме того, может наступить время, когда вам понадобится добавить больше жидкости в раствор кристаллов. Если ваш раствор совсем не насыщенный, он свяжет вашу работу и фактически растворит ваши кристаллы! Сделайте насыщенный раствор, добавив растворенные кристаллы (например, квасцы, сахар, соль) в растворитель (обычно воду, хотя в некоторых рецептах могут потребоваться другие растворители).Перемешивание смеси поможет растворить растворенное вещество. Иногда вам может понадобиться нагреть, чтобы растворенное вещество растворилось. Вы можете использовать кипящую воду, а иногда даже нагреть раствор на плите, над конфоркой или в микроволновой печи.

Выращивание хрустального сада или «жеоды»

Если вы просто хотите вырастить массу кристаллов или кристаллический сад, вы можете вылить насыщенный раствор на субстрат (камни, кирпич, губку), накрыть установку бумажным полотенцем или кофейным фильтром, чтобы не допустить попадания пыли и позволить жидкости. медленно испариться.

Выращивание семенного кристалла

С другой стороны, если вы пытаетесь вырастить более крупный монокристалл, вам понадобится затравочный кристалл. Один из методов получения затравочного кристалла — вылить небольшое количество насыщенного раствора на тарелку, дать капле испариться и соскрести кристаллы, образовавшиеся на дне, чтобы использовать их в качестве затравки. Другой метод — налить насыщенный раствор в очень гладкую емкость (например, стеклянную банку) и втянуть в жидкость грубый предмет (например, веревку).На нити начнут расти маленькие кристаллы, которые можно использовать в качестве затравочных кристаллов.

Выращивание кристаллов и ведение домашнего хозяйства

Если ваш затравочный кристалл находится на нитке, вылейте жидкость в чистый контейнер (иначе кристаллы со временем вырастут на стекле и будут конкурировать с вашим кристаллом ), подвесьте нить в жидкости, накройте емкость бумажным полотенцем или кофе. фильтр (не закрывайте его крышкой!) и продолжайте выращивать кристалл. Вылейте жидкость в чистую емкость, если увидите, что на ней растут кристаллы.

Если вы выбрали семя с тарелки, привяжите его к леске из нейлона (слишком гладкой, чтобы привлекать кристаллы, чтобы ваше семя могло расти без конкуренции), подвесьте кристалл в чистом контейнере с насыщенным раствором и вырастите свой кристалл так же, как и с семенами, которые изначально были на веревочке.

Сохранение кристаллов

Кристаллы, сделанные из водного (водного) раствора, будут растворяться во влажном воздухе. Сохраните красивый кристалл, храня его в сухом закрытом контейнере.Вы можете завернуть его в бумагу, чтобы он оставался сухим и не собирался на нем пыли. Некоторые кристаллы можно защитить, запечатав акриловым покрытием (например, полироль для пола Future), хотя нанесение акрила приведет к растворению самого внешнего слоя кристалла.

Кристальные проекты, которые стоит попробовать

Сделайте каменную конфету или кристаллы сахара
Синие кристаллы сульфата меди
Кристаллизируйте настоящий цветок
Быстрая чашка кристаллов в холодильнике

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *