Юный техник, 2014 № 06

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ Тонкости кристаллизации

Начнем с самого простого. Кристалл, как известно, — это твердое вещество, состоящее из меленьких трехмерных фигур. Процесс выращивания кристаллов называется кристаллизацией. При помощи концентрированного соляного раствора, например, можно провести несколько интересных опытов.

Для начала нужно сделать очень насыщенный раствор соли. Для этого попросите у мамы пустую поллитровую стеклянную банку и разрешение воспользоваться солонкой. Наливаем в банку примерно 100 мл горячей воды и, постепенно добавляя туда поваренную соль, размешиваем раствор до тех пор, пока соль не перестанет растворяться. В блюдце выливаем часть приготовленного раствора и оставляем в сухом прохладном месте примерно на неделю. Когда вода испарится, в тарелочке образуются кристаллы соли правильной кубической формы. Соль из раствора снова кристаллизовалась.

Продолжим наши эксперименты. В пластиковый стаканчик наливаем немного того же насыщенного раствора поваренной соли. Бросаем в стаканчик небольшой камешек и оставляем все это на несколько дней в сухом прохладном месте. Через 2–3 суток камешек начнет «обрастать» кристаллами соли и станет походить на ежика. Когда он полностью покроется колючками, его можно будет вынуть, аккуратно обсушить, так как слой кристаллов очень хрупкий, и сохранить в виде сувенира.

Еще один эксперимент выглядит так. Такой же концентрированный раствор соли наливаем в два пластиковых стаканчика. Между ними ставим блюдце. Берем отрезок несинтетического веревочного шпагата и опускаем его концы в стаканчики. При этом середина шпагата должна лежать на блюдце. Опять-таки оставляем все как есть на несколько дней в сухом теплом месте.

Что произойдет? Веревочка впитает в себя соляной раствор, находящийся в стаканах. Затем этот соляной раствор начнет выделяться из серединной части ленточки и стекать в блюдце. Выделяемые капли характеризуются большой концентрацией соли. По мере испарения воды будут образовываться соляные кристаллы — этакие сталактиты.

И наконец, давайте сделаем из соли снежинку на проволоке. Для эксперимента нам понадобится белая пушистая, так называемая синельная проволока — 3 отрезка по 7 см. Если вы такую проволоку не найдете, просто обмотайте шерстяными нитками обычную проволоку или деревянные палочки-зубочистки.

Кроме того, вам понадобятся обычные белые нитки и деревянная палочка для подвешивания снежинки, как это показано на иллюстрации.

Далее, делаем заготовку для снежинки, перемотав кусочки пушистой (или шерстистой) проволоки посередине обычной ниткой. Концы нитки должны быть достаточно длинными, чтобы за них можно было затем подвесить нашу снежинку как украшение.

В поллитровую банку нальем горячую воду и начнем добавлять в жидкость соль, тщательно размешивая. Нам надо получить перенасыщенный солевой раствор — то есть соль придется добавлять до тех пор, пока она опять-таки не перестанет растворяться в воде.

Если раствор получился мутным из-за того, что соль была с примесями, то его лучше отфильтровать и перелить в новую банку.

В готовый раствор опускаем нашу снежинку и ставим банку в тихое место. Уже через час-два будет видно, как в банке на дне, на стенках, на нитке и на нашей снежинке начнут появляться кристаллики соли, похожие на белый искрящийся снег.

Процесс активного образования кристаллов будет идти быстро до тех пор, пока вода не остынет до комнатной температуры. Дальше он пойдет гораздо медленнее.

Примерно через сутки снежинка примет окончательный вид. Ее можно будет вынуть, высушить и использовать для украшения интерьера или как елочную игрушку.

Теория всех этих опытов такова. При растворении поваренной соли в воде кажется, что соль полностью исчезает. Но это не так. Частички соли переходят в раствор. Но при определенных условиях они могут собраться вместе и снова стать видимыми. Да не просто видимыми, а создать причудливые структуры.

Когда мы делаем перенасыщенный солевой раствор, растворяя в банке с водой соли больше, чем она может принять, то излишки соли тут же начинают снова собираться в кристаллы. Очагом роста кристаллов может послужить любое тело в воде: пылинка, нерастворившийся кристаллик той же соли или нитка. Поэтому когда мы опускаем в солевой раствор заготовку «снежинки», на ней тут же начинают расти кристаллы соли.

Для экономии времени все четыре опыта можно производить одновременно.

Если в вашем распоряжении есть «Набор юного химика», то можно выращивать кристаллы разного цвета, а также кристаллические структуры, дерево из кристаллов и многое другое, используя не только поваренную соль. В состав таких наборов обычно входит однозамещенный фосфат аммония или сульфат алюминия-калия, который и служит основой для создания кристаллов, чашки Петри, пластиковые контейнеры с крышкой, формы, мерные стаканы, ложки, воронка, пинцет и другие составляющие, в зависимости от набора, который вы выберете.

В составе любого набора есть инструкция, которая поможет вам не ошибиться и все сделать правильно. Можно получить разные кристаллические структуры, в зависимости от веществ, которые входят в набор. Так, например, сульфат алюминия-калия дает восьмигранные кристаллы, а однозамещенный фосфат аммония — игольчатые.

Собственно, ничего мудреного, как вы уже убедились, здесь нет. Надо приготовить горячий насыщенный раствор какой-либо соли (хлорида натрия, сульфата меди или железа, квасцов, бихромата калия), осторожно охладить его, чтобы излишек растворенного вещества не выпал в осадок (такой раствор называется пересыщенным), и, наконец, ввести затравку — кристаллик той же соли, подвешенный на нитке.

После этого остается только прикрыть сосуд листком бумаги, поставить в укромное место и ждать, пока не вырастет крупный кристалл, на что могут уйти недели или даже месяцы; единственное, что придется изредка делать, — это подливать понемногу насыщенный раствор по мере испарения.

Все это давно известно.

Однако химик О. Ольгин придумал и некоторые, не очень распространенные варианты. Например, такой.

Смешайте одинаковые объемы 10 %-ных растворов нитрата свинца и иодида калия. В сосуде выпадет осадок иодида свинца.

Аккуратно слейте с него жидкость. Вскипятите воду в каком-либо прозрачном сосуде, подкислите ее уксусом и, пока она кипит, добавьте еще влажный осадок иодида свинца, взболтав его. При медленном остывании жидкости в ней вырастут золотистые кристаллы.

Вообще размер кристаллов сильно зависит от скорости охлаждения. Если при остывании укутать сосуд несколькими слоями плотной ткани, то в нем образуется несколько крупных кристаллов или даже один очень крупный.

Публикацию подготовил С. ГАЛКИН