Как вырастить кристалл в домашних условиях
. Пошаговая инструкция
Кристалл из медного купороса
Выращивание кристаллов дома — увлекательный процесс, позволяющий увидеть образования необычных форм и структур. Покупать набор с химическими реактивами для этого совсем необязательно. Провести эксперимент можно с веществами, которые есть дома. Например, соль или сахар. Рассказываем, что такое кристаллы, как они образуются и из чего их можно вырастить дома самому.
Что такое кристалл
Кристаллы могут приобретать разнообразные формы: нитевидные, многогранные или игольчатые
Кристалл — это вещество, у которого молекулярная структура упорядочена симметричным и повторяющимся образом [1], [2]. Чаще под ними подразумевают твердые тела, но кристаллы бывают и жидкими. В повседневной жизни человек сталкивается с разными видами кристаллов: они есть в бытовой технике, электронике, а еще это лед, драгоценные камни, а также соль и сахар.
Кристаллы образуются в процессе кристаллизации или во время перехода исходного вещества из одного состояния в другое, при котором его частицы укладываются в упорядоченную структуру [3]. Один из способов получения веществ — испарение воды из насыщенного раствора [4], [5]. При соблюдении условий в исходной жидкости образуются множественные «зародыши», или крошечные кристаллические частицы. Они служат центрами притяжениям, вокруг которых начинается процесс роста. Он происходит путем последовательного увеличения размеров и нарастания новых слоев.
Аналогичный принцип лежит в основе выращивания домашних кристаллов, например, из готовых экспериментальных наборов. Но повторить опыт можно и без них. Для этого подойдут подручные средства вроде соли или сахара. Но перед тем как приступить к эксперименту, нужно учесть несколько общих советов [4], [5]:
- Для выращивания кристаллов используют стеклянную, керамическую или полимерную посуду.
- Емкость ставят в месте, защищенном от прямых солнечных лучей и сквозняков (например, подойдет закрытый шкаф).
- В процессе роста тару лучше не трогать и не передвигать, поэтому позаботьтесь о том, чтобы это было место, где кристалл не будет мешать.
- Выращенный кристалл можно хранить в герметичной упаковке, например в пластиковом пакете с зип-замком.
- Готовый кристалл можно покрыть лаком — это защитит его от переувлажнения в открытой среде.
Как вырастить кристалл из соли
В природе соль появляется от медленного испарения и высыхания замкнутых водоемов с соленой водой
Для выращивания домашнего кристалла подойдет обычная столовая соль. Но лучше взять вещество без примесей, то есть не йодированную. Ниже список, что понадобится для эксперимента:
- поваренная соль;
- чистая вода;
- кастрюля для кипячения;
- емкость для хранения насыщенного раствора;
- небольшая емкость для выращивания кристалла;
- чистый пинцет.
Пошагово процесс выращивания кристаллов соли выглядит так [4], [5], [6]:
1. Приготовьте солевой раствор
Для роста кристаллов нужна насыщенная среда. Для этого в кастрюле с горячей водой растворите около 40 г соли из расчета на 100 мл жидкости. Хорошо перемешайте, чтобы большая часть соли растворилась в воде. После снимите кастрюлю с огня и дайте воде остыть самостоятельно. Для этого закройте ее крышкой и оставьте примерно на сутки. После процедите воду, например, через фильтровальный пакет от кофемашины или папиросную бумагу. Так вы получите чистый насыщенный раствор без примесей.
2. Подготовьте кристаллы-затравку
Затравочный кристалл, или кристалл зародыш, — это крошечный кристалл соли, вокруг которого будет расти основная структура вещества. Чтобы получить его, перелейте чистый насыщенный раствор в неглубокую емкость, например блюдце. Поставьте его на пару дней в темное место, подойдет шкаф или полка в кладовой. Спустя время вода в емкости испарится, а на дне останутся прозрачные и почти идеальные кубики соли.
3. Начните выращивать кристалл
Выберите из числа затравочных кристаллов самый крупный, прозрачный и максимальной симметричный по форме. Аккуратно пинцетом переложите его на дно небольшой емкости — подойдет чистая и сухая крышка от банки с кремом. Перелейте в нее немного насыщенного раствора, который приготовили на первом шаге. Переместите контейнер в защищенное от прямых солнечных лучей и сквозняков место. Через два дня проверьте тару: затравочный кристалл должен увеличиться в размере, приобретя форму куба. Достаньте его из емкости и протрите сухой салфеткой. На этом эксперимент закончен — кристалл готов.
Как вырастить кристалл из сахара
Для самостоятельного опыта подойдет обычный сахарный песок белого цвета
Выращивание дома кристаллов из сахара во многом аналогично тому, как этот продукт получают на производствах. На одном из этапов, когда из свеклы извлечен концентрированный сироп, его отправляют на кристаллизацию сахарозы. Для этого жидкость помещают в специальные вакуумные установки, а в состав вводят затравки, вокруг которых начинают расти кристаллы сахара. После их отделяют от основной массы, сушат и сортируют по размеру. В домашнем опыте придется повторить примерно то же самое, вот что для этого понадобится:
- сахарный песок;
- чистая вода;
- кастрюля для кипячения;
- две емкости: для хранения раствора и производства кристалла;
- веревка либо палочки для мороженого для наращивания кристаллов;
- пищевой краситель (по желанию).
Пошаговые советы по выращивание домашних кристаллов из сахара [4], [5], [7]:
1. Подготовьте основу для роста кристаллов
Это может быть деревянная палочка от мороженого, леденцов или веревка. В стакан налейте теплой воды, а на чистой поверхности (например, в блюдце) насыпьте немного сахара. Сперва обмакните палочки в воду (примерно на половину), а после обваляйте их в сухой смеси. Отложите палочки в сторону, чтобы они высохли. Этот этап нужен для создания кристаллов «затравок» — к ним на следующих шагах присоединяться молекулы сахара из раствора. Если вместо палочек используете веревку, то аналогичным образом обмакните ее край в воде, а после в сахаре.
2. Сделайте перенасыщенный сахарный раствор
Налейте в кастрюлю примерно стакан чистой воды. Начните ее нагревать, постепенно добавляя в жидкость сахар. Введите сухую смесь постепенно: сперва насыпьте половину стакана сахара, хорошо размешайте. Повторите действие от пяти до десяти раз. По мере нагрева сахар будет растворяться в воде. Продолжайте помешивать смесь до тех пор, пока она не станет прозрачной. Следите, чтобы не начался процесс загустения и карамелизации. Снимите раствор с плиты и дайте ему остыть при комнатной температуре.
3. Начните выращивать кристаллы из сахара
После того как перенасыщенный раствор сахара в кастрюле остынет, разлейте его по отдельным емкостями. Это могут быть небольшие стеклянные стаканы. Наливайте жидкость так, чтобы от края оставалось несколько сантиметров. При желании добавьте в смесь пищевой краситель. Поместите в эти емкости заранее приготовленные и просушенные палочки с сахаром. По одной в каждый стакан. Если вы использовали веревку, то ее придется привязать к карандашу (его положить поперек стакана) так, чтобы один край свободно находился в жидкости.
Уберите все в место, где нет перепадов температуры, сквозняков и сильной влажности. Подойдет полка в шкафу. Проверяйте кристаллы каждый день, примерно через сутки их размер начнет увеличиваться. Когда кристаллы достигнут желаемой формы, извлеките их из воды и дайте обсохнуть.
Есть еще один способ выращивания кристаллов из сахара: для этого понадобятся две заполненные емкости — с насыщенным раствором сахара и насыщенным раствором поваренной соли. Обе поместите под герметичный колпак (например, накрыв крышкой для готовки в микроволновой печи). По мере испарения раствор сахара начнет подсыхать и в нем увеличится число кристаллов, а соль примет на себя излишки [4], [5].
Как вырастить кристалл из медного купороса
Так можно получить кристаллы насыщенного и яркого синего цвета
Медный купорос — это кристаллическое вещество ярко-синего цвета с химической формулой CuSO₄ (сульфат меди) [8]. Одно из применений вещества в быту — агрохимическая обработка растений от болезней и вредителей. Медный купорос относится к потенциально опасным веществам, а его передозировка способна вызвать острое отравление, раздражение на слизистых и коже [9]. Поэтому работать с этим составом в домашних условиях нужно максимально аккуратно, с соблюдением мер безопасности. Что понадобится:
- порошок медного купороса, его можно приобрести в садовом магазине;
- чистая вода, а лучше дистиллированная, в которой нет посторонних примесей;
- стеклянная емкость для разведения раствора и выращивания кристаллов;
- натуральная нить (хлопок, шерсть) для подвешивания «затравки» кристалла;
- карандаш или деревянная палочка для крепления нити;
- «затравка» — можно выбрать небольшой кусочек медного купороса из сухой смеси;
- фильтровальная бумага или марля.
Пошагово выращивание кристалла из медного купороса выглядит так [4], [5], [10], [11]:
1. Приготовьте раствор купороса
Налейте в чистую стеклянную емкость примерно 200 мл воды и растворите в ней кристаллический порошок медного купороса. Дополнительно раствор можно немного нагреть, но не сильно. Примерно до температуры около 50 °C. Хорошо перемешайте смесь. Если на дне остался осадок, профильтруйте жидкость через бумажные фильтр-пакеты или марлю несколько раз.
2. Подготовьте «затравку» для кристаллов медного купороса
Для этого можно использовать крупный и ровный кристалл из сухой смеси либо какой-то предмет, например пуговицу. Привяжите его к одному краю натуральной нити, а второй конец — к карандашу. Это нужно для того, чтобы основа для будущего кристалла свободно висела в растворе.
3. Начните выращивать кристалл из медного купороса
Перелейте в чистую и сухую стеклянную емкость насыщенный раствор медного купороса. Поперек положите карандаш так, что второй край нити опустился в воду. Следите, чтобы затравка для кристалла не соприкасалась со стенками и дном сосуда. Уберите емкость в надежное место, где стабильная температура и нет ветра. Чтобы избежать попадания пыли в раствор, сверху стакан можно прикрыть марлей.
Часто задаваемые вопросы
Вот еще несколько вопросов о том, как вырастить кристалл дома:
Как вырастить большой кристалл?
Размеры кристалла напрямую зависят от условий, в которых он рос. Большие структуры образуются дольше и медленнее. На это может уйти до недели и более.
Можно ли вырастить кристалл за один день?
Да, можно, но он будет небольшим и, возможно, не совсем совершенным по своей структуре. Чем быстрее кристаллизуется вещество, тем больше дефектов появляется в нем. Это может сказаться как на форме, так и физических свойствах тела.
Безопасно ли выращивать кристаллы детям?
При соблюдении техники безопасно и под контролем взрослых — да, выращивать кристаллы вместе с детьми можно. Например, большинство готовых наборов для домашних экспериментов рассчитаны на возраст от восьми лет. Но в инструкции всегда указано, что опыты с кристаллами должны проходить в присутствии взрослых. Следите, чтобы ребенок не трогал руками химические реагенты и по возможности не вдыхал напрямую пары.
Почему кристалл не вырос?
Если кристалл не вырос, значит, была нарушена технология. Причины могут быть разные: от температуры воздуха, например, если емкость стояла на сквозняке, до неверно приготовленного насыщенного раствора. В этом случае стоит попробовать вырастить кристалл еще раз.
Как вырастить кристалл дома — главное
- Кристаллы — особые вещества с уникальным молекулярным строением, которое отражает их форму и свойства.
- В основе кристаллов лежит кристаллическая решетка — упорядоченное расположение атомов, ионов и молекул [12].
- Создать кристаллы можно разными способами, один из самых доступных — выпаривание.
- Для выпаривания потребуется исходный концентрированный раствор и «зародыш» кристалла, вокруг которого пойдет процесс образования новых структур.
- Дома своими силами попробовать вырастить кристалл можно, например, из соли или сахара. Оба вещества безопасны для человека, поэтому с ними можно проводить опыты даже для самых маленьких детей.
- Еще одно вещество для домашних экспериментов с кристаллами — медный купорос. Оно частично токсично, поэтому работать с составом нужно максимально аккуратно. Зато из него получаются кристаллы особенного синего цвета.
