Зимой мы часто любовались покрытыми инеем деревьями, внимательно рассматривали снежинки во время снегопадов. И на одном из уроков окружающего мира я узнал, что и иней, и снежинки это кристаллы, которые образовываются из паров воды. Мне стало интересно, а из чего ещё могут образовываться такие красивые кристаллы?
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) .
Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально - лёд, в дальнейшем - горный хрусталь, кристалл) - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.
Различают идеальный и реальный кристалл. Идеальный кристалл является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани. Самые большие кристаллы были обнаружены в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину - 1 метр .
Кристаллы можно вырастить и в домашних условиях из соли, сахара, кальцинированной соды, медного купороса. Нужно помнить, что - это химические реактивы, поэтому работать с ними детям можно только под наблюдением взрослых! 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 .
Цель работы:научиться выращивать кристаллы поваренной соли и других веществ в домашних условиях.
Задачи работы:
Собрать сведения о кристаллах в литературе,
Подобрать дома доступное оборудование и сырье для выращивания кристаллов,
Познакомиться с мерами безопасности при проведении экспериментов,
Вырастить кристаллы поваренной соли, медного купороса, бихромата калия, сульфата кобальта, сульфата хрома (III).
Процесс выращивания кристаллов поваренной соли не требует наличия каких-то особых химических препаратов. Кристаллы других солей выращиваются аналогично.
1. Ольгин О., «Опыты без взрывов», М.; «Химия», 1995 г., 192 с.
2. Здорик Т. Б., «Камень, рождающий металл», М.; «Просвещение», 1984 г., 184 с.
3. Шаскольская М. П.; «Кристаллы», М.: Наука, 1985 г., 208 с.
4. Кантор Б. З.; «Минерал рассказывает о себе», М.: Недра, 1985 г., 138 с.
5. Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю., «Книга по химии для домашнего чтения», М.: Химия, 1994 г., 400 с.
Производители современных игрушек, предназначенных для организации познавательного детского досуга, сегодня часто предлагают готовые наборы для выращивания кристаллов в домашних условиях. Но было бы ошибочно думать, что это занятие является разработкой нашего времени и достижением современной химической промышленности.
Книга, по материалам которого наш ретро-блог сегодня готовит публикацию, была выпущена в 1875 году и своей основной целью считала необходимость донести до юных читателей как можно больше полезной практической информации, способствующей развитию детского мышления и расширению его кругозора.
Одна из обширных глав этого издания была посвящена тому, как вырастить кристалл в домашних условиях, воспользовавшись любым (или даже всеми сразу) предложенным в книге ингредиентом. Научившись выращивать кристаллы, с их помощью можно создавать красивые декоративные элементы, которые могут стать оригинальным елочным украшением или частью праздничного декора интерьера.
Общие правила выращивания кристаллов
- Перед тем как приступить к практической части, хочется предупредить: выращивание кристаллов не терпит суеты: красота их формы напрямую зависит от условий, в которых находится раствор. Сосуд, где происходит рост кристаллов, необходимо убрать в такое место, где его никто не потревожит и не сможет случайно задеть, толкнуть, опрокинуть. Любое неосторожное движение может привести к тому, что кристалл получится не таким крупным, ровным и красивым, как хотелось бы.
- Чтобы получить крупные кристаллы, количество воды нужно увеличить: чем больше по размеру должен быть кристалл, тем больше воды необходимо брать для растворения исходного ингредиента. Большинство компонентов чувствительны к качеству воды и могут вступать в реакцию с примесями, входящими в ее состав, поэтому желательно брать фильтрованную или дистиллированную воду.
- Чем меньше нагревают раствор - тем лучше для кристаллов, т.к. в нагретой и отстоявшейся воде получаются более крупные и более ровные образования. Как только на дне сосуда появляются кристаллы, следует отобрать и вынуть самые мелкие, оставив одни крупные. Оставшиеся кристаллы каждое утро очень осторожно тонкой палочкой переворачивают на другую сторону - так нарастание слоев получается равномерным.
Кристаллы из квасцов
Для выращивания кристаллов понадобятся квасцы: для получения крупных и прозрачных многогранников подойдут алюмоаммонийные или алюмокалиевые (жженые) квасцы; для создания красивого фиолетового цвета к жженным квасцам обычно добавляют еще хромокалиевые квасцы.
Если в работе использовать только хромокалиевые квасцы, то кристалл может получиться темно-фиолетового или почти черного цвета. Бледно-розовые или с сиреневым оттенком многогранные кристаллы получают с помощью железоаммонийных квасцов.
Также разноцветные кристаллы можно получить и с помощью некоторых красящих веществ: так, к примеру, желтый цвет дает насыщенный раствор куркумы; красный цвет - отвар сандала; голубой - медный купорос. Также можно воспользоваться и современными пищевыми красителями.
Приготовление раствора
Квасцы измельчают до порошкообразного состояния и растворяют в горячей воде. Количество исходных ингредиентов определяют на глаз: квасцов насыпают в воду столько, чтобы получился перенасыщенный раствор, т.е. они перестали растворяться. Если полученный раствор кажется мутным, то его процеживают через фильтровальную бумагу (можно воспользоваться современным кофейным фильтром).
Раствор остужают и оставляют в состоянии покоя на сутки: в течение этого времени большая часть квасцов осядет на дно сосуда в виде кристаллов. Эти кристаллы могут быть использованы и для декорирования различных предметов: если сделать из проволоки корону, обмотать все ее элементы шерстяной нитью и погрузить в раствор квасцов, через сутки она покроется кристаллами, как драгоценными камнями.
Выращивание кристаллов из соли
Одним из популярнейших ингредиентов для выращивания кристаллов является самая обычная поваренная соль. Для приготовления раствора в неметаллический сосуд наливают теплую воду и растворяют в ней соль по тому же принципу, что и в случае с кристаллами из квасцов: раствор должен получиться настолько насыщенным, чтобы соль перестала растворяться.(Точно также выращивают кристаллы и из сахара )
Важный момент : для приготовления раствора в современных условиях следует обратить внимание на то, чтобы в поваренной соли не было антислеживающего компонента, который препятствует образованию красивых кристаллов.
На несколько часов сосуд помещают в теплое место, пока не испарится примерно третья часть приготовленного раствора, после чего емкость перемещают в более прохладное место. Вооружившись терпением, в скором времени на дне сосуда можно будет обнаружить прозрачные соляные кубики. Если же этот раствор в зимнее время при температуре около - 10 градусов, поместить за окно, то кристаллы будут формироваться в виде шестиугольных пластинок.
С помощью такого раствора можно приготовить фигурные елочные украшения, сделав каркас будущей игрушки из проволоки и обмотав его шерстяной нитью. Насыщенный соляной раствор разливают в несколько сосудов, в каждый из них добавляют разные красящие вещества и погружают подвешенные на палочке заготовки из проволоки.
Также оригинальные игрушки можно сделать, если вырезать заготовки из фетра - благодаря своей текстуре, фетр хорошо впитывает соляной раствор и фигурка полностью покрывается мелкими кристаллами.
Кристаллы из соды
Кристаллы из пищевой соды выращиваются по тому же принципу, что и соляные. Но для создания насыщенного раствора очень важно, чтобы вода была как можно мягче и чище, в идеале - дистиллированная, ну или хотя бы хорошо отфильтрованная.В горячей воде растворяют соду до получения насыщенного раствора (сода перестает растворяться), после этого раствор фильтруют и емкость убирают в теплое место. Через какое-то время на дне и стенках сосуда начинают появляться кристаллы. Этот момент является самым удачным для помещения в емкость какого-нибудь предмета, контуры которого постепенно будут обрастать кристаллами.
Следует помнить, что в отличие от кристаллов, полученных из соли и квасцов, сода сильно подвержена воздействию влаги, содержащейся в воздухе, поэтому эти кристаллы могут легко разрушаться. Чтобы защитить их от деформации, содовые кристаллы хранят в плотно закрытом сосуде.
Кристаллы из селитры
Форма кристаллов будет зависеть от типа взятой селитры: это могут быть удлиненные цилиндры или "палочки", сросшиеся между собой пластинки, заостренные иглы.
В небольшую емкость высыпают около 100 г любого вида селитры и заливают ее 50 мл воды. Эту смесь помещают на огонь и некоторое время нагревают, доведя до кипения. Готовый раствор процеживают через марлю или фильтровальную бумагу и остужают.
По мере остывания раствора в осадок будут выпадать мелкие ярко-белые кристаллы. При желании получить более крупные кристаллы, необходимо на то же количество селитры взять около 450 мл воды - после остывания будут получаться продолговатые шестиугольные кристаллы.
Если же смешать истолченную в порошок селитру с поваренной солью, растворить эти вещества в воде, прокипятить и остудить, то в итоге можно получить кристаллы сразу двух видов.
Выращивание кристаллов из купороса
Очень красивыми получаются кристаллы, выращенные таким способом: в двух разных сосудах готовят насыщенные растворы медного и железного купороса. Вода для приготовления растворов также должна быть максимально чистой - фильтрованной или, в идеале, дистиллированной.Оба сосуда помещают на водяную баню и нагревают, помешивая, до полного растворения купороса. В процессе охлаждения из железного купороса получаются зеленые кристаллы, из медного - голубые. Зеленый кристалл обвязывают ниткой и аккуратно погружают в раствор медного купороса. Через какое-то время этот кристалл покроется голубым слоем; после этого его вынимают из сосуда и погружают в раствор железного купороса, который даст кристаллу слой зеленого цвета.
Таким образом процедуру погружения в разные сосуды повторяют до тех пор, пока не образуется большой кристалл, состоящий из красивых зеленых и голубых слоев.
В природе происходит много интересных процессов. Один из них – создание кристаллов горных пород. А ведь этот чудесный, окутанный тайной процесс можно воспроизвести дома, наблюдая, как из привычных нам веществ постепенно вырастают прекрасные минералы.
Самым безопасным ингредиентом является сахар. С него и стоит начать, тем более, что такие кристаллы не только красивые, но и съедобные. Необходимо взять:- 2 стакана воды;
- на 3 стакана больше сахара;
- палочки;
- бумагу или прищепки;
- емкость;
- стаканы;
- краситель пищевой.
Из 1/4 стакана воды и 2 столовых ложек сахара варится сироп. Затем в него окунаются палочки и обваливаются в небольшом количестве сахара, насыпанного на салфетку. Когда они полностью высохнут, берем емкость, наливаем туда 2 стакана воды и насыпаем половину нормы сахара. Огонь уменьшаем до минимума, помещаем емкость на плиту, и помешивая, ждем растворения всего сахара. Добавляем остальной песок и растворяем его. Выключаем горелку и даем раствору постоять минут 20. Сироп горячим разливаем по стаканам и добавляем в каждый краситель пищевой. На палочки надеваем держатели. Когда мы опустим эти палочки в горячий сироп, ограничитель предохранит от контакта со стенками и дном посуды. Приблизительно через 7 дней произойдет чудо.
Еще 1 доступный ингредиент – NaCl – соль пищевая. Приступаем:- Наливаем в стакан теплую воду – 200 мл.
- Добавляем порциями соль, все время размешивая. Делаем это до тех пор, пока кристаллики соли не перестанут растворяться. Приблизительно уйдет 70 г. Важно, чтобы соль была чистой, в противном случае опыт может закончиться отрицательным результатом.
- Берем емкость с водой, ставим на огонь. Помещаем туда стакан, и пусть он там находится до нагрева раствора в нем. Не забудьте положить на дно емкости тряпочку или какую-то подставку, иначе стакан треснет.
- Заготавливаем нехитрое приспособление, состоящее из карандаша с привязанной к нему ниткой, на конце которой закреплен самый большой кристаллик соли. Если вместо кристаллика привязать камешек или фигурку, выполненную из медной проволоки, то в конце получим очень красивый образец.
- Вынимаем стакан, пропускаем раствор через фильтровальную бумагу. На кромки стакана укладываем приспособление. Нитка с кристалликом опустится в насыщенный раствор. Отводим для посуды темное место.
- Наблюдаем, как кристаллик увеличивается. Когда решите, что он вырос достаточно, вынимайте и обсушите, покройте лаком. Обращайтесь с ним осторожно – он очень хрупкий.
- Берем стеклянную банку и наливаем воду – 300 мл.
- Вводим постепенно медный купорос до перенасыщения раствора.
- Ставим на плиту кастрюлю с водой, в нее помещаем банку и нагреваем.
- Подвешиваем на нитку бусину или пуговицу. Привязываем к деревянной палочке.
- Вынимаем банку, даем раствору остыть.
- Размещаем палочку с ниткой поперек отверстия в банке. Следим, чтобы груз не касался дна и стенок посудины.
- Ждем, пока вырастет кристалл, затем вынимаем его.
- Наносим покрытие, используя лак для ногтей бесцветный.
- растворяют в нагретой воде;
- фильтруют;
- ставят в спокойное место, температура – комнатная;
- появляются кристаллы через несколько дней на дне посуды;
- выбирают лучшие, переносят в другую посуду и заливают старым отфильтрованным раствором;
- повторяют эту операцию дня через 2-3 до получения минералов нужной величины;
- вынимают, промокают салфеткой и лакируют.
Подытожим так: выращивание кристаллов – творческий, увлекательный процесс. Если делать это вместе с ребенком, то кто знает, может, из него вырастет знаменитый исследователь?
Кристаллы издавна привлекали внимание людей. Несмотря на свое природное происхождение, такие камни выглядят очень необычно, почти «ненатурально» красиво. А огромное разнообразие форм и цветов сделало кристаллы очень популярным материалом, часто используемым в рукоделии, декорировании и даже ювелирном искусстве.
Известно, что подобные камни образуются в результате отвердевания богатых минералами жидкостей. Соответственно, вырастить кристалл можно прямо у себя дома. Главное, разобраться, как приготовить подходящий для образования такого камня раствор. Наше руководство поможет вам вникнуть во все тонкости непростого, но безумно интересного процесса выращивания кристаллов.
Что понадобится для выращивания кристаллов в домашних условиях
Рост искусственного кристалла зависит от множества условий. Если вы захотите создать такое чудо природы самостоятельно, вам потребуется учесть множество моментов. Важное значение будут иметь и состав раствора для кристаллизации (не говоря уже о его концентрации и насыщенности), и условия окружающей среды (влажность и температура воздуха), и даже свойства поверхности, на которой будет расти камень.
Именно поэтому, прежде чем приступать к изготовлению специальной жидкости, стоит убедиться, что у вас есть все, что необходимо для будущего эксперимента:
- емкость из любого не окисляющегося материала (ее размер может быть произвольным; делайте свой выбор исходя из того, насколько большой кристалл вы планируете вырастить);
- обычная поваренная соль;
- палочка для перемешивания раствора (лучше, если она будет деревянной или стеклянной);
- салфетки или специальная фильтровальная бумага (обязательно белого цвета).
Как быстро вырастить кристалл из поваренной соли и воды
Чтобы вырастить у себя дома кристалл из обычной соли, вам придется как следует запастись терпением: на этот проект у вас может уйти от 3 недель и до полугода (срок будет напрямую зависеть от того, насколько большой камень вы хотите получить в итоге). За месяц такой камень едва ли достигнет размеров фасолины. За три – увеличится, максимум, до 4 см (имеется ввиду – в диаметре).
Прежде всего, приготовьте специальный раствор для выращивания кристаллов:
1. Возьмите немного чистой дистиллированной воды и выдержите ее до комнатной температуры.
2. Растворите в полученной жидкости обычную поваренную соль. Приправы лучше взять побольше. Продолжайте добавлять соль, пока раствор уже не станет сложно перемешивать.
3. Поместите емкость с подготовленной жидкостью на водяную баню. Подогревайте состав, пока находящаяся в нем соль не растворится полностью.
4. Полученную однородную массу охладите, а затем – процедите при помощи марли или салфетки. Этот шаг необходим, чтобы выделить из раствора все твердые примеси.
Как только жидкость будет готова, вы сможете приступить, непосредственно, к выращиванию соляного кристалла:
1. Для начала вам понадобится основа. Идеально, если у вас уже есть готовый кристаллик соли небольшого размера. За неимением оного в качестве основы можно использовать любой твердый предмет (желательно – из пластмассы, так как этот материал не будет окисляться в подготовленном растворе).
2. Возьмите обыкновенную нить (обязательно – белого цвета). Привяжите один ее конец к выбранной основе, а другой – к карандашу, линейке или любому другому предмету, который сможет исполнять роль «перекладины», лежа поперек горлышка емкости с раствором. Учтите, что длина самой нити должна быть такова, чтобы подвешенный с ее помощью кристалл был полностью погружен в жидкость, однако, не доставал до дна посудины.
3. Готовую конструкцию накройте тканью и уберите в место, где невозможны сильные перепады температур (иначе говоря – подальше от окон и источников сквозняков).
4. Теперь вам остается только ждать, пока кристалл вырастет. Вы сможете время от времени проверять его состояние, аккуратно приподнимая конструкцию за нить, на которой она подвешена. Однако избегайте в это время трогать кристалл руками или задевать им стенки емкости! Хрупкий камень не потерпит такого обращения.
5. Как только кристалл достигнет нужных вам размеров, извлеките его из раствора, аккуратно протрите сухой салфеткой и покройте бесцветным лаком. Так камень станет чуть прочнее, и его можно будет брать в руки без страха сломать.
Загрузка...