Основные этапы выращивания кристаллов
Этап 1. Растворяем соль, из которой будет расти кристалл, в горячей воде до тех пор, пока не появится уверенность, что соль уже больше не растворяется – раствор насыщен. Таким образом приготовили по 200 мл растворов медного купороса и красной кровяной соли.
Этап 2. Оставляем растворы в темном месте (в шкафу) и ждем выпадения кристаллов. Проверяли растворы на следующие сутки и в течение недели - кристаллы не выпали. Делаем вывод, что растворы получились ненасыщенные. Переставили стаканы с растворами на окно, там температура ниже, кристаллы выпали через 3 дня.
Этап 3. Выбираем из выпавших кристалликов 4 наиболее крупных и правильных и привязываем каждый на нитку. Другие концы нитки привязываем к карандашу.
Этап 4. Раствор вместе с остальными кристаллами переливаем в фарфоровую чашку и нагреваем на пламени спиртовки до полного растворения. Периодически помешивая стеклянной палочкой. Насыщенные растворы переливаем в 4 стакана на 50 мл.
Этап 5. Кристаллики на нитке опускаем в стаканы с насыщенными растворами. Ставим в темное место остывать до комнатной температуры. Выращивание кристаллов проводили в зимнее время (с декабря по март), поэтому температура в помещении не была постоянной, изменялась от 17 до 22°С. Накрываем стаканы с растворами листом бумаги от попадания пыли.
Этап 6. Один раз в неделю проверяем кристаллы, убираем мелкие кристаллики с нитки, с выращиваемого кристалла, чистим налет со стенок стаканов, при необходимости снова греем раствор и растворяем мелкие кристаллы в фарфоровой чашке на спиртовке.
· Мы периодически измеряли размеры некоторых граней и заметили следующее: грани изменяют свои размеры - растут, но форма их остаётся неизменной, углы между соответственными гранями тоже остаются постоянными. Но, возможно, эта закономерность характерна только для данного кристалла? Поэтому мы вырастили по четыре разных кристалла медного купороса и красной кровяной соли, сравнили формы граней. Оказалось, что и для других кристаллов эта закономерность тоже справедлива.
Вывод: В различных кристаллах одного и того же вещества и форма граней, и их взаимные расстояния, и их число могут изменяться, но углы при этом остаются постоянными.
· После обновления раствора выпадают новые мелкие кристаллики на дне стакана, на нитке, на поверхности раствора. Раствор начинает кристаллизоваться по краям стаканов и выходит на внешние стенки.
Вывод: для получения правильного по форме кристалла необходимо регулярное обновление раствора и медленное охлаждение.
· В одном из стаканов кристалл медного купороса выпал из петли. Или петля была затянута недостаточно сильно, или кристалл начал растворяться из-за колебаний температуры в помещении. Мы не стали его повторно завязывать и решили сравнить будет ли его форма отличаться от кристаллов, растущих на нитке. Форма кристалла в итоге оказалась более плоская и вытянутая по сравнению с другими кристаллами.
Вывод: Колебания температуры раствора сильно сказываются на процессе роста кристалла. При увеличении температуры раствора кристалл начинает растворяться.
· Несмотря на то, что мы регулярно осматривали кристаллы и убирали налипшие мелкие кристаллики, в одном из стаканов вырос поликристалл медного купороса.
· Кристаллам красной кровяной соли стало мало места в стаканах на 50 мл, так как они растут преимущественно в длину. Поэтому 11 февраля переместили кристаллики все в один сосуд на 250 мл. В последнюю неделю не уследили – кристаллы срослись.
Вывод: для получения кристалла хорошего качества необходимо создание постоянных условий роста, т. е раствор должен быть постоянно слегка перенасыщенным. Это лучше достигается методом испарения. Если необходимо быстро вырастить кристалл любого качества, то быстрее будет использовать метод охлаждения раствора.
Наша гипотеза подтвердилась частично. Мы выращивали кристаллы медного купороса и красной кровяной соли в течение трех месяцев, но геометрическая форма полученных кристаллов не вполне соответствует данным, представленным в учебной литературе.
Мы изучили строение кристаллических решеток, но не ответили на вопрос, почему именно такая геометрическая форма у кристаллов. Не представляется возможным объяснить, как укладываются катионы и анионы в ионной кристаллической решетке. В литературе описаны только упаковка в кристаллических решетках с простыми ионами, и только для модели идеального кристалла.
Выращивание искусственных кристаллов - очень увлекательный процесс. Мы продолжим работу. Будем тщательнее следить за условиями чтоб вырастить кристаллы более правильной формы. Изучим какие формы кристаллов образуют другие соли. Будем растить и собирать коллекцию.