Выращивания кристаллов – Из чего выращивают кристаллы в домашних условиях

Содержание

Из чего выращивают кристаллы в домашних условиях

Вырастить настоящий кристалл – довольно просто, интересно и познавательно. В этой статье говорится о том, как это сделать в домашних условиях.

Кристаллы образуются из любых веществ, чьи атомы и молекулы группируются в упорядоченную структуру. Для их выращивания не нужна лаборатория или специальные приспособления. Подойдут самые простые реактивы, которые всегда под рукой.

Выращивание кристалла — один из самых легких и безопасных химических экспериментов, доступных в домашних условиях. Провести его сможет даже ребенок младшего школьного возраста под присмотром взрослых.

Наградой за усилия станет предмет необычайной красоты, который вы создадите собственными руками.

Виды кристаллов

  1. Монокристалл – это цельный большой кристалл, например, искусственный камень. Он образуется при условии, что процессы кристаллизации проходят предельно медленно.
  2. Поликристалл формируется тогда, когда кристаллизация протекает быстро. В таком случае образуется много крошечных кристалликов. Так себя ведут металлы.

Способы выращивания кристаллов дома

Один из самых простых путей выращивания кристалла – охлаждение насыщенного раствора. Какие при этом происходят процессы?

  1. В теплой воде вещество, выбранное для опыта (например, соль), растворяется полностью.
  2. Температуру раствора понижают: это снижает растворимость соли. Образуется нерастворенная соль, которая выпадает в осадок.
  3. Образование осадка начинается с формирования мелких крупинок и в самом растворе, и на поверхности емкости, в которую он помещен.
  4. Если в растворе нет посторонних включений (обыкновенных пылинок, ворсинок и т.п.), а остывание происходит постепенно, эти крупинки-кристаллики срастаются в более крупные и правильные по форме кристаллы.
  5. Быстрое охлаждение вызывает образование сразу множества крошечных кристаллов неправильной формы, которые не соединяются между собой и сдерживают рост друг друга.

Кристалл также вырастет, если из насыщенного раствора будет постепенно удаляться растворитель (вода). Как это сделать и что будет происходить в сосуде?

  1. Посуду с насыщенным раствором нужно достаточно долго выдерживать при постоянной температуре.
  2. Следует исключить попадание сора и пыли, а также замедлить испарение воды (для этого достаточно накрыть емкость бумагой).
  3. Вырастить кристалл можно на каком-либо подвесе посередине емкости (тогда он приобретет правильную форму), либо на дне емкости.
  4. Если кристалл будет расти на дне, его нужно периодически поворачивать, чтобы добиться симметрии.
  5. На место испарившейся воды следует добавлять раствор такой же консистенции, что был в начале эксперимента.

Основной принцип в данном случае остается прежним: чем медленнее идут процессы, влияющие на кристаллизацию, тем красивее, крупнее и правильнее получатся кристаллы. Если первоначальный кристалл, выступавший как основа для выращивания, имел неправильную форму, он дополнит недостающие части в ходе роста и примет конфигурацию, типичную для природы его вещества. Так медный купорос в итоге вырастет в ромб, а соли хромокалиевых квасцов образуют октаэдр.

Считается, что дома из подручных средств может вырасти только небольшой кристаллик. Это не так: при должном внимании есть все шансы вырастить дома кристалл любого размера и веса. Фактически для этого достаточно продолжать процедуру кристаллизации, пока не будет достигнут желаемый результат. Конечно, необходимо сразу подобрать подходящую по размеру емкость.

Сохранность кристаллов

Несоблюдение условий хранения может привести к разрушению кристалла. Необходимо ознакомиться с характеристиками выбранного вещества заранее, чтобы избежать разочарования в конце такого долгого и кропотливого труда.

Так, точеные грани кристалла квасцов под действием обычного сухого воздуха потускнеют из-за потери влаги и рассыплются, образовав серый порошок. То же произойдет с сульфатом и тиосульфатом натрия, солями марганца, цинка, никеля, сегнетовой солью. Единственный выход – поместить кристаллы в закупоренные прозрачные сосуды. Некоторые рекомендуют покрывать кристаллы прозрачным лаком, но это только оттягивает срок гибели. А еще — лакированные грани теряют свой первоначальный блеск и выглядят искусственно.

От высокой температуры разрушаются кристаллы, выращенные из медного купороса и алюмокалиевых квасцов. Срок жизни таких кристаллов может продлить хранение в бытовом холодильнике. Однако и тут они продержатся порядка 2-х лет.

Еще одна проблема кристаллов водорастворимых веществ – они разрушаются от перепадов температурного режима из-за влаги, которая в небольшом количестве сохраняется внутри них. По этой причине появляются пятнышки, сколы, происходит оплывание граней, потеря блеска.

Пожалуй, самое устойчивое из популярных для выращивания кристаллов веществ – поваренная соль.

Из чего можно вырастить кристалл

Кроме вышеназванных веществ, кристаллы дома можно вырастить из сахара.

Гораздо сложнее, но вместе с тем и интереснее выращивать искусственные камни (аметисты, кварциты, рубины и др.). Это достаточно трудоемкий процесс, который требует специального оборудования для поддержания постоянной температуры, давления, влажности и других важных для успеха эксперимента показателей. Иными словами, чтобы получить искусственный камень, потребуется настоящая лаборатория.

Каким должно быть вещество для домашнего выращивания кристалла?

  1. Безопасным, нетоксичным. Этому требованию соответствуют далеко не все вещества с кристаллической структурой. Например, цианид калия KCN (или сульфид натрия Na2S) тоже образует кристаллы своей характерной формы. Но проводить с ним опыты в домашних условиях нельзя, потому что он вступает в реакцию окисления с кислородом в составе воздуха и выделяет ядовитые вещества, опасные для человека.
  2. Второе важное качество – стабильность. То есть выбранное вещество должно вступать с водой в обратимую реакцию. Кроме того, важна устойчивость к колебаниям температуры. Некоторые органические вещества могут необратимо разрушаться при попадании в горячую воду (реакция гидролиза).
  3. Стоимость реактивов. Как известно, первый опыт (или несколько) может оказаться не очень удачным, потому для начала лучше остановить свой выбор на недорогих и доступных веществах.
  4. Да выращивания кристаллов понадобится много очищенной воды – об этом тоже следует позаботиться заранее.
  5. Способность растворяться в воде. Перед началом опыта следует узнать, какой расход выбранного вещества на заданный объем воды потребуется. Чтобы вырастить кристалл сахара, например, понадобится растворить в 1 л воды не меньше 2-х кг сахара. Так что лучше предварительно составить график растворимости исходного вещества. Для этого нужно из массы стакана воды вычесть массу того же объема профильтрованного раствора после того, как растворение закончится и температура стабилизируется. Это поможет составить представление о том, сколько вещества для кристаллизации понадобится на заданный объем воды.

Как вырастить кристалл поваренной соли

Проще всего практиковаться на обычной поваренной соли. Тогда не понадобятся специальные химические реактивы, только соль и очищенная вода.

Шаг 1. Заготовить кристаллик соли, обвязав его тонкой ниткой, закрепленной посередине небольшой палочки (карандаша, ручки).

Кристаллик соли

Цель: поместить кристаллик так, чтобы он был погружен в раствор, но не контактировал с поверхностью сосуда.

Кристалл соли привязываем к нитке и помещаем в стакан

Шаг 2. В емкость (прозрачную, чтобы можно было наблюдать за ростом кристалла) налить теплой воды и всыпать соль. Помешивать, пока соль не растворится полностью. Затем добавить соли и повторить. Солить воду необходимо, пока соль не прекратит растворяться. Это заметно по появлению на дне посудины осадка.

Шаг 3. Раствор нужно постепенно нагревать, поставив в емкость большего диаметра с горячей водой. В итоге осадок растворится. Если на дне что-то осталось, лучше перелить раствор в чистую посуду.

Шаг 4. Поместить емкость с полученным раствором в место со стабильной температурой. Погрузить в раствор кристаллик-зародыш на нитке. Сверху сосуд с раствором нужно накрыть бумагой.

Кристаллик-зародыш на нитке погружаем в раствор

Шаг 5. Процесс кристаллизации пошел. Далее необходимо будет при испарении воды добавлять в емкость такой же по содержанию соли раствор, как был в начале эксперимента. Через некоторое время станет заметно, что изначальный кристаллик увеличился в размерах. Растить его можно сколько угодно, пока хватит размера емкости и терпения. Полученный кристалл будет довольно долговечным.

Как вырастить кристалл сахара

Кристаллы сахара можно использовать как украшение стола или леденцы для детей. Но они достаточно дорого обойдутся из-за большого расхода сахара. На 2 стакана воды понадобится в итоге 5 стаканов сахарного песка.

Кристаллы сахара

Процесс приготовления раствора аналогичен тому, как это делается для соляных кристаллов. Выращивать сахарные кристаллы удобнее всего на зубочистках или деревянных шпажках. Для «затравки» достаточно обмокнуть шпажку в сироп и окунуть в сахар, чтобы он равномерно налип на поверхность. Нужно выждать время, чтобы сахар хорошо прилип и высох.

Чтобы сформировать цветные кристаллы, стоит добавить в сироп пищевой краситель (оптимальный вариант – соки).

На то, чтобы вырастить кристалл сахара из указанного количества ингредиентов, понадобится 1 неделя.

Сахарные кристаллы на палочках (Видео)

В этом видео рассказывается как вырастить съедобные кристаллы из сахара, не просто красивые на вид, но и очень вкусные.

Как вырастить кристалл медного купороса

Соляные кристаллы получаются прозрачно-белыми, а медный купорос дает насыщенный голубой оттенок.

Кристалл медного купороса

Вырастить такой кристалл не сложнее, чем соляной: понадобится насыщенный раствор и кристаллик-зародыш на нитке.

Кристалл медного купороса подвешенный на нитке

В насыщенный раствор медного купороса на нитке опускаем затравку

Раствор в прозрачной емкости необходимо поместить в затененное место со стабильной температурой, подвесить кристалл так, как и в случае с солью, и ждать, периодически добавляя раствор вместо испарившегося.

42 день эксперимента

Нельзя вынимать кристалл из рабочего раствора, пока процедура его образования не будет закончена!

Техника безопасности

Для выращивания кристаллов нельзя применять пищевую посуду (исключение – опыты с солью и сахаром). Не следует оставлять рядом пищу: во-первых, потому что реактивы токсичны, во-вторых, из-за сора и крошек, которые при попадании в раствор погубят эксперимент.

При манипуляциях с химическими реактивами следует соблюдать абсолютно все правила, указанные на упаковке. По завершении работы нужно вымыть руки.

Вырастить кристалл дома – довольно просто, интересно и познавательно. Сначала лучше потренироваться на доступных веществах. Если что-то пойдет не так, нужно проверить соблюдение всех условий, необходимых для образования кристалла. Освоив самые простые кристаллы, можно приступать к работе с другими реактивами. Это никогда не надоедает, потому что разные вещества дают кристаллы разной формы и окраски. К тому же, нет двух абсолютно одинаковых кристаллов, а их конфигурацию и размеры можно регулировать по собственному желанию.

Выращивание кристаллов в домашних условиях — очень длительный, трудоемкий и кропотливый процесс, но он очень увлекательный и однозначно стоящий затраченного времени. Этот опыт очень нравится детям, к тому же большинство нижеприведенных способов совершенно безопасны. Итак, рассмотрим основные способы выращивания кристаллов в домашних условиях.

Как вырастить кристалл из сахара в домашних условиях

Начинать свои опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях лучше всего с самых интересных и приятных. Проще всего вырастить кристалл из сахара, к тому же если вы проводите этот опыт с детьми, они смогут попробовать плоды своего творчества по окончании процесса.

Для того чтобы вырастить кристалл из сахара нам будет нужно:

  • 2 стакана воды;
  • 5 стаканов сахарного песка;
  • деревянные шпажки;
  • бумага;
  • небольшая кастрюлька;
  • несколько прозрачных стаканов.

Процесс изготовления кристалла начинается с изготовления сахарного сиропа. Для этого берем 1/4 стакана воды и две ложки сахара. Смешиваем, доводим на огне до получения сиропа. Макаем деревянную шпажку в сироп и немного обсыпаем сахаром. Чем равномерней произойдет обсыпка шпажки, тем идеальней и красивей выйдет кристалл. Подобным образом делаем требуемое количество заготовок и оставляем их до полного высыхания, например, на ночь.

Прошло некоторое время, наши шпажки просохли и теперь мы можем переходить к с следующей части опыта. В кастрюлю наливаем 2 стакана воды и высыпаем 2,5 стакана сахара. На небольшом огне, постоянно помешивая, превращаем нашу смесь в сахарный сироп. Помешивание требуется проводить тщательно, до полного растворения сахара! Добавляем оставшиеся 2,5 стакана сахара и также, до полного растворения, варим сироп. После этого, оставляем сироп немного остыть, на это потребуется приблизительно 15-20 минут. Этим временем продолжаем приготовление заготовок из шпажек, основы для нашего будущего кристалла. Нарезаем кружки бумаги чуть больше диаметра наших стаканов и протыкаем палочками получившиеся кружки. Главное, чтобы бумага плотно зафиксировалась на шпажке. Бумага будет являться держателем и крышкой для стакана.

Остывший, но еще горячий сироп разливаем по стаканам. На этом этапе в сироп можно добавить немного пищевого красителя, тогда кристалл в итоге получится цветным. Опускаем в стакан нашу заготовку (палочку с кружком бумаги) и оставляем в покое до созревания кристалла. Важно при этом не касаться стенок и дна! Ну, и то же самое проделываем со всеми оставшимися заготовками.

Для выращивания кристалла потребуется приблизительно неделя. Это очень интересный и увлекательный процесс, который очень нравится детям. Каждый день кристалл увеличивается и приобретает свою индивидуальную форму. Некоторые кристаллы растут быстрее, некоторые медленнее, но основная масса вызревает именно за 7 дней. Полученный кристалл из сахара очень хорошо употребить всей семьей на домашнем чаепитии либо просто погрызть в минуты хандры! Вот так, занимательная химия это не только интересно, но еще и вкусно ;).

Как вырастить кристалл из соли в домашних условиях

Выращивание кристалла из соли в домашних условиях довольно простой процесс, но требующий терпения и внимательности. Однако, результат эксперимента превосходит все ожидания. Нам потребуются:

  • чистая вода;
  • кастрюля;
  • 2 стеклянных банки;
  • поваренная соль;
  • крепкая нитка.

Нагреваем в кастрюле воду, именно сильно нагреваем, а не доводим до кипения, в кипятке эксперимент не получится. После нагрева воды понемногу начинаем насыпать в неё соль, постоянно помешивая до полного растворения порции соли. После этого добавляем еще соль, помешиваем до растворения. И так до тех пор пока соль не перестанет растворяться. Переливаем полученный насыщенный соляной раствор в банку и даем хорошенько отстояться в течении суток. На следующий день мы увидим в банке множество мелких кристалликов осевшей соли. Выбираем самый красивый и большой из них, аккуратно достаем и привязываем на нитку. Тщательно переливаем раствор в пустую банку, следя за тем, чтобы осевшие кристаллики не попали в новый сосуд. Затем кристалл на нитке опускаем в отфильтрованный соляной раствор и запасаемся терпением. Через 2-3 дня вы заметите увеличение кристалла, этот рост будет продолжаться какое-то время до окончания роста. После того как вы заметите, что кристалл перестал увеличиваться можно либо закончить эксперимент если вы довольны результатом, либо приготовить еще насыщенного соляного раствора, также как мы проделали это выше, и опустить туда наш кристалл. Кстати, если часто менять раствор соли, то рост кристалла будет проходить быстрее.

Очень важно не охлаждать специально раствор и не взбалтывать его, в этом случае получаются кристаллы несовершенной формы. Также не стоит добавлять никакие красители, кристалл не окрасится, а эксперимент будет загублен.

Как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях

Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях это уже следующий уровень сложности, при котором требуется соблюдать требования безопасности и выполнять его детям можно только под присмотром взрослых.

Для проведения эксперимента нам потребуется:

  • вода, лучше дистиллированная;
  • стеклянная банка;
  • соль меди (медный купорос или сульфат меди, который можно купить в магазине для садоводов-огородников).

Перед покупкой обязательно рассмотрите вещество, оно должно представлять собой ярко-синий однородный порошок. При наличии комков и зеленых вкраплений от покупки лучше отказаться. Дачникам то он пойдет в хозяйстве, а нам, начинающим химикам, нет.

Итак, правильный купорос закуплен. Высыпаем примерно 100 граммов порошка в стеклянную банку и заливаем понемногу горячей водой, постоянно помешивая. Мы должны получить насыщенный раствор, в котором уже не сможет растворяться соль меди. Фильтруем раствор и ставим в холодильник. На следующий день на дне мы обнаружим множество кристаллов. Отбираем парочку самых больших и красивых и помещаем в емкость с отфильтрованным раствором. Перед этим поступаем с кристаллами также как и в предыдущем опыте с поваренной солью, а именно, закрепляем на нитке и опускаем в банку. Накрываем сосуд тонкой бумагой и запасаемся терпением. Выращивание кристалла из медного купороса занимает несколько недель. После завершения формирования кристалла его нужно аккуратно вынуть, сполоснуть холодной проточной водой и покрыть бесцветным лаком для ногтей.

природные кристаллы горного хрусталя

СОДЕРЖАНИЕ

  • Как вырастить кристалл из соли
  • Как вырастить кристалл из сахара
  • Как вырастить кристалл медного купороса
  • Как вырастить кристалл из алюмокалиевых квасцов

Кристаллы минералов встречаются в природе повсеместно.  Для их образования нужны специальные условия. Например, горная порода гранит состоит из кристаллов кварца, полевого шпата и слюды, которые раскристаллизовались друг за другом при остывании магмы.

Красивые шестигранные кристаллы горного хрусталя выросли  из горячих водных растворов, насыщенных кремнеземом SiO2.

природные кристаллы серы

 Ромбические  желтые кристаллы серы выросли из сероводородных  вод  горячих источников и гейзеров. 

На берегах соленых озер и морей можно увидеть кубические кристаллы  каменной соли — галита; белые, красные, желтые и даже синие кристаллы карналлита и мирабилита.

Алмазы, самые твердые кристаллы, образовались при гигантском давлении в так называемых трубках взрыва (кимберлитовых трубках).

Итак, природа создала и продолжает создавать кристаллы минералов. Можем ли мы увидеть таинство роста кристаллов? Можем ли  вырастить их сами?  Да, конечно можем. И сейчас я расскажу, как это сделать в домашних условиях.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ СОЛИ

Выращенные кристаллы поваренной соли

Для того, чтобы вырастить  кристаллы поваренной (каменной) соли (галита —  NaCl), нужно поставить на плиту емкость с водой и довести воду  до кипения. Затем снять емкость с плиты и растворить в ней обычную соль из пачки. Постоянно помешивая раствор, досыпайте соль до тех пор, пока не заметите, что она больше не растворяется.

Полученный соленый раствор нужно отфильтровать и  налить в плоскую посуду, например, в блюдце. Вода остынет и начнет испаряться, а на краях блюдца и на его дне вы увидите прозрачные кубики правильной формы – это и есть  кристаллы каменной соли, галита.

Можно вырастить большой кристалл, или несколько больших кубических кристаллов. Для этого в емкость, в которой вы растворили соль, следует опустить шерстяную нитку. При остывании раствора она покроется кубиками соли. Чем медленнее остывает раствор – тем более правильную форму будут иметь кристаллы. Через некоторое время рост прекратится.

 Чтобы вырастить один большой кристалл, нужно из множества образовавшихся на дне кристаллов выбрать один, самый правильный, положить на дно чистого стакана, а сверху налить  раствор из прежней посуды.

Для роста правильных кристаллов нужен покой. Нельзя трясти или передвигать стол или полку, на которой стоит емкость с растущими кристаллами.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ САХАРА

Вырастить кристаллы сахара можно точно также, как и кристаллы соли. Кристаллы сахара можно вырастить также на деревянных палочках, это может быть красивым дополнением  к какому-либо праздничному сладкому блюду.  Пищевые красители, добавленные в раствор,  окрасят сахар во все цвета радуги.

Кристаллы сахара

Ниже приводится полная инструкция, как вырастить кристаллы сахара на палочках.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ МЕДНОГО КУПОРОСА

Медный купорос продается в магазинах для огородников, из него,  и из гашеной извести,  готовят «бордоскую жидкость» для  защиты растений от грибков и различных заболеваний.

Для того, чтобы вырастить  кристалл медного купороса (Cu SO4 * 5h3O)  правильной формы, следует растворить  порошковый медный купорос  в воде  при температуре 80 градусов Цельсия. При более высокой температуре растворимость медного купороса падает.   Растворяем  порошок до тех пор, пока растворение не прекратится. На конец  проволочки или шерстяной нити привязываем затравку – мелкий кристаллик того же медного купороса. Где его взять? Можно поискать в том же пакете, из которого вы сыпали купорос в воду, кристаллик побольше. Если такой не нашелся – оставьте ваш раствор остывать, и через некоторое время вы увидите на дне мелкие кристаллы.

Выберите один и привяжите его (или приклейте) к проволоке или нити. Раствор отфильтруйте. Затем опустите в него приготовленную затравку (кристалл на нити). Ни в коем случае не опускайте затравку в горячий раствор! Затравка  может попросту раствориться. Большой кристалл медного купороса растет несколько недель. Кристалл, выращенный до нужных размеров, нужно покрыть лаком, так как влага, содержащаяся в воздухе, со временем приведет к его оплавлению и разрушению.

Не сложным способом можно вырастить красивые кристаллы меди. Детальное  описание процесса найти в подробной статье «Как вырастить кристаллы меди«.

Кристаллы железного купороса выращивают аналогичным образом, подробную статью об этом можно прочитать, пройдя по ссылке в этом предложении.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ АЛЮМОКАЛИЕВЫХ КВАСЦОВ

выращенные кристаллы алюмокалиевых квасцов

Алюмокалиевые квасцы (KAI 2*12h3O  — минерал алунит) продаются в аптеке в виде порошка. Это хорошее средство, которое «сушит кожу» и убивает болезнетворные микроорганизмы, это вещество не вызывает аллергии и оно не токсично. Из порошка алюмокалиевых квасцов можно вырастить хорошие кристаллы.  Квасцы следует растворить в теплой воде до насыщения и раствор отфильтровать. Через несколько дней нахождения в спокойном месте,  при комнатной температуре,  на дне емкости появятся маленькие кристаллы.

алюмокалиевые квасцы (квасцы жженые) можно купить в аптеке

Из этих кристалликов нужно выбрать несколько штук, правильной формы и поместить в другую емкость. Затем их заливают тем же раствором.  Можно подвесить затравки  на тонких ниточках (к нити их можно приклеить прочным водостойким клеем).  Раз в два-три дня кристаллы нужно переносить в новый стакан, а раствор фильтровать и снова заливать им растущие кристаллы.  Кристаллы квасцов, выращенные до нужных размеров, следует покрыть лаком, чтобы они не оплавились от влаги воздуха и не потеряли форму.

Растворы для выращивания кристаллов желательно готовить на дистиллированной воде.

В домашних условиях можно получить искусственный малахит, используя медный купорос и стиральную соду, но это будут не красивые кристаллы или ажурный рисунчатый камень, а зеленый или грязно-зеленый осадок на дне сосуда (порошок).  Красивый малахит, практически не отличающийся от натурального, можно получить только на промышленном оборудовании.

На предприятиях тоже выращивают кристаллы многих минералов. Но дома это повторить невозможно, для этого нужно специальное оборудование.  Большинство кристаллов (кварц, аметист, рубин, изумруд, алмазы, малахит, гранаты и др.) выращивают в чугунных автоклавах под высоким давлением. Температуры достигают 500-1000 градусов, а давление – 3000 атмосфер.

Наборы для выращивания кристаллов

набор для выращивания кристаллов

Сейчас в магазинах игрушек,  в крупных городах, появились  в продаже наборы для выращивания кристаллов. Из порошков дигидрофосфата аммония и калия, в которые добавлены красители, можно вырастить интересные призматические и игольчатые кристаллы. Для того, чтобы кристаллы получились достаточно большими и красивыми, надо строго следовать прилагаемой инструкции.

Странно, но в инструкции, которая находится в изображенной на фотографии коробке, не указано, какое именно химическое вещество используется для выращивания кристаллов и какой краситель используется. В остальном она достаточно подробная.

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.

Очень красивые синие кристаллы вырастают из медного купороса. Материал этот не такой безопасный, как сахар или соль, поэтому работайте в перчатках. Технология почти такая же:

  • 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.

Хорошие кристаллы вырастают из алюмокалиевых квасцов (алунита). Покупают их в аптеке. Затем:

  • 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.

В магазинах, где продают игрушки, иногда появляются наборы с материалами для выращивания кристаллов. В них присутствуют сульфаты алюминия и калия, а также аммония фосфат и красители.

Подытожим так: выращивание кристаллов — творческий, увлекательный процесс. Если делать это вместе с ребенком, то кто знает, может, из него вырастет знаменитый исследователь?

dacha-posadka.ru

Для чего выращивать кристаллы в домашних условиях

Вырастить настоящий кристалл – довольно просто, интересно и познавательно. В этой статье говорится о том, как это сделать в домашних условиях.

Кристаллы образуются из любых веществ, чьи атомы и молекулы группируются в упорядоченную структуру. Для их выращивания не нужна лаборатория или специальные приспособления. Подойдут самые простые реактивы, которые всегда под рукой.

Выращивание кристалла — один из самых легких и безопасных химических экспериментов, доступных в домашних условиях. Провести его сможет даже ребенок младшего школьного возраста под присмотром взрослых.

Наградой за усилия станет предмет необычайной красоты, который вы создадите собственными руками.

Виды кристаллов

  1. Монокристалл – это цельный большой кристалл, например, искусственный камень. Он образуется при условии, что процессы кристаллизации проходят предельно медленно.
  2. Поликристалл формируется тогда, когда кристаллизация протекает быстро. В таком случае образуется много крошечных кристалликов. Так себя ведут металлы.

Способы выращивания кристаллов дома

Один из самых простых путей выращивания кристалла – охлаждение насыщенного раствора. Какие при этом происходят процессы?

  1. В теплой воде вещество, выбранное для опыта (например, соль), растворяется полностью.
  2. Температуру раствора понижают: это снижает растворимость соли. Образуется нерастворенная соль, которая выпадает в осадок.
  3. Образование осадка начинается с формирования мелких крупинок и в самом растворе, и на поверхности емкости, в которую он помещен.
  4. Если в растворе нет посторонних включений (обыкновенных пылинок, ворсинок и т.п.), а остывание происходит постепенно, эти крупинки-кристаллики срастаются в более крупные и правильные по форме кристаллы.
  5. Быстрое охлаждение вызывает образование сразу множества крошечных кристаллов неправильной формы, которые не соединяются между собой и сдерживают рост друг друга.

Кристалл также вырастет, если из насыщенного раствора будет постепенно удаляться растворитель (вода). Как это сделать и что будет происходить в сосуде?

  1. Посуду с насыщенным раствором нужно достаточно долго выдерживать при постоянной температуре.
  2. Следует исключить попадание сора и пыли, а также замедлить испарение воды (для этого достаточно накрыть емкость бумагой).
  3. Вырастить кристалл можно на каком-либо подвесе посередине емкости (тогда он приобретет правильную форму), либо на дне емкости.
  4. Если кристалл будет расти на дне, его нужно периодически поворачивать, чтобы добиться симметрии.
  5. На место испарившейся воды следует добавлять раствор такой же консистенции, что был в начале эксперимента.

Основной принцип в данном случае остается прежним: чем медленнее идут процессы, влияющие на кристаллизацию, тем красивее, крупнее и правильнее получатся кристаллы. Если первоначальный кристалл, выступавший как основа для выращивания, имел неправильную форму, он дополнит недостающие части в ходе роста и примет конфигурацию, типичную для природы его вещества. Так медный купорос в итоге вырастет в ромб, а соли хромокалиевых квасцов образуют октаэдр.

Считается, что дома из подручных средств может вырасти только небольшой кристаллик. Это не так: при должном внимании есть все шансы вырастить дома кристалл любого размера и веса. Фактически для этого достаточно продолжать процедуру кристаллизации, пока не будет достигнут желаемый результат. Конечно, необходимо сразу подобрать подходящую по размеру емкость.

Сохранность кристаллов

Несоблюдение условий хранения может привести к разрушению кристалла. Необходимо ознакомиться с характеристиками выбранного вещества заранее, чтобы избежать разочарования в конце такого долгого и кропотливого труда.

Так, точеные грани кристалла квасцов под действием обычного сухого воздуха потускнеют из-за потери влаги и рассыплются, образовав серый порошок. То же произойдет с сульфатом и тиосульфатом натрия, солями марганца, цинка, никеля, сегнетовой солью. Единственный выход – поместить кристаллы в закупоренные прозрачные сосуды. Некоторые рекомендуют покрывать кристаллы прозрачным лаком, но это только оттягивает срок гибели. А еще — лакированные грани теряют свой первоначальный блеск и выглядят искусственно.

От высокой температуры разрушаются кристаллы, выращенные из медного купороса и алюмокалиевых квасцов. Срок жизни таких кристаллов может продлить хранение в бытовом холодильнике. Однако и тут они продержатся порядка 2-х лет.

Еще одна проблема кристаллов водорастворимых веществ – они разрушаются от перепадов температурного режима из-за влаги, которая в небольшом количестве сохраняется внутри них. По этой причине появляются пятнышки, сколы, происходит оплывание граней, потеря блеска.

Пожалуй, самое устойчивое из популярных для выращивания кристаллов веществ – поваренная соль.

Из чего можно вырастить кристалл

Кроме вышеназванных веществ, кристаллы дома можно вырастить из сахара.

Гораздо сложнее, но вместе с тем и интереснее выращивать искусственные камни (аметисты, кварциты, рубины и др.). Это достаточно трудоемкий процесс, который требует специального оборудования для поддержания постоянной температуры, давления, влажности и других важных для успеха эксперимента показателей. Иными словами, чтобы получить искусственный камень, потребуется настоящая лаборатория.

Каким должно быть вещество для домашнего выращивания кристалла?

  1. Безопасным, нетоксичным. Этому требованию соответствуют далеко не все вещества с кристаллической структурой. Например, цианид калия KCN (или сульфид натрия Na2S) тоже образует кристаллы своей характерной формы. Но проводить с ним опыты в домашних условиях нельзя, потому что он вступает в реакцию окисления с кислородом в составе воздуха и выделяет ядовитые вещества, опасные для человека.
  2. Второе важное качество – стабильность. То есть выбранное вещество должно вступать с водой в обратимую реакцию. Кроме того, важна устойчивость к колебаниям температуры. Некоторые органические вещества могут необратимо разрушаться при попадании в горячую воду (реакция гидролиза).
  3. Стоимость реактивов. Как известно, первый опыт (или несколько) может оказаться не очень удачным, потому для начала лучше остановить свой выбор на недорогих и доступных веществах.
  4. Да выращивания кристаллов понадобится много очищенной воды – об этом тоже следует позаботиться заранее.
  5. Способность растворяться в воде. Перед началом опыта следует узнать, какой расход выбранного вещества на заданный объем воды потребуется. Чтобы вырастить кристалл сахара, например, понадобится растворить в 1 л воды не меньше 2-х кг сахара. Так что лучше предварительно составить график растворимости исходного вещества. Для этого нужно из массы стакана воды вычесть массу того же объема профильтрованного раствора после того, как растворение закончится и температура стабилизируется. Это поможет составить представление о том, сколько вещества для кристаллизации понадобится на заданный объем воды.

Как вырастить кристалл поваренной соли

Проще всего практиковаться на обычной поваренной соли. Тогда не понадобятся специальные химические реактивы, только соль и очищенная вода.

Шаг 1. Заготовить кристаллик соли, обвязав его тонкой ниткой, закрепленной посередине небольшой палочки (карандаша, ручки).

Кристаллик соли

Цель: поместить кристаллик так, чтобы он был погружен в раствор, но не контактировал с поверхностью сосуда.

Кристалл соли привязываем к нитке и помещаем в стакан

Шаг 2. В емкость (прозрачную, чтобы можно было наблюдать за ростом кристалла) налить теплой воды и всыпать соль. Помешивать, пока соль не растворится полностью. Затем добавить соли и повторить. Солить воду необходимо, пока соль не прекратит растворяться. Это заметно по появлению на дне посудины осадка.

Шаг 3. Раствор нужно постепенно нагревать, поставив в емкость большего диаметра с горячей водой. В итоге осадок растворится. Если на дне что-то осталось, лучше перелить раствор в чистую посуду.

Шаг 4. Поместить емкость с полученным раствором в место со стабильной температурой. Погрузить в раствор кристаллик-зародыш на нитке. Сверху сосуд с раствором нужно накрыть бумагой.

Кристаллик-зародыш на нитке погружаем в раствор

Шаг 5. Процесс кристаллизации пошел. Далее необходимо будет при испарении воды добавлять в емкость такой же по содержанию соли раствор, как был в начале эксперимента. Через некоторое время станет заметно, что изначальный кристаллик увеличился в размерах. Растить его можно сколько угодно, пока хватит размера емкости и терпения. Полученный кристалл будет довольно долговечным.

Как вырастить кристалл сахара

Кристаллы сахара можно использовать как украшение стола или леденцы для детей. Но они достаточно дорого обойдутся из-за большого расхода сахара. На 2 стакана воды понадобится в итоге 5 стаканов сахарного песка.

Кристаллы сахара

Процесс приготовления раствора аналогичен тому, как это делается для соляных кристаллов. Выращивать сахарные кристаллы удобнее всего на зубочистках или деревянных шпажках. Для «затравки» достаточно обмокнуть шпажку в сироп и окунуть в сахар, чтобы он равномерно налип на поверхность. Нужно выждать время, чтобы сахар хорошо прилип и высох.

Чтобы сформировать цветные кристаллы, стоит добавить в сироп пищевой краситель (оптимальный вариант – соки).

На то, чтобы вырастить кристалл сахара из указанного количества ингредиентов, понадобится 1 неделя.

Сахарные кристаллы на палочках (Видео)

В этом видео рассказывается как вырастить съедобные кристаллы из сахара, не просто красивые на вид, но и очень вкусные.

Как вырастить кристалл медного купороса

Соляные кристаллы получаются прозрачно-белыми, а медный купорос дает насыщенный голубой оттенок.

Кристалл медного купороса

Вырастить такой кристалл не сложнее, чем соляной: понадобится насыщенный раствор и кристаллик-зародыш на нитке.

Кристалл медного купороса подвешенный на нитке

В насыщенный раствор медного купороса на нитке опускаем затравку

Раствор в прозрачной емкости необходимо поместить в затененное место со стабильной температурой, подвесить кристалл так, как и в случае с солью, и ждать, периодически добавляя раствор вместо испарившегося.

42 день эксперимента

Нельзя вынимать кристалл из рабочего раствора, пока процедура его образования не будет закончена!

Техника безопасности

Для выращивания кристаллов нельзя применять пищевую посуду (исключение – опыты с солью и сахаром). Не следует оставлять рядом пищу: во-первых, потому что реактивы токсичны, во-вторых, из-за сора и крошек, которые при попадании в раствор погубят эксперимент.

При манипуляциях с химическими реактивами следует соблюдать абсолютно все правила, указанные на упаковке. По завершении работы нужно вымыть руки.

Вырастить кристалл дома – довольно просто, интересно и познавательно. Сначала лучше потренироваться на доступных веществах. Если что-то пойдет не так, нужно проверить соблюдение всех условий, необходимых для образования кристалла. Освоив самые простые кристаллы, можно приступать к работе с другими реактивами. Это никогда не надоедает, потому что разные вещества дают кристаллы разной формы и окраски. К тому же, нет двух абсолютно одинаковых кристаллов, а их конфигурацию и размеры можно регулировать по собственному желанию.

Выращивание кристаллов в домашних условиях — очень длительный, трудоемкий и кропотливый процесс, но он очень увлекательный и однозначно стоящий затраченного времени. Этот опыт очень нравится детям, к тому же большинство нижеприведенных способов совершенно безопасны. Итак, рассмотрим основные способы выращивания кристаллов в домашних условиях.

Как вырастить кристалл из сахара в домашних условиях

Начинать свои опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях лучше всего с самых интересных и приятных. Проще всего вырастить кристалл из сахара, к тому же если вы проводите этот опыт с детьми, они смогут попробовать плоды своего творчества по окончании процесса.

Для того чтобы вырастить кристалл из сахара нам будет нужно:

  • 2 стакана воды;
  • 5 стаканов сахарного песка;
  • деревянные шпажки;
  • бумага;
  • небольшая кастрюлька;
  • несколько прозрачных стаканов.

Процесс изготовления кристалла начинается с изготовления сахарного сиропа. Для этого берем 1/4 стакана воды и две ложки сахара. Смешиваем, доводим на огне до получения сиропа. Макаем деревянную шпажку в сироп и немного обсыпаем сахаром. Чем равномерней произойдет обсыпка шпажки, тем идеальней и красивей выйдет кристалл. Подобным образом делаем требуемое количество заготовок и оставляем их до полного высыхания, например, на ночь.

Прошло некоторое время, наши шпажки просохли и теперь мы можем переходить к с следующей части опыта. В кастрюлю наливаем 2 стакана воды и высыпаем 2,5 стакана сахара. На небольшом огне, постоянно помешивая, превращаем нашу смесь в сахарный сироп. Помешивание требуется проводить тщательно, до полного растворения сахара! Добавляем оставшиеся 2,5 стакана сахара и также, до полного растворения, варим сироп. После этого, оставляем сироп немного остыть, на это потребуется приблизительно 15-20 минут. Этим временем продолжаем приготовление заготовок из шпажек, основы для нашего будущего кристалла. Нарезаем кружки бумаги чуть больше диаметра наших стаканов и протыкаем палочками получившиеся кружки. Главное, чтобы бумага плотно зафиксировалась на шпажке. Бумага будет являться держателем и крышкой для стакана.

Остывший, но еще горячий сироп разливаем по стаканам. На этом этапе в сироп можно добавить немного пищевого красителя, тогда кристалл в итоге получится цветным. Опускаем в стакан нашу заготовку (палочку с кружком бумаги) и оставляем в покое до созревания кристалла. Важно при этом не касаться стенок и дна! Ну, и то же самое проделываем со всеми оставшимися заготовками.

Для выращивания кристалла потребуется приблизительно неделя. Это очень интересный и увлекательный процесс, который очень нравится детям. Каждый день кристалл увеличивается и приобретает свою индивидуальную форму. Некоторые кристаллы растут быстрее, некоторые медленнее, но основная масса вызревает именно за 7 дней. Полученный кристалл из сахара очень хорошо употребить всей семьей на домашнем чаепитии либо просто погрызть в минуты хандры! Вот так, занимательная химия это не только интересно, но еще и вкусно ;).

Как вырастить кристалл из соли в домашних условиях

Выращивание кристалла из соли в домашних условиях довольно простой процесс, но требующий терпения и внимательности. Однако, результат эксперимента превосходит все ожидания. Нам потребуются:

  • чистая вода;
  • кастрюля;
  • 2 стеклянных банки;
  • поваренная соль;
  • крепкая нитка.

Нагреваем в кастрюле воду, именно сильно нагреваем, а не доводим до кипения, в кипятке эксперимент не получится. После нагрева воды понемногу начинаем насыпать в неё соль, постоянно помешивая до полного растворения порции соли. После этого добавляем еще соль, помешиваем до растворения. И так до тех пор пока соль не перестанет растворяться. Переливаем полученный насыщенный соляной раствор в банку и даем хорошенько отстояться в течении суток. На следующий день мы увидим в банке множество мелких кристалликов осевшей соли. Выбираем самый красивый и большой из них, аккуратно достаем и привязываем на нитку. Тщательно переливаем раствор в пустую банку, следя за тем, чтобы осевшие кристаллики не попали в новый сосуд. Затем кристалл на нитке опускаем в отфильтрованный соляной раствор и запасаемся терпением. Через 2-3 дня вы заметите увеличение кристалла, этот рост будет продолжаться какое-то время до окончания роста. После того как вы заметите, что кристалл перестал увеличиваться можно либо закончить эксперимент если вы довольны результатом, либо приготовить еще насыщенного соляного раствора, также как мы проделали это выше, и опустить туда наш кристалл. Кстати, если часто менять раствор соли, то рост кристалла будет проходить быстрее.

Очень важно не охлаждать специально раствор и не взбалтывать его, в этом случае получаются кристаллы несовершенной формы. Также не стоит добавлять никакие красители, кристалл не окрасится, а эксперимент будет загублен.

Как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях

Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях это уже следующий уровень сложности, при котором требуется соблюдать требования безопасности и выполнять его детям можно только под присмотром взрослых.

Для проведения эксперимента нам потребуется:

  • вода, лучше дистиллированная;
  • стеклянная банка;
  • соль меди (медный купорос или сульфат меди, который можно купить в магазине для садоводов-огородников).

Перед покупкой обязательно рассмотрите вещество, оно должно представлять собой ярко-синий однородный порошок. При наличии комков и зеленых вкраплений от покупки лучше отказаться. Дачникам то он пойдет в хозяйстве, а нам, начинающим химикам, нет.

Итак, правильный купорос закуплен. Высыпаем примерно 100 граммов порошка в стеклянную банку и заливаем понемногу горячей водой, постоянно помешивая. Мы должны получить насыщенный раствор, в котором уже не сможет растворяться соль меди. Фильтруем раствор и ставим в холодильник. На следующий день на дне мы обнаружим множество кристаллов. Отбираем парочку самых больших и красивых и помещаем в емкость с отфильтрованным раствором. Перед этим поступаем с кристаллами также как и в предыдущем опыте с поваренной солью, а именно, закрепляем на нитке и опускаем в банку. Накрываем сосуд тонкой бумагой и запасаемся терпением. Выращивание кристалла из медного купороса занимает несколько недель. После завершения формирования кристалла его нужно аккуратно вынуть, сполоснуть холодной проточной водой и покрыть бесцветным лаком для ногтей.

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.

Очень красивые синие кристаллы вырастают из медного купороса. Материал этот не такой безопасный, как сахар или соль, поэтому работайте в перчатках. Технология почти такая же:

  • 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.

Хорошие кристаллы вырастают из алюмокалиевых квасцов (алунита). Покупают их в аптеке. Затем:

  • 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.

В магазинах, где продают игрушки, иногда появляются наборы с материалами для выращивания кристаллов. В них присутствуют сульфаты алюминия и калия, а также аммония фосфат и красители.

Подытожим так: выращивание кристаллов — творческий, увлекательный процесс. Если делать это вместе с ребенком, то кто знает, может, из него вырастет знаменитый исследователь?

Содержание:

Такие опыты, как вырастить кристалл собственноручно, помогут вам почувствовать себя мастером на все руки — вы научитесь делать красивые украшения для дома, сладкие леденцы и поможете своим детям выучить основы химии.

Использование кристаллов

Такая идея, как вырастить кристалл – это отличная возможность изучить химические свойства разных веществ. Если у вас дома есть дети, обязательно поставьте перед ними задачу вырастить кристалл дома — не без вашей помощи, конечно. Ребятам будет интересно наблюдать за ходом работы, постигая химическую науку таким увлекательным путем.

Некоторые опыты также помогут вам получить декоративные детали для украшения отдельных композиций — к примеру, соляные кристаллики могут стать отличными декорирующими материалами. 

Однако нужно помнить, что многие используемые материалы крайне ядовиты — их нельзя трогать руками, вдыхать пары. Такие вещества непригодны для использования в повседневной жизни — их можно применять только для опытов.

Выращивание кристаллов можно выбрать в качестве хобби, увлекательного занятия, ведь на самом деле создатель никогда не знает, какой кристалл получится в итоге.

Виды химических веществ

В домашних условиях вырастить кристалл можно из самых разных веществ. Некоторые из них требуют специальной обработки: работать с ними можно только при определенных условиях — при специальной температуре, освещении и т. д. К таким стоит отнести следующие материалы:

  • кровяная соль;
  • различные квасцы;
  • сульфат никеля;
  • нитрат аммония.

Если вы только начинаете знакомство с тем, как вырастить кристалл в домашних условиях, лучше повременить с их использованием.

Тем не менее многие смеси для работы — такие, как поваренная соль, — можно найти в любом доме. С них и рекомендуется начинать работу новичкам.

Поваренная соль

Нет ничего более простого, как вырастить кристаллы соли в домашних условиях!

Для работы с этим продуктом вам не нужно использовать какие-то специальные принадлежности или оборудовать рабочее место со сверхъестественными условиями.

Медный купорос

Еще один простой вариант. До того, как вырастить кристалл из медного купороса, вещество можно купить в магазине садоводов-любителей — его продают в качестве удобрения.

Из мастер-классов, представленных ниже, вы поймете, что с купоросом работать так же легко, как вырастить кристалл из соли. Единственное отличие заключается в том, что смесь является активным насыщенным соляным веществом, поэтому опыты нежелательно проводить с использованием проточной или любой другой воды — подходит только дистиллированная, которую вы сможете найти в аптеке.

Сахар

Единственное вещество, которое можно съесть после опыта! Опыты с сахаром абсолютно безвредны, так что вы можете спокойно учить детей, как вырастить кристалл, на его примере. 

В итоге должны получиться восхитительные леденцы из сахара в виде морозных кристаллов — оригинальная замена петушкам на палочке.

Правила техники безопасности

Несмотря на то, что начинающие химики пользуются, в основном, привычными растворами, вроде соляного или сахарного, каждый обязательно должен соблюдать определенные меры предосторожности — инструкция представлена ниже.

  1. Выделите на опыты специальную посуду, из которой вы не будете есть в дальнейшем. Пренебрежение данным пунктом может привести к серьезнейшему пищевому отравлению.
  2. Каждое вещество нужно хранить в отдельной, герметично закрывающейся упаковке с обязательной подписью содержимого на флакончике. Держите вещества вне доступа детей и домашних животных, в прохладном и темном месте.
  3. Используйте защитную одежду и перчатки.
  4. Работу с химическими веществами, выделяющими в воздух пары, нужно проводить только возле мощных вытяжек.
  5. При попадании кислоты на кожу нужно обязательно присыпать место слабой щелочью (водой, разбавленной с пищевой содой) и наоборот — щелочные растворы легко нейтрализовать кислотой вроде лимонной. 

Подобные навыки очень пригодятся при работе с опасными химическими реактивами. Со временем вы доведете выполнение данной инструкции до автоматизма и сможете не волноваться, когда захотите вместо обычной соли или соды использовать опасные смеси, чтобы вырастить кристалл.

Кристаллы из соли в домашних условиях

После теоретических советов можно переходить к той части, где вы узнаете, как вырастить кристалл из соли. Подготовьте воду в неограниченном количестве — лучше использовать дистиллированную (очищенную от любых добавок), чтобы вещество не вступило в реакцию с какими-либо примесями. Однако подойдет и обычная проточная вода.

Кроме того, вам понадобится небольшая кастрюлька, стеклянная емкость (банка, стакан), шелковая нитка, пачка соли.

  • Поставьте на средний огонь кастрюльку с водой. Подогрейте воду, но не доводите до кипения.
  • Маленькими порциями начните всыпать соль в воду, постоянно помешивая. Каждый раз насыпайте новую горстку после полного растворения предыдущей.
  • Заканчивается приготовление раствора тогда, когда соль полностью перестала растворяться в воде — это значит, вы приготовили концентрированную смесь.
  • Концентрированный состав перелейте в прозрачную стеклянную емкость и оставьте отстаиваться примерно на сутки.

  • Свободное время необходимо, чтобы все мельчайшие, нерастворившиеся частички осели на дно. На фото вы можете увидеть, каким получается соляной осадок.

  • Возьмите нить или шнурок, обвяжите вокруг длинной тонкой палочки, которую вы сможете положить на горлышко стеклянной емкости.

  • Длина шнурка должна быть меньше высоты сосуда, поэтому отрежьте излишки.

  • Опустите ниточку в воду в подвешенном состоянии так, чтобы она не касалась стенок банки и осадка на дне.

  • Оставьте опыт в таком состоянии на 1-3 недели.

  • Уже через пару дней вы заметите прирост мелких кристалликов на нитке. Опыт в данном случае интересен как раз наблюдением за тем, насколько вырастет кристалл за определенный промежуток времени.

  • Вместо обычной нитки вы можете опустить в стакан подвешенный на нитке большой кусочек соли. В таком случае вещество будет расти вокруг него. 

Вы можете как вырастить кристалл определенной формы, так и произвольной. Чтобы контролировать внешний вид вещества, на одну сторону кристаллика нанесите тонким слоем жир или вазелин — вы увидите, что здесь прироста не будет.

При желании соль можно заменить другими веществами — к примеру, по такой же технологии легко приготовить кристаллики из соды или медного купороса.

Как вырастить кристалл из сахара?

Если вы поставили перед собой цель узнать, как вырастить кристалл из сахара, то будете приятно удивлены результату — красивым сладким леденцам, которые порадуют детей и приятно удивят взрослых во время чаепития. Интересный вариант их использования — размешивание ими чая. Так вы получаете и палочку для помешивания, и сахарный подсластитель. 

  • Приготовьте концентрированный раствор сахара таким же способом, как в опыте с солью — сахар должен полностью перестать растворяться в теплой воде. После этого перелейте горячий сироп в прозрачную посуду.
  • Когда раствор будет готов, займитесь подготовкой палочек-основ. Привяжите одну палочку к другой крест-накрест так, чтобы первая была опущена в посудину, а другая держалась за ее горлышко.

  • Опустите палочку в сироп — она не должна касаться дна.

  • Оставьте конструкцию в сухом и теплом месте — вы заметите уже через день, как в жидкости начнут появляться кристаллики.

  • Примерно через неделю у вас получатся готовые сахарные шпажки. Приятного аппетита!

Если вы хотите, чтобы леденец у вас получился цветным, при разливании горячего сиропа добавьте немного пищевого красителя в каждую баночку.

Такие сладости могут стать приятным подарком близким на праздники — такими сладкими палочками можно дополнить презент на Новый год или День рождения.

Чтобы узнать, как вырастить кристалл из медного купороса, посмотрите следующее видео. 

dacha-posadka.ru

Выращивание кристаллов в домашних условиях

Введение

1. Теория кристаллов.
Кристаллы — это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие друг с другом прямые углы. Кристаллическую структуру имеют металлы. Если взять сравнительно большой кусок металла, то на первый взгляд его кристаллическое строение никак не проявляется ни во внешнем виде куска, ни в его физических свойствах. Металлы в обычном состоянии не обнаруживают анизотропии. Дело здесь в том, что обычно металл состоит из огромного количества сросшихся друг с другом  маленьких кристалликов. Свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношению друг к другу беспорядочно. В результате в объеме, значительно превышающем объем отдельных кристалликов, все направления внутри металлов равноправны и свойства металлов одинаковы по всем направлениям. Твердое тело, состоящее из большого числа одиночных кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. К поликристаллам относятся не только металлы. Большинство кристаллических тел — поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.

Жидкие кристаллы — 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 жидкие кристаллы замерзают, превращаясь в твёрдые тела. Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Свойствами жидких кристаллов можно управлять, подвергая их действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров. Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить кристалл больших размеров — монокристалл.

В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело — поликристалл (рис. 1).


 
Рисунок 1. Поликристалл меди

Чтобы вырастить кристалл, полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества дают кристаллы различной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов; что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

Если кристаллизация идёт очень медленно, то получается один большой кристалл, если быстро — множество мелких кристаллов Выращивание кристаллов производят разными способами:


1. Охлаждение насыщенного раствора.

С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, 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 кристаллы правильной формы. При быстром охлаждении центров кристаллизации возникает много, сам процесс идёт активнее, и правильных кристаллов при этом не получится (см. рис. 2)


 
Рисунок 2. На стенках сосуда образовались множество различных мелких кристалликов


2.Постепенное удаление воды из насыщенного раствора

В этом случае, чем медленнее удаляется вода, тем лучше получаются кристаллы. Можно оставить открытый сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок — вода при этом будет испаряться медленно (особенно если сверху положить лист бумаги или прикрыть марлей). Растущий кристалл можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристалл периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор (см. рис. 3).

Рисунок 3. Кристалл, полученный на дне сосуда из раствора медного купороса с добавлением соли и железных опилок


3. Быстрое удаление  воды из насыщенного раствора

В этом случае кристаллы получаются правильной формы, с острыми гранями, но мелкими (раствор находился в широком сосуде рядом с нагревателем) (см. рис. 4)


  
Рисунок 4. Монокристаллы, полученные при быстром испарении раствора


Выращивание кристаллов — процесс интересный, занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Время от времени кристаллизатор необходимо чистить: сливать раствор и удалять мелкие кристаллики, наросшие на основном, а также на стенках и дне сосуда. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить таким способом, неограничен. Если выращенный кристалл оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить кристалл от разрушения, его можно покрыть бесцветным лаком.


Методы выращивания кристаллов

В исследовательских лабораториях и промышленности выращивают кристаллы из паров, расплавов и растворов, из твердой фазы, синтезируют путем химических реакций, осуществляют электролитическую кристаллизацию, кристаллизацию из гелей и другие. В настоящее время для получения совершенных кристаллов большого диаметра чаще всего применяют следующие методы выращивания:
- из газовой (паровой) фазы при градиенте давления,
- из расплавов при температурном градиенте,
- из растворов при градиенте концентрации на границе раздела кристалл-раствор.

Кристаллизация из паровой (газовой) фазы широко используется для выращивания как массивных кристаллов, так и эпитаксиальных пленок, тонких (поликристаллических или аморфных) покрытий, нитевидных и пластинчатых кристаллов. Конкретный метод выращивания выбирают в зависимости от материала. В методах выращивания, основанных на физической конденсации кристаллизуемого вещества, вещество поступает к растущему кристаллу в виде собственного пара, состоящего из молекул их ассоциаций – димеров, триммеров и так далее. В методе синтеза в паровой фазе кристаллизуемое соединение образуется в результате реакции между газообразными компонентами непосредственно в зоне кристаллизации.

Кристаллизация из расплава – это наиболее распространенный способ выращивания монокристаллов. В настоящее время более половины технически важных кристаллов выращивают из расплава. Веществами, наиболее подходящими для выращивания из расплава, являются те, которые плавятся без разложения, не имеют полиморфных переходов и характеризуются низкой химической активностью [1]. Методами кристаллизации из расплава выращивают элементарные полупроводники и металлы, оксиды, галогениды, халькогениды, вольфраматы, ванадаты, ниобаты и другие вещества. В ряде случаев из расплава выращиваются монокристаллы, в состав которых входит пять и более компонентов. При кристаллизации из расплава важно учитывать процессы, влияющие на состав расплава (термическая диссоциация, испарение, взаимодействие расплава с окружающей средой), процессы на фронте кристаллизации, процессы теплопереноса в кристалле и расплаве, процессы массопереноса (перенос примесей, обусловленный конвекцией и диффузией в расплаве) [2].

Кристаллизацию из растворов применяют при выращивании веществ, разлагающихся при температурах ниже температуры плавления. Рост кристаллов осуществляется при температурах ниже температуры плавления, поэтому в выращенных такими методами кристаллах отсутствуют дефекты, характерные для кристаллов, выращенных из расплава. При выращивании кристаллов из растворов движущей силой процесса является пересыщение. Методом температурного перепада выращивают, например, кристаллы дигидрофосфата калия и дигидрофосфата аммония. Скорость роста кристаллов в таких условиях составляет около 1 мм/сут. Кристаллы весом 400 г. растут в течение 1,5-2 месяцев [2].


Кристаллы и их применение.

Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы, безусловно, никак не можем отвлечься от проблемы кристалличности: мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими... Изучением многообразия кристаллов занимается наука кристаллография. Она всесторонне рассматривает кристаллические вещества, исследует их свойства и строение. В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой редкость. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов – явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники, известняк–кристалличны. По мере совершенствования методов исследования кристалличными оказались вещества, до этого считавшиеся аморфными. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части организма кристалличны, например, роговица глаза, витамины, миелиновая оболочка нервов – это кристаллы. Долгий путь поисков и открытий, от измерения внешней формы кристаллов в глубь, в тонкости их атомного строения еще не завершен. Но теперь исследователи довольно хорошо изучили его структуру и учатся управлять свойствами кристаллов.

Кристаллы – это красиво, можно сказать, чудо какое-то, они притягивают к себе, являются промежуточным звеном между живой и неживой материей. Кристаллы могут зарождаться, стареть, разрушаться. Кристалл, когда растет на затравке (на зародыше), наследует дефекты этого самого зародыша.

Кристалл чудодейственен своими свойствами, он выполняет самые разные функции. Эти свойства заложены в его строении, которое имеет решетчатую трехмерную структуру. Как пример использования кристаллов можно взять кристалл кварца, который используется в телефонных трубках. Если на пластинку из кварца воздействовать механически, то в ней в соответствующем направлении возникнет электрический заряд. В трубке микрофона кварц преобразует механические колебания воздуха, вызванные говорящим, в электрические. Электрические колебания в трубке абонента преобразуются в колебательные, и, соответственно, он слышит речь. Будучи решетчатым, кристалл ограняется и каждая грань, как личность, своеобразна. Если грань плотно упакована в решетке материальными частицами(атомами или молекулами), то это очень медленно растущая грань. Например, алмаз. У него грани имеют форму октаэдра, они очень плотно упакованы атомами углерода, и отличаются в силу этого и блеском, и прочностью.

Практическая часть

Название работы: Выращивание кристаллов поваренной соли, медного купороса и сахара в домашних условиях

Цель: Вырастить кристаллы из насыщенных растворов соли, медного купороса, сахара и убедиться на опыте в том, что кристаллы данных веществ имеют правильную форму.

Актуальность выбранной темы.

Окружающий нас мир состоит из кристаллов, можно сказать, что мы живем в мире кристаллов. Жилые здания и промышленные сооружения, самолеты и ракеты, теплоходы и тепловозы, горные породы и минералы слагаются из кристаллов. Мы едим кристаллы, лечимся ими и частично состоим из кристаллов.
Кристаллы – это вещества, в которых мельчайшие частицы “упакованы” в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму. Интересно происхождение слова “кристалл”. Много веков назад в снегах Альп на территории современной Швейцарии нашли очень красивые бесцветные кристаллы, напоминающие чистый лед. Древние натуралисты так их и назвали – “кристаллос”, по-гречески лед. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Аристотель писал, что “кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту”. Еще в средних веках этот термин “кристалл” применялся исключительно к кварцу. Вместе с тем большая часть природных минералов обладает кристаллическим строением. Первые минералоги интересовались прежде всего, именно формой кристаллов, разнообразие которой поражает. Знаменитый русский кристаллограф Е.С. Федоров, который теоретически вывел законы построения кристаллов, говорил: “Кристаллы блещут симметрией”. Кристаллы действительно так хороши собой, что ими можно любоваться часами. Многие ученые, внесшие большой вклад в развитие химии и минералогии, начинали свои первые опыты с выращивания кристаллов, пытаясь понять, как они образуются.

И я решил начать свою исследовательскую работу, поставив цель: получить кристаллы различных веществ в домашних условиях.

Цель исследования: исследование зависимости формы и размеров кристаллов от температуры

Задачи исследования:
1. Вырастить монокристалл.
2. Вырастить поликристалл.

Объект исследования:
1. раствор медного купороса
2. раствор поваренной соли
3. раствор сахара

Предмет исследования: кристаллы соли и сахара

Эксперимент № 1.Выращивание кристаллов поваренной соли

Этот процесс не требует наличия каких-то особых химических препаратов. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики.
Насыпал пищевую соль в стакан с водой при температуре 20°С и оставил на несколько минут, предварительно помешав. За это время соль растворилась. Затем добавил ещё соль и снова перемешал. Повторял этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана. Так я получил насыщенный раствор соли. Перелил его в чистый стакан такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне. Выбрал один более крупный кристаллик поваренной соли и положил его на дно стакана с насыщенным раствором. Уже через 3 дня было заметно значительный для кристаллика рост. С каждым днём он увеличивался. Затем проделал всё то же ещё раз (приготовил насыщенный раствор соли и опустил в него этот кристаллик), он стал расти гораздо быстрее — от размеров 0,3 до 0,9 см за следующие 3 дня (см. рис. 5)

Рисунок 5. Бесцветные прозрачные кубики поваренной соли


Эксперимент № 2. Выращивание кристаллов медного купороса

Раствор медного купороса приготовил следующим образом: налил воды в стакан (200 г) и поставил его в кастрюлю с тёплой водой при 50°С и начал растворять 100 г порошка медного купороса. Также, как и раствор поваренной соли, оставил на несколько дней. Сначала способом быстрого испарения в открытом сосуде на стенках получил монокристалл медного купороса (см. рис. 6)

Рисунок 6. Монокристалл, зародыш для поликристалла

Затем поместил его в новый раствор для дальнейшего наращивания при комнатной температуре и закрытом сосуде. Через 2 недели получил поликристалл размером 2,8 см (см рис. 7).     


 
Рисунок 7. Поликристалл размером 2,8 см


Эксперимент №3. Выращивание кристаллов сахара

Для того, чтобы вырастить кристалл из сахара, нужно вскипятить воду и налить кипяток в стакан. Затем начать насыпать в воду сахар и постоянно помешивать. Продолжать делать это до тех пор, пока сахар не перестанет растворяться, т.е. пока раствор не станет перенасыщенным.

Возьмите не слишком длинную тонкую нитку. Один конец нитки привяжите к карандашу прямо по центру, а ко второму концу привяжите маленький кристаллик сахара (рис.8).

Рисунок 8. Затравка на карандаше

Положите карандаш на стакан с сахарным раствором, а нитку опустите. Дальше вам остается только ждать. В лучшем случае небольшой кристалл сахара сможет вырасти за 2-3 дня, а в худшем – вам придется ждать заметного результата полтора-два месяца (рис. 9).

Рисунок 9. Выращенный кристалл сахара

Заключение

Процесс выращивания кристаллов в домашних условиях – это очень интересное и увлекательное занятие, позволяющее сознательно отнестись к закономерностям природы. Работа по выращиванию кристаллов сделала меня более наблюдательным, расширила мой кругозор, приобщила к науке, позволила удивляться. Переживание “чуда” выращивания принесло мне много положительных эмоций и ярких впечатлений. Исследовательская работа приоткрыла мне дверь в загадочную страну кристаллов и минералов.

Полученные мною кристаллы можно использовать на уроках химии и физики как демонстрационный материал.

Литературные источники:


1. Энциклопедический словарь
2. МЕГАЭНЦИКЛОПЕДИЯ КИРИЛЛА И МЕФОДИЯ http://www.megabook.ru
3. Зоркий П. М. Симметрия молекул и кристаллических структур. М.: изд-во МГУ, 1986. – 232 с.
4. Лихачёв В. А., Малинин В. Г. Структурно-аналитическая теория прочности. — СПб: Наука. — 471 с.
5. Шаскольская М. П.. Кристаллы. М.: Наука, 1985. 208 с.
6. Материалы Интернета.


Работу выполнил: Смоленников Павел Сергеевич
ученик 11 «Б» класса

Научный руководитель: Крестьянникова Елена Валериевна
учитель химии, 1-ой категории

КГУ «Средняя школа №12 поселка Осакаровка»
акимата Осакаровского района
Карагандинской области
Республика Казахстан

livescience.ru

Как вырастить кристалл

Выращивание кристаллов в домашних условиях — очень длительный, трудоемкий и кропотливый процесс, но он очень увлекательный и однозначно стоящий затраченного времени. Этот опыт очень нравится детям, к тому же большинство нижеприведенных способов совершенно безопасны. Итак, рассмотрим основные способы выращивания кристаллов в домашних условиях.

Как вырастить кристалл из сахара в домашних условиях

Начинать свои опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях лучше всего с самых интересных и приятных. Проще всего вырастить кристалл из сахара, к тому же если вы проводите этот опыт с детьми, они смогут попробовать плоды своего творчества по окончании процесса.

Для того чтобы вырастить кристалл из сахара нам будет нужно:

  • 2 стакана воды;
  • 5 стаканов сахарного песка;
  • деревянные шпажки;
  • бумага;
  • небольшая кастрюлька;
  • несколько прозрачных стаканов.

Процесс изготовления кристалла начинается с изготовления сахарного сиропа. Для этого берем 1/4 стакана воды и две ложки сахара. Смешиваем, доводим на огне до получения сиропа. Макаем деревянную шпажку в сироп и немного обсыпаем сахаром. Чем равномерней произойдет обсыпка шпажки, тем идеальней и красивей выйдет кристалл. Подобным образом делаем требуемое количество заготовок и оставляем их до полного высыхания, например, на ночь.

Прошло некоторое время, наши шпажки просохли и теперь мы можем переходить к с следующей части опыта. В кастрюлю наливаем 2 стакана воды и высыпаем 2,5 стакана сахара. На небольшом огне, постоянно помешивая, превращаем нашу смесь в сахарный сироп. Помешивание требуется проводить тщательно, до полного растворения сахара! Добавляем оставшиеся 2,5 стакана сахара и также, до полного растворения, варим сироп. После этого, оставляем сироп немного остыть, на это потребуется приблизительно 15-20 минут. Этим временем продолжаем приготовление заготовок из шпажек, основы для нашего будущего кристалла. Нарезаем кружки бумаги чуть больше диаметра наших стаканов и протыкаем палочками получившиеся кружки. Главное, чтобы бумага плотно зафиксировалась на шпажке. Бумага будет являться держателем и крышкой для стакана.

Остывший, но еще горячий сироп разливаем по стаканам. На этом этапе в сироп можно добавить немного пищевого красителя, тогда кристалл в итоге получится цветным. Опускаем в стакан нашу заготовку (палочку с кружком бумаги) и оставляем в покое до созревания кристалла. Важно при этом не касаться стенок и дна! Ну, и то же самое проделываем со всеми оставшимися заготовками.

Для выращивания кристалла потребуется приблизительно неделя. Это очень интересный и увлекательный процесс, который очень нравится детям. Каждый день кристалл увеличивается и приобретает свою индивидуальную форму. Некоторые кристаллы растут быстрее, некоторые медленнее, но основная масса вызревает именно за 7 дней. Полученный кристалл из сахара очень хорошо употребить всей семьей на домашнем чаепитии либо просто погрызть в минуты хандры! Вот так, занимательная химия это не только интересно, но еще и вкусно ;).

Как вырастить кристалл из соли в домашних условиях

Выращивание кристалла из соли в домашних условиях довольно простой процесс, но требующий терпения и внимательности. Однако, результат эксперимента превосходит все ожидания. Нам потребуются:

  • чистая вода;
  • кастрюля;
  • 2 стеклянных банки;
  • поваренная соль;
  • крепкая нитка.

Нагреваем в кастрюле воду, именно сильно нагреваем, а не доводим до кипения, в кипятке эксперимент не получится. После нагрева воды понемногу начинаем насыпать в неё соль, постоянно помешивая до полного растворения порции соли. После этого добавляем еще соль, помешиваем до растворения. И так до тех пор пока соль не перестанет растворяться. Переливаем полученный насыщенный соляной раствор в банку и даем хорошенько отстояться в течении суток. На следующий день мы увидим в банке множество мелких кристалликов осевшей соли. Выбираем самый красивый и большой из них, аккуратно достаем и привязываем на нитку. Тщательно переливаем раствор в пустую банку, следя за тем, чтобы осевшие кристаллики не попали в новый сосуд. Затем кристалл на нитке опускаем в отфильтрованный соляной раствор и запасаемся терпением. Через 2-3 дня вы заметите увеличение кристалла, этот рост будет продолжаться какое-то время до окончания роста. После того как вы заметите, что кристалл перестал увеличиваться можно либо закончить эксперимент если вы довольны результатом, либо приготовить еще насыщенного соляного раствора, также как мы проделали это выше, и опустить туда наш кристалл. Кстати, если часто менять раствор соли, то рост кристалла будет проходить быстрее.

Очень важно не охлаждать специально раствор и не взбалтывать его, в этом случае получаются кристаллы несовершенной формы. Также не стоит добавлять никакие красители, кристалл не окрасится, а эксперимент будет загублен.

Как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях

Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях это уже следующий уровень сложности, при котором требуется соблюдать требования безопасности и выполнять его детям можно только под присмотром взрослых.

Для проведения эксперимента нам потребуется:

  • вода, лучше дистиллированная;
  • стеклянная банка;
  • соль меди (медный купорос или сульфат меди, который можно купить в магазине для садоводов-огородников).

Перед покупкой обязательно рассмотрите вещество, оно должно представлять собой ярко-синий однородный порошок. При наличии комков и зеленых вкраплений от покупки лучше отказаться. Дачникам то он пойдет в хозяйстве, а нам, начинающим химикам, нет.

Итак, правильный купорос закуплен. Высыпаем примерно 100 граммов порошка в стеклянную банку и заливаем понемногу горячей водой, постоянно помешивая. Мы должны получить насыщенный раствор, в котором уже не сможет растворяться соль меди. Фильтруем раствор и ставим в холодильник. На следующий день на дне мы обнаружим множество кристаллов. Отбираем парочку самых больших и красивых и помещаем в емкость с отфильтрованным раствором. Перед этим поступаем с кристаллами также как и в предыдущем опыте с поваренной солью, а именно, закрепляем на нитке и опускаем в банку. Накрываем сосуд тонкой бумагой и запасаемся терпением. Выращивание кристалла из медного купороса занимает несколько недель. После завершения формирования кристалла его нужно аккуратно вынуть, сполоснуть холодной проточной водой и покрыть бесцветным лаком для ногтей.

www.alto-lab.ru

Как вырастить красивые кристаллы

  Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Всем мозгодрузьям большой привет! Хочу рассказать вам о моем интересном хобби, а именно о том, как самостоятельно выращивать красивые и большие кристаллы.

 

Выращивание кристаллов дело долгое, но увлекательное, для меня это даже не хобби, а страсть. И в этом мозгоруководстве я поделюсь своим опытом, своими советами и рекомендации о выращивании различных кристаллов, тем более что по этой теме очень мало полезной информации.

 

 

 

Шаг 1: Введение в мир кристаллов

 

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.

Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов). (Википедия)

В нашем большом мире существует огромное количество мозгокристаллов, которые имеют широкий спектр применения, к примеру, процессор компьютера сделан из кремния, который также является кристаллом.  Итак, хватит разговоров, давайте займемся делом!

 

 

Шаг 2: Как сделать раствор (метод медленного испарения)

 

Необходимые материалы:

  • кристаллический порошок — 100гр или больше (для получения больших кристаллов)
  • дистиллированная или кипяченая вода – 100мл
  • фильтровальная бумага
  • чистые банки – 2 шт.
  • терпение
  1. Смешайте кристаллический порошок и воду.
  2. Перемешивайте до полного растворения порошка.
  3. Отфильтруйте раствор, при этом не переживайте если часть порошка не растворилась.
  4. Оставьте раствор на некоторое время, кристаллы не растут быстро.
  5. После появления нескольких маленьких кристалликов выберите наиболее вам понравившийся и аккуратно выньте его.
  6. Снова профильтруйте раствор и поместите в него обратно выбранный вами кристалл. Поступайте так каждый раз при появлении новых кристалликов.
  7. Когда раствор не будет полностью покрывать ваш выращиваемый кристалл, сделайте новый раствор по тому же рецепту.
  8. Выращивание кристаллов занимает много времени, так что будьте терпеливы.

Советы (для выращивания всех кристаллов):

  • Сосуд с раствором нужно накрывать, например фильтровальной бумагой, так как в раствор могут попасть примеси из воздуха, которые потом будут расти как «паразитные» кристаллы.
  • Для быстрого выращивания большого количества маленьких кристалликов можно подогреть раствор, но для выращивания большого и красивого кристалла этого делать не стоит.
  • Не ставьте сосуд с кристаллом  в теплое место.
  • При манипуляциях с кристаллом будьте аккуратны и осторожны, чтобы не повредить его и не разочароваться.
  • Не пробуйте кристаллы на вкус.
  • Если на большом кристалле появились отростки, то положите его в воду до исчезновения этих отростков.
  • Чтобы быстро вырастить маленький кристаллик в раствор можно поместить крупинку исходного порошка.

ВНИМАНИЕ!!! Не касайтесь руками, не пробуйте кристаллы и вещества для их приготовления на вкус, так как некоторые из них являются высокотоксичными (дихромат калия, нитрат калия или соединения йода)! Соблюдайте ТЕХНИКУ БЕЗОПАСНОСТИ и консультируйтесь со специалистом!

 

 

Шаг 3: Кристалл медного купороса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для выращивания кристалла медного купороса нужно 100гр сульфата меди CuSO 4  , вода, фильтровальная бумага и 3 месяца времени.

!!! Медный купорос ядовит!!! Не пробуйте его!

 

 

Шаг 4: Кристалл из алюминиевых квасцов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимы KAL (SO 4 ) 2, вода, фильтр.бумага и так же три месяца мозговремени.

Кристалл не ядовит, в прошлом его использовали для остановки кровотечений.

 

 

Шаг 5: Жеода дихромата калия

 

 

 

Для этой жеоды нужно 200гр дихромата калия K 2 Cr2 O 7 и другие материалы (вода, фильтровальная бумага и т.д.)

Чтобы создать эту жеоду сохраняйте все образующиеся кристаллы, не удаляйте их при фильтровании. Кристалл растет быстро и без особого ухода, через несколько дней ожидания уже появляется небольшая жеода.

!!!Дихромат калия очень токсичен!! Не касайтесь его без перчаток, не пробуйте его, тем более не давайте играть детям!!! Выращивайте жеоду в хорошо проветриваемом помещении!!!

 

 

Шаг 6: Кристалл сульфата никеля

 

 

 

 

 

Материалы те же: 100гр порошка сульфата никеля NiSO 4 , бумага, вода.

Из этого порошка можно вырастить кристаллы двух видов: при нагревании раствора до 30 ° С получаются кристаллы бирюзового цвета, а при нагревании раствора выше 30° C получаются полупрозрачные зеленые кристаллы.

!!! Сульфат никеля токсичен!!! Соблюдайте технику безопасности, не трогайте его!!!

 

 

Шаг 7: Кристалл сегнетовой соли

 

 

 

 

Для выращивания этого кристалла нужно взять 130гр сегнетовой соли KNAC 4 H 4 O 6, вода, фильтровальная мозгобумага.

При выращивании этого кристалла нужно соблюдать постоянную температуру окружающей среды. Еще интересный факт об этом кристалле – он имеет пьезоэлектрические свойства, то есть вырабатывает электричество, не много, но вырабатывает.

 

 

Шаг 8: Кристалл из хромовых квасцов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для получения раствора нужно взять 14.7гр  K 2 Cr 2 O 7(0.05 моль) и смешать его с 12.5мл 4 МН 2 SO 4 (0.05 моль) и 100 мл дистиллированной воды. Далее сам раствор нужно слегка нагреть. Согласно реакциям стехиометрии нам нужно 0.15 моль СО 2, который можно из 0.3 молей Na 2 S 2 O 3 (52 г) и 0.15 молей H 2 SO 4 (около 40 мл).  Тиосульфат натрия помещаем в генератор двуокиси серы, то есть колбу Эрленмейера, которая закрыта пробкой с отверстием для порционной подачи серной кислоты и отвода получаемого газа. Чтобы получить постоянный поток необходимого газа, колбу слегка подогреваем, а газ отводим посредством резиновой трубки.

Во время реакции температура раствора в колбе Эрленмейера не должна превышать 40 ° C, чтобы избежать побочных реакций, а чтобы не получить сложных соединений в растворе с выращиваемыми кристаллами колбу с раствором охлаждаем на ледяной бане.

После получения раствора сине-зеленого цвета оставьте его на некоторое время, когда появятся кристаллы выберите несколько вам понравившихся, остальные удалите. Таким образов получатся  мозгокристаллы темно-фиолетового цвета.

 

!!!Хромовые квасцы токсичны, не пробуйте их !!

Формула реакции: K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + 3SO 2 → K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2O 2Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 → SO 2 + 2S + 2Na 2 SO 4 (сера из генератора диоксида) K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 12H 2 O → 2KCr (SO 4 ) 2 · 12H 2 O

 

 

Шаг 9: Кристалл из алюминиевых и хромовых квасцов

 

 

 

 

 

Квасцы имеют похожую структуру, поэтому можно смешать их и вырастить красивый кристалл. Чтобы получить светло-фиолетовый кристалл  смешайте алюминиевые и хромовые квасцы и проведите процесс выращивания, а для получения двухцветного кристалла в мозгораствор квасцов положите кристалл уже выращенный из алюминиевых квасцов.

 

 

Шаг 10: Золотистые кристаллы

 

 

 

Смешайте 25 мл 0.2М Pb (NO 3 ) 2 и 0,25 мл 0,4 М KI, после создания обильного осадка йодистого свинца дайте ему осесть и сцедите его, затем добавьте горячей дистиллированной воды в соотношении 1:4  к изначальной желтой суспензии. Полученный раствор нагревайте чтобы растворить осадок, если он растворился не полностью. То снова добавьте дистиллированной воды и нагрейте. При остывании полученного раствора образуются мелкие частички «золота», который на самом деле являются йодистым свинцом.

Pb (NO 3 ) 2 + 2Ki → PbI 2 + 2KNO 3 .

 

!!! Не трогайте и не пробуйте вещества этого опыта !!

 

 

Шаг 11: «Звезды» в желатине

 

 

Чтобы получить монокристаллы гидроксида магния необходимо смешать 8гр желатина с 200мл дистиллированной воды, это будет средой для мозгореакции. Далее в полученный ранее гель добавляем 2 мл 10% раствора MgCl 2 и встряхиваем до гомогенизации среды. Затем мерный цилиндр с гелем добавляем 5мл аммиака с концентрацией 5М. Сам процесс кристаллизации идет очень медленно, через несколько дней образуются небольшие белые кольца, а через две недели получаются кристаллы гидроксида магния.

MgCl 2 + 2 NH 4 OH → Mg (OH) 2 + 2NH 4 Cl

 

 

Шаг 12: Что делать с выращенными кристаллами

Выращенные кристаллы покройте осторожно и аккуратно прозрачным лаком, так кристалл перестанет расти и будет менее токсичен. Сами токсичные кристаллы можно использовать как наглядное пособие занимательной химии, а нетоксичные кристаллы как украшения.

Еще раз – соблюдайте технику безопасности при работе с химреагентами, и удачных вам мозгоопытов!

 

 

(A-z Source)


ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!

About SaorY

mozgochiny.ru

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

Ожигина К.В. 1

1

Шаляпин А.А. 1

1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 Введение

«Почти весь мир кристалличен.

В мире царит кристалл и его

твердые, прямолинейные законы».

А.Е. Ферсман

Мы живем в мире, в котором большая часть веществ находится в твердом состоянии. Мы пользуемся различными инструментами, приборами, механизмами, живем в домах и квартирах, имеем мебель, бытовые приборы, средства связи (телевидение, телефон, компьютеры и т.д.). А ведь это все твердые тела. На уроке физики при изучении темы «Агрегатные состояния вещества» я узнала, что твердые тела это в том числе и кристаллы и кристаллы получают не только в промышленных, а и домашних условиях, их также можно встретить в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев.

Данную тему считаю актуальной, т.к. в природе часто встречаются твердые тела, имеющие форму правильных многогранников. Такие тела назвали кристаллами. Изучение физических свойств кристаллов показало, что геометрически правильная форма – не главная их особенность.

Что такое кристаллы? Какими свойствами они обладают? Как растут кристаллы? Как и где они применяются в настоящее время и каковы перспективы их применения в будущем? Вот эти вопросы заинтересовали меня, и я попыталась найти на них ответы сама.

Результаты своей работы я предлагаю вашему вниманию.

Цель работы: изучение процесса роста кристаллов в природе, в промышленности и в домашних условиях; выращивание кристаллов соли, сахара, железного и медного купороса в домашних условиях; исследование области применения кристаллов.

Задачи: 1. Познакомиться с представлениями ученых о твердых кристаллах на протяжении нескольких столетий

2. Рассмотреть промышленные и лабораторные способы выращивания кристаллов и выбрать способ, приемлемый для выращивания кристаллов в домашних условиях

3. Изучить физические свойства кристаллов

4. Рассмотреть области применения кристаллов.

Объект исследования: кристалл

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Гипотеза: Я предполагаю, что в домашних условиях можно вырастить кристаллы.

Методы: изучение литературы; проведение экспериментов; наблюдение

Глава 1: Природа кристаллов

  1.  
    1. Понятие кристалл

Слово «кристаллос» у древних греков обозначало лед. Так же назывался и водяно-прозрачный кварц (горный хрусталь), ошибочно считавшийся тогда «окаменевшим льдом». Впоследствии этот термин был распространен на все кристаллические тела.

Рассмотрим всем известную горную породу гранит, состоящую из зерен полевого шпата, кварца и слюды. Все эти зерна – кристаллы, однако их извилистые контуры не сохранили никаких следов прямолинейности и плоскогранности. Гранит возник из огненно-жидкого глубинного расплава – магмы. В процессе остывания расплава из него выпадало множество кристалликов полевого шпата, кварца, слюды. Металлы и сплавы, каменные строительные материалы, цемент и кирпич – все это состоит из кристаллических зерен.

Значит, для образования хорошо ограненных кристаллов необходимо, чтобы ничто не мешало им свободно и всесторонне развиваться, не теснило бы их и не препятствовало их росту. Что касается отношения человека к кристаллам, то можно сказать, что он придает им большое значение, преклоняясь перед этим чудом природы.

1.2 Форма кристаллов

Кристаллографы всегда подчеркивают, что форма кристалла прежде всего зависит от его внутреннего строения, т.е. от кристаллической структуры (пространственного расположения атомов, молекул, ионов слагающих кристалл). Вместе с тем не стоит забывать о том, что на формирование кристаллического тела накладывает свой отпечаток и питающая его среда.

В течение долгих столетий геометрия кристаллов казалась таинственной и неразрешимой загадкой. Не случайно на гравюре великого немецкого художника Альбрехта Дюрера (1471 – 1528) изображена Меланхолия в виде печального ангела, безнадежно всматривающегося в огромный кристалл. Вплоть до 17 века дальше описаний «удивительных угловатых тел» дело не шло.

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник (рис 1).

Рисунок 1 – формы кристаллов.

Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

Кристаллическими считаются вещества, атомы которых расположены регулярно, так, что образуют правильную трёхмерную решётку, называемую кристаллической. Кристаллам ряда химических элементов и их соединений присущи замечательные механические, электрические, магнитные и оптические свойства. Кристаллические решётки металлов часто имеют форму гранецентрированного (медь, золото) или объёмно-центрированного куба (железо), а также шестигранной призмы (цинк, магний) (Приложение 1).

Глава 2: Выращивание кристаллов

2.1. Образование кристаллов в природе В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов.

Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда.

Кристаллизоваться могут не только водяные пары, но и пары других веществ. Например - на фумаролах образуются кристаллы из газов.

Перекристаллизация связана с таким явлением как метосамотоз - преобразование горной породы или минерала в другую горную породу или минерал под воздействием приноса или выноса вещества. Перекристаллизация - это процесс, при котором структура одних веществ разрушается, и образуются новые кристаллы с другой структурой. Например, известняк под действием высоких температур и давления становится мрамором (Приложение 2).

2.2Методы выращивания кристаллов

Первым монокристаллом, полученным в лаборатории, был рубин. Д. И. Менделеев в примечаниях к тексту своих «Основ хи­мии» писал: «Фреми (1890) получил прозрачные рубины, кри­сталлизующиеся в ромбоэдрах и не отличающиеся по своей твердости, цвету, величине и другим свойствам от природных…». В 31-м томе словаря Брокгауза - Ефрона (1895), в статье «Ко­рунд», утверждается, что некоторое время «в торговле обраща­лись красивые карминово-красные рубины значительной вели­чины, несомненно, искусственно полученные, однако ни об авторе, ни о способе получения ничего не известно». В настоящее время существует ряд способов изготовления синтетических камней.

Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М. А. Вернейля считается классическим и является пер­вым промышленным методом выращивания кристаллов корун­да, шпинели и других синтетических кристаллов (Приложение 3).

Метод кристаллизации из раствора в рас­плаве с использованием флюсов.

Охлаждение насыщенного горячего раствора. Если охлаждение вести быстро, избыток вещества выпадет в осадок. Если раствор охлаждать медленно, зародышей образуется немного, и, обрастая постепенно со всех сторон, они превращаются в краси­вые кристаллики правильной формы.

Выращивание кристаллов из расплавленных веществ при медленном охлаждении жидкости. Наилучшие результаты получаются, если используется затравка. Таким способом получают, например, кристаллы рубина.

Самый простой способ - испарение растворителя. По мере испарения в сосуд подливались новые порции раствора. Способ выращивания таких кристаллов разработан С. Киропулосом.

2.3 Выращивание кристаллов в домашних условиях 2.3.1 Приготовление раствора

Необходимо приготовить раствор из тёплой воды. Воду лучше брать дистиллированную. Банку на половину объёма наполняют водой и небольшим количеством соли (морской соли, сахара, железного или медного купороса), которую постоянно перемешивают. Добавляем ещё вещества и снова перемешиваем. Повторяем этот этап до тех пор, пока вещество не будет растворяться, и станет оседать на дно сосуда. Получился насыщенный раствор. Готовый раствор необходимо профильтровать и перелить во вторую банку, в которой будет происходить рост кристаллов. Банку накрыть листком бумаги, чтобы не попадали инородные тела, и ждать появления первых кристалликов.

2.3.2 Фильтрация раствора

Конечно же, для фильтрации раствора лучше всего использовать хороший, лабораторный фильтр из фильтровальной бумаги и стеклянную воронку. Если готового фильтра нет, то его можно сделать из обычной промокашки. В своих опытах, в домашних условиях, я использовала вату. Вату плотно вставляют в горлышко воронки и затем фильтруют раствор.

2.3.3 Выращивание крупных одиночных кристаллов

Для того чтобы кристалл вырос крупным и геометрически ровным, т. е. имел природную форму, необходимо довольно много времени. Обычно кристалл вырастает на 0,1-0,8мм в сутки. Выращивание крупного одиночного кристалла - очень длительный и сложный процесс, требующий терпения и осторожности.

Для начала потребуется затравка - маленький кристаллик, который и будет центром кристаллизации. Для того чтобы получить затравку, нужно приготовить максимально концентрированный раствор вещества. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики, имеющие разную форму. Из этих кристалликов отбираю те, которые имеют более правильную форму.

Раствор, в который собираются погрузить затравку, желательно приготовить заранее и оставить на пару дней для выпадения первых кристалликов (чтобы быть уверенным, что затравка не растворится). Раствор фильтрую от выпавших кристалликов, переливаю в чистый стакан и погружаю туда затравку. Стакан накрываю бумагой и оставляю на полке. Уже через неделю можно заметить, что кристалл заметно подрос.

2.3.4 Выращивание сростков кристаллов (друз)

Выращивание сростков кристаллов - это один из самых быстрых способов выращивания кристаллов. Если выращивание одиночных кристаллов занимает много времени и рассчитано на постепенный, правильный рост кристаллов, то выращивание друзы гораздо легче, потому что оно ориентируется на быстрое, хаотическое выпадение кристаллов.

Сначала готовим перенасыщенный раствор соли (сахара, медного купороса) в горячей воде. После охлаждения раствора - вносим затравку. Уже через 5-10 часов видим большое количество кристалликов на нитке, на затравке, на дне стакана. Раствор оставляем в покое в течение 3-5 дней, затем вынимаем нитку с кристаллом, раствор нагреваем, добавляем воды и снова делаем максимально концентрированным. После охлаждения в него вновь вносим нитку с уже подросшим кристаллом и оставляем на 3-5 дней. Эту процедуру повторяем до тех пор, пока кристалл не достигнет необходимого размера.

Глава 3. Мои эксперименты

3.1. Мои опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях

Чтобы вырастить кристаллы в домашних условиях, нужно приготовить перенасыщенный раствор соли. В качестве исходных веществ я выбрала те соли, которыми пользуется человек более или менее часто: медный купорос (для обра­ботки растений от вредителей) и поваренную соль и сахар (для употреб­ления в пищу).

В чистую посуду наливаю горячую воду. В емкости небольшими порция­ми засыпаю вещество, каждый раз перемешивая и добиваясь полного растворения, как только раствор «насытится», его нуж­но оставить в помещении, где должна сохраняться постоянная температура. По мере остывания раствора до ком­натной температуры возникает избыточная кристаллизация. За края сосудов закрепляю шерстяную нить. Вторую нить привязываю посередине и концы опускаю в растворы. Затем на протяжении нескольких дней наблюдаю.

Второй способ, которым я воспользовалась – охлаждение насыщенного горячего раствора, т.е. метод выпаривания. На стеклянные пластинки наносила по несколько капель раствора и затем нагревала пластинки над пламенем. Раствор очень быстро испарялся, а на пластинках оставались кристаллики (Приложение 4).

3.2. Наблюдение за ростом кристаллов

На­блюдала за ростом каждый день. Изучив литературу, я знала, что вырастить монокристалл очень сложно. Для этого нужно строго соблюдать все условия технологии, начиная со специаль­ной посуды, чистоты раствора и заканчивая соблюдением стро­жайшего температурного режима. Но я занималась экспери­ментальной работой в зимнее время, раствор очень быстро ос­тывал, поэтому поддерживать температуру постоянной не удавалось. Также приходилось периодически подогревать со­держимое и добавлять еще вещества в раствор. Все эти отклоне­ния от технологии привели к тому, что кристаллы выросли сросшимися, т. е. у меня в основном получились поликристаллы с выра­женными плоскими гранями отдельных кристаллов.

Я периодически измеряла размеры некоторых граней и заметила следующее: грани изме­няют свои размеры - растут, но форма их остается неизменной, углы между соответственными гранями тоже остаются постоян­ными. Но, возможно, эта закономерность характерна только данному кристаллу? Поэтому я вырастила два разных кри­сталла медного купороса, сравнила формы граней и измерила их углы. Оказалось, что и для другого кристалла эта закономер­ность тоже справедлива. Это дает право говорить о том, что 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 (Приложение 5).

3.3. Исследование физических свойств кристаллов

Конечно, не все физические свойства можно исследовать в домашних условиях. Расколов кристалл медного купороса на множество ма­леньких кристалликов я убедилась, что они представляют собой одинаковой формы геометрические тела, отличающиеся только размерами. Большой поликристалл при механическом воз­действии может дробиться на части, ограниченные плоскими поверхностями, пересекающимися под острыми и тупыми угла­ми. Способность кристалла раскалываться в определенных на­правлениях называется спайностью.

А затем я исследовала самые крупные кристаллы на теп­лопроводность. Я наносила каплю парафина на разные грани кристаллов и давала ей застыть. Затем дотрагивалась до этих граней хорошо прогретой спицей и наблюдала за формой таявшей капельки па­рафина. В одних случаях форма была круглая, а в других - вы­тянутая, а это значит, что в первом случае тепло распространя­лось по всем направлениям одинаково, а во втором - тепло рас­пространялось в одних направлениях медленнее, в других быстрее и форма проталинки была уже не круглой (Приложение 6).

Кроме этого я проверила кристалл медного купороса на электропроводимость, светопроницаемость и намагничиваемость. Вывод: кристалл медного купороса проводит электрический ток; очень слабо пропускает свет; и совсем не обладает магнитными свойствами, т. е не примагничивает тела (Приложение 7).

Затем я сравнила формы полу­ченных кристаллов с формами их кристаллических решеток. Мне это удалось сделать для кристаллов поваренной со­ли. Выращенный мною кристалл относится к кубической сингоиии – куб (гексаэдр).

Но мне не удалось найти формы решеток железного и медного купороса. Я воспользовалась предыдущим соответстви­ем формы кристалла и его решетки и предположила следующее: что форма кристаллов медного купороса соответствует ромбоэдру (средние сингонии), а форма кристаллов железного купороса - ромбиче­ской призме (низшие сингонии) (Приложение 8).

Глава 4. Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить, ограничимся несколькими примерами. Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Алмазными пилами распиливают камни. Алмаз используется при бурении горных пород, в граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия.

На искусственных рубинах работает часовая промышленность. Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. Кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине. В наземных системах ближнего радиуса действия часто используются инжекционные ла­зеры на арсениде галлия. Появились и новые лазерные кристаллы: флюорит, гранаты, арсенид галлия и др. Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон— все это разновидности кварца.Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Пьезоэлектрические кристаллы применяются для воспроизведения, записи и передачи звука. Пьезоэлектропластинками измеряют, например, давление в стволе артиллерийского орудия при выстреле, давление в момент взрыва бомбы, мгновенные давления в цилиндрах двигателей при взрыве в них горячих газов. В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках.

Кристаллы используются также в некоторых мазерах для усиления волн СВЧ - диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Всё чаще мы стали встречаться с термином «жидкие кристаллы». Многие современные приборы и устройства работают на них. К таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства (Приложение 9).

Заключение

Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы, безусловно, никак не можем отвлечься от проблемы кристалличности: мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...

Кристаллы – это красиво, можно сказать чудо какое-то, они притягивают к себе; говорят же "кристальной души человек" о том, в ком чистая душа. Кристальная – значит, сияющая светом, как алмаз … И если говорить о кристаллах с философским настроем, то можно сказать, что это материал, который является промежуточным звеном между живой и неживой материей.

Таким образом, в ходе выполнения работы я сделал следующие выводы: 1. Представления о кристаллах, их строении и свойствах развивались на протяжении нескольких веков

  1. Все физические свойства, благодаря которым кристаллы так широко применяются, зависят от их строения - их простран­ственной решетки.

  2. Я выбрала наиболее приемлемый способ для выращи­вания кристаллов в

домашних условиях и вырастила кристаллы медного и железного купороса, а также кристаллы поваренной соли и сахара. По мере роста кристаллов проводила наблюдения. Определила типы кристаллических решеток для медного и железного купороса.

Список литературы

  1. Желудов И.С. Физика кристаллов и симметрия. – М.: Наука, 1987

  2. Кабардин О.Ф. Физика: учебник 10 класса для школ с углубленным изучением физики. – М.: Просвещение, 2001

  3. Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. – М.: Большое в малом, 2005

  4. Шафрановский И.И. Симметрия в природе. – Ленинград: Недра, 1985

  5. Большая энциклопедия экспериментов для школьников. –М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС», 2007

  6. Энциклопедический словарь юного физика/сост. В.А. Чуянов.-2-е изд., испр. И доп. – М.: Педагогика, 1991

  7. Журнал «Физика в школе». – 2006. - № 2

  8. Материалы из ИНТЕРНЕТ

Приложения:

Приложение 1 (модели кристаллических решеток)

КР золота (Au) КР железа (Fe) КР меди (Cu) КР Поваренной соли

Приложение 2 Кристаллы в природе

Приложение 3 Схема аппарата Вернейля и монокристалл корунда, полученный этим методом.

Приложение 4 Получение кристаллов способом выпаривания

Приложение 5 Кристаллы медного купороса

Приложение 6 Кристалл медного купороса с капелькой парафина

Приложение 7

Электропроводность медного купороса Намагничивание медного купороса

Приложение 8 (формы сингоний)

простые формы нисших сингоний:

а) моноэдр д) ромбический тетраэдр

б) пинакоид в) диэдр е) ромбическая пирамида

г) ромбическая призма ж) ромбическая дипирамида

Важнейшие простые формы кубической сингонии:

  1. Тетраэдр 2. Куб (гексаэдр)

3. Октаэдр 4. Ромбододекаэдр

5. Пентагон- Додекаэдр

6. Тетрагексаэдр 7. Тетрагон – триоктаэдр

8. Гексаоктаэдр

Важнейшие простые формы средних сингоний:

Призмы: 1.-тригональная, 2-тетрагональная 3- гексагональная

Пирамиды: 4-тригональная, 5- тетрагональная 6- гексагональная

Дипирамиды: 7-тригональная, 8- тетрагональная 9- гексагональная

10 – ромбоэдр

Приложение 9

Рубиновый лазер ЖК монитор

21

Просмотров работы: 1485

school-science.ru

Выращивание кристаллов рубина и других искусственных камней в домашних условиях

Искусственные камни давно завоевали популярность в ювелирных изделиях. Ведь для ювелира ценность камня определяется не только его дефицитом в природе. Важную роль играет целый ряд других характеристик:

  • цвет;
  • светопреломление;
  • прочность;
  • вес в каратах;
  • размер и форма граней и др.

Самый дорогой искусственный драгоценный камень Фианит (синонимы: даймонсквай, джевалит, кубик циркония, шелби). Его цена невелика – менее 10$ за 1 карат (это 0,2 грамма). Но стоит отметить, что с увеличением каратов цена растет экспоненциально. Например, алмаз в 10 карат стоит в 100 раз дороже алмаза 1 карат.

Искусственные кристаллы ювелирных камней можно вырастить в домашних условиях. Большинство подобных экспериментов не нуждаются в специальной подготовке, вам не понадобится обустраивать химическую лабораторию и даже приобретать специальные реактивы.

Для приобретения опыта выращивания кристаллов начинайте с малого. Мы поделимся техникой выращивания красивых кристаллов из всего, что вы можете найти фактически на собственной кухне. Вам вообще не понадобится дополнительный инвентарь, ведь все необходимое точно стоит на полках. Так же рассмотрим технологию выращивания искусственных рубинов в домашних условиях!

Как вырастить кристаллы рубинов синтетически?

Выращивание кристаллов рубина может даже стать вариантом домашнего бизнеса. Ведь красивые синтетические камни уже сегодня пользуются большим спросом среди покупателей, поэтому в случае успешной реализации проекта могут принести вам неплохую прибыль. Синтетически выращенные камни используются ювелирами, а также имеют широкое применение в технике.

Кристаллы рубина можно выращивать по стандартной методике, подобрав правильные соли. Но это будет не столь эффективно, как в случае с солью или сахаром, при этом намного дольше по длительности является процесс роста. Да и качество будет сомнительное. Ведь натуральный рубин по шкале твердости Моосу уступает только Алмазу занимая почетное 9-е место. Естественно, если речь идет о бизнесе, в большинстве случаев используют другой способ, разработанный более 100 лет назад во Франции.

Вам потребуется специальный аппарат, имеющий название по имени изобретателя данного способа, т. е. аппарат Вернейля. С его помощью можно выращивать кристаллы рубина, размером до 20-30 карат всего за несколько часов.

Хотя технология остается примерно такой же. Соль двуокиси алюминия с примесью оксида хрома помещают в накопитель кислородно-водородной горелки. Расплавляем смесь, наблюдая, как фактически "на глазах" вырастает рубин.

В зависимости от состава выбранной вами соли вы можете регулировать цвет кристаллов, получая искусственные изумруды, топазы и абсолютно прозрачные камни.

Работа с аппаратом потребует от вас внимания и некоторого опыта, но зато в дальнейшем вы получите возможность выращивать кристаллы, которые завораживают своей красотой, прозрачностью и игрой цвета. В дальнейшем такие шедевры хорошо подаются огранке и шлифовке, соответственно, могут применяться по назначению.

Стоит отметить, что искусственно выращенные кристаллы не являются драгоценными камнями, поэтому, даже если вы решите заняться предпринимательской деятельностью по их выращиванию, это не потребует от вас дополнительного лицензирования.

Конструкция аппарата несложна, ее легко можно сделать самостоятельно. Но на просторах Интернета уже достаточно умельцев, предлагающих чертежи оригинальной установки, а также ее усовершенствованные варианты.

Набор для выращивания кристаллов рубина в домашних условиях

Сам принцип технологии производства рубинов достаточно прост и схематически изображен ниже на рисунке:

  1. В воронку засыпается порошок с примесью Al2O3 с примесью Cr2O3.
  2. Ниже подается пламя кислородно-водородной горелки.
  3. Расплавленные частицы порошка образуют слои растущего кристалла «Рубина».
  4. Подставка, поддерживающая кристалл, постепенно опускается вниз со скоростью роста рубина.

Понимая принцип действия, любое устройство уже не кажется таким сложным. Один из образцов чертежей аппарата Вернейля:

По данной технологии можно так же выращивать и другие дорогие искусственные камни, такие как «Голубой Топаз» и т.п.

Выращивание кристаллов из соли в домашних условиях

Самый простой и доступный эксперимент, который вы можете провести – создать красивые солевые кристаллы. Для этого вам понадобится несколько предметов:

  1. Обычная каменная соль.
  2. Вода. Важно, чтобы сама вода содержала как можно меньше собственных солей, а лучше дистиллированная.
  3. Емкость, в которой будет проводиться опыт (сгодится любая банка, стакан, кастрюля).

Наливаем в емкость теплую воду (ее температура составляет около 50°С). Добавляем в воду кухонную соль и размешиваем. После растворения добавляем снова. Повторяем процедуру до тех пор, пока соль не перестанет растворяться, оседая на дно сосуда. Это говорит о том, что солевой раствор стал насыщенным, что нам и было нужно. Важно, чтобы во время приготовления раствора его температура оставалась постоянной, не остывала, так мы сможем создать более насыщенный раствор.

Насыщенный раствор переливаем в чистую банку, отделяя от осадка. Выбираем отдельный кристалл соли, а потом помещаем его в емкость (можно подвесить на нитке). Эксперимент выполнен. Через несколько дней вы сможете увидеть, как увеличился в размерах ваш кристалл.

Выращивание кристаллов из сахара в домашних условиях

Технология получения сахарных кристалликов аналогична предыдущему способу. Можно опустить ватный жгут в раствор, тогда сахарные кристаллы будут нарастать на нем. Если процесс роста кристаллов стал медленнее, значит уменьшилась концентрация сахара в растворе. Добавьте в него снова сахарного песка, тогда процесс возобновится.

На заметку: если добавить в раствор пищевого красителя, то и кристаллы станут разноцветными.

Можно выращивать сахарные кристаллики на палочках. Для этого вам потребуется:

  • уже готовый сахарный сироп, приготовленный аналогично солевому насыщенному раствору;
  • деревянные палочки;
  • немного сахарного песка;
  • пищевые красители (если хотите разноцветных леденцов).

Все происходит очень просто. Деревянную палочку обмакиваете в сиропе и обваливаете в сахарном песке. Чем больше крупинок прилипнет, тем красивее получится результат. Дайте палочкам, как следует высохнуть, а затем переходите попросту ко второй фазе.

Насыщенный горячий сахарный сироп выливаем в стакан, туда же помещаем заготовленную палочку. Если вы готовите разноцветные кристаллы, то в горячий готовый сироп добавьте пищевой краситель.

Следите, чтобы палочка не касалась стенок и дна, иначе результат будет некрасивым. Можно зафиксировать палочку с помощью листа бумаги, надев его сверху. Бумага послужит еще и крышкой для емкости, которая не позволит никаким посторонним частицам попасть в ваш раствор.

Примерно через неделю вы получите прекрасные сахарные леденцы на палочках. Ими можно украсить любое чаепитие, приведя в полный восторг не только детей, но и взрослых!

Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях

Кристаллы из медного купороса получаются интересной формы, при этом имеют насыщенный синий цвет. Стоит помнить, что медный купорос является химически активным соединением, поэтому кристаллы из него не следует пробовать на вкус, а при работе с материалом нужно проявлять осторожность. По этой же причине в данном случае подойдет только дистиллированная вода. Важно, чтобы она была химически нейтральной. Будьте внимательны и осторожны при обращении с медным купоросом.

При этом выращивание кристаллов из купороса происходит фактически по той же схеме, что и предыдущие случаи.

Помещая основной кристалл для выращивания в раствор, нужно проследить, чтобы он не соприкасался со стенками посуды. И не забывайте следить за насыщенностью раствора.

Если вы поместили свой кристалл на дне посудины, то стоит смотреть, чтобы он не касался других кристалликов. В этом случае произойдет их срастание, а вместо одного красивого крупного образца у вас получится масса невнятной формы.

Полезный совет! Вы можете самостоятельно регулировать размер граней своего кристалла. Если вы хотите, чтобы некоторые из них росли медленнее, их можно смазать вазелином или жиром. А для сохранности небесно-синего красавца можно обработать грани прозрачным лаком.

Интересные факты о драгоценных камнях!

Существует 3 весовые категории бриллиантов:

  1. Мелкий. Масса 0,29 карата
  2. Средний. Масса от 0,3 до 0,99 карата
  3. Крупный. Бриллианты весом более 1 карата.

К популярным аукционам допускают камни массой от 6 карат. Камням с массой более 25 карат присваивают собственные имена. Например: «Винстон» бриллиант (62,05 карат) или «Де Бирс» (234,5 карат) и др.

businessideas.com.ua

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *