Jak vypěstovat krystal ze soli a vyrobit k tomu speciální solný roztok

Pěstování krystalů soli na různých předmětech jako zajímavá forma umění nebo prostě jako vědecký experiment je snadné a zábavné! V tomto tutoriálu vám ukážu, jak vyrobit krystal soli na 3D tištěných mřížkách a strukturách, ale můžete je pěstovat doma na téměř čemkoli, co si dokážete představit. dokonce i na sobě.

Proces je jednoduchý a trvá asi hodinu, než se aktivně připraví a provede, a poté krystal roste několik dní.

Pokud ji pěstujete jako úvodní vědecký experiment, můžete si doma předvést, jak vznikají roztoky a jak vznikají krystalické formy soli. Je zábavné a zajímavé to sledovat!

Začal jsem tento experiment, abych zjistil, zda mohu ovlivnit tvar tak, aby rostly určitým způsobem nebo určitou velikostí na základě mřížkové struktury, na které byly pěstovány.

Krok 1: Nezbytné komponenty

K vypěstování vlastních krystalů soli potřebujete:

• Sůl. Lze vypěstovat téměř z jakékoli soli, ale nejlepších výsledků se dosáhne použitím síranu měďnatého nebo síranu hořečnatého. Můžete také experimentovat s kuchyňskou solí, mořskou solí, růžovou solí atd. Pokud používáte síran měďnatý, noste nitrilové rukavice! Ve svých experimentech používám síran hořečnatý.
• Destilovaná voda
• Čistá nádoba alespoň o 5 cm širší než krystal, který chcete pěstovat. Průhledné nádoby zde mají oproti malovaným výhodu, protože vidíte, co uvnitř roste, a pokud použijete i kuchyňské náčiní, můžete si být jisti, že se vaše nádoba tepla nebojí a nepraskne.
• Objekt, na kterém lze pěstovat krystal nebo strunu, experimentujte s mřížkovými strukturami jako já!
• Něco, na co můžete zavěsit svůj předmět v roztoku: hůl, hůlka, drát, provázek atd.
• Hrnec dostatečně velký, aby uvařil potřebné množství vody a soli pro projekt.
• Míchací lžíce.

Krok 2: Vytvořte solný roztok

Změřte objem vody:

• Umístěte předmět do nádoby
• Do nádoby s předmětem nalijte vodu, abyste zjistili, kolik vody budete potřebovat.
• Vodu nalijte do odměrné nádoby, abyste určili výsledný objem.

• Změřte množství soli: 3 díly vody na 1 díl soli (roztok bude mít o něco méně než 30 % soli)
• Vařte vodu.
• Jakmile se vaří, snižte teplotu na minimum.
• Sůl nasypte do vody a míchejte, dokud se úplně nerozpustí. Vypněte sporák.
• Opatrně nalijte roztok do nádoby s vloženým předmětem.
• Nádobu s roztokem umístěte na místo, kde ji necháte, dokud roste.

Krok 3: Umístěte předmět nebo provázek do solného roztoku

Chcete-li jednoduše vypěstovat krystal soli:

• Na vrch nádoby doprostřed položte tyčinku nebo lžíci.
• Omotejte provázek kolem středu špejle tak, aby visel dolů a byl ponořen v roztoku asi 4 cm nebo více ode dna nádoby.
• Nechte nádobu tam, kde nebude rušena a sledujte růst krystalu.

Jak vypěstovat krystal soli na předmětu:

Udělejte téměř totéž jako v předchozím seznamu. Předmět zavěste na provázek tak, aby visel alespoň 5 cm ode dna nádoby. Předmět můžete zavěsit pomocí tyčí nebo drátů.

Protože jsem použil příhradové konstrukce, zavěsil jsem je jak drátem, tak hůlkami.

Krok 4: Počkejte, až krystaly vyrostou

Nerušte nádobu, ale sledujte, jak vaše krystaly rostou.

Doporučuji nechat nádobu alespoň 1 den, ale pro nejlepší výsledky jí dejte 3 dny na růst. V určitém okamžiku bude většina soli v krystalu a ten prostě přestane růst.

Krok 5: Opatrně odstraňte krystaly z roztoku

Když zjistíte, že dorostla do požadované velikosti a tvaru, jemně ji vytáhněte za provázek nebo ji vyjměte z roztoku. Pokud se spojily s vaším předmětem skrz celou nádobu, pak je pomocí nože opatrně oddělte od stěn nádoby a snažte se nepoškodit strukturu vašeho výtvoru.

Krok 6: Chcete větší krystaly?

Než vyjmete provázek nebo předmět ze zařízení, které jste použili k jeho zavěšení, zvažte, zda chcete vypěstovat ještě větší krystal. Pokud ano, opakujte proces a vaše krystaly se zvětší. Pokaždé stačí udělat nový fyziologický roztok.

Pokud postup opakujete pro růst větších krystalů, je velmi důležité, abyste po převaření vody a vytvoření solného roztoku nechali vodu vychladnout na pokojovou teplotu, než strukturu vložíte do roztoku.

Pokud vodu nevychladíte, rozpustí již připravené a začnete znovu.

Krok 7: Ukázky mé práce

Toto jsou fotografie stejných krystalů, které prošly třemi solnými roztoky, podívejte se na rozdíl ve velikosti.

Dosáhl jsem poměrně plynulého přechodu od předmětu ke krystalu, pokaždé jsem předmět ponořil hlouběji do roztoku.

Krok 8: Užijte si výsledky!

Jakmile je vypěstujete do požadované velikosti, opatrně oddělte provázek/předmět od pomůcek, kterými jste je pověsili, a nechte hotový výrobek vyschnout položením na ubrousek.

V budoucích pokusech můžete zkusit použít vodu z kohoutku, balenou vodu, obarvenou vodu a můžete použít i různé druhy soli, jako je jodovaná, nejodizovaná, mořská sůl atd.

Při jejich pěstování na různých strukturách jste zaznamenali nějaký rozdíl v jejich tvaru?

Překvapilo mě, když jsem zjistil, že krystaly vyrostlé na různých úrovních předmětu, vytištěné z bílého plastu, narostly do různých velikostí.

Krok 9: Další pěstební experimenty

Krok 10: Další informace o pěstování

Studium krystalů a jejich struktury se nazývá krystalografie. Krystal je pevná látka složená z různých atomů nebo molekul uspořádaných do jednotného, ​​opakujícího se vzoru založeného na jeho jedinečném tvaru. To má za následek, že materiál má specifický tvar a barvu a další charakteristické vlastnosti.

Mohou být velké nebo malé, ale všechny mají stejný „tvar“. Sůl a cukr jsou příklady. Kuchyňská sůl NaCl má krychlovou strukturu. Sněhové krystaly tvoří hexagonální strukturu. Diamant (používaný ve šperkařství a řezných nástrojích) je také příkladem; Skládá se z čistého uhlíku. Grafit (používaný v tužkách a lubrikantech) je také krystal uhlíku.

Jak krystaly rostou?

V roztoku může rozpouštědlo (voda) pojmout pouze určité množství rozpuštěné látky. To se nazývá rozpustnost roztoku. Pokud se teplota roztoku zvýší, horká voda bude schopna rozpustit více pevných látek než studená voda. Molekuly ohřáté vody se totiž vzdalují dále a ponechají tak prostor pro rozpuštění tvrdší látky. Když se pevná látka přestane rozpouštět, je roztok považován za nasycený.

Jak se tento roztok ochlazuje, molekuly vody se k sobě opět přibližují, takže v roztoku zůstává méně místa pro udržení stejného množství rozpuštěné pevné látky. Jak voda uvolňuje přebytečnou rozpuštěnou látku, v tomto okamžiku se začnou tvořit krystaly a stavět na sobě. Tento proces se nazývá rekrystalizace a v závislosti na podmínkách lze získat hmotu mnoha malých krystalů nebo jednoho velkého krystalu.

Jak krystaly vznikají a jak řídíme rychlost jejich růstu?

V tomto experimentu vypěstujete krystaly z nasyceného roztoku. Během rekrystalizace se začátek procesu růstu krystalu nazývá „nukleace“. Krystalizace může být iniciována prachovými částicemi na povrchu roztoku, ale tato situace je nekontrolovatelná. Pro dosažení řízeného růstu se „zárodečný krystal“ přiváže na provázek a ponoří do roztoku. Jak teplota roztoku stále klesá, na niti se hromadí další krystaly. Rychlost krystalizace ovlivní kvalitu. Nejlepší jsou ty, které rostou POMALU.

KLÍČOVÉ POJMY

Krystal je pevné těleso se specifickým geometrickým tvarem. Forma se skládá z hladkých, rovných ploch, které se setkávají na ostrých hranách nebo rozích.

Krystalografie je obor chemie, který studuje krystaly a jejich strukturu.

Nukleace – Když rozpuštěné molekuly v nasyceném roztoku narazí na prachovou částici nebo pevný povrch (jako je provázek nebo zárodečný krystal), budou mít tendenci se adsorbovat a hromadit na povrchu. Pevný povrch poskytuje nukleační místo pro tvorbu krystalů.

Rekrystalizace je proces, který se používá k čištění pevné látky jejím rozpuštěním ve vhodné kapalině a následným získáním materiálu vycházejícího z roztoku v krystalické formě.

Nasycený roztok je roztok, ve kterém je v rozpouštědle rozpuštěno maximální množství rozpuštěných látek.

Zárodečný krystal je počáteční povrch pro rostoucí krystal.

Tvar krystalu jsou atomy, které zaujímají pozice se specifickými geometrickými vztahy k sobě navzájem. Toto strukturní uspořádání jeho atomů je jednoznačně určeno chemií látky a určuje formu. V krystalografii lze formy seskupit do sedmi systémů: kubický, tetragonální, hexagonální, trigonální, ortorombický, monoklinický, triklinický.

Rozpustnost – Maximální množství rozpuštěné látky, které lze rozpustit v daném objemu rozpouštědla při dané teplotě, je známé jako rozpustnost rozpuštěné látky. Rozpustnost rozpuštěné látky se obecně zvyšuje s rostoucí teplotou.

Roztok je homogenní směs dvou nebo více látek. Roztokem je například cukr rozpuštěný ve vodě.

Rozpouštědlo je kapalina, ve které je rozpuštěná látka. V tomto projektu je rozpouštědlem voda.

Řeknu vám, jak vyrobit jakoukoli věc, pomocí fotografií a video pokynů krok za krokem.

Z obyčejné kuchyňské soli, která se nachází v každé kuchyni, vypěstujete krásný a s patřičnou trpělivostí i docela velký krystal. Lenta.ru hovoří o technice pěstování krystalů ze soli a také o tom, co je pyramidální sůl a jaké krystaly se z ní získávají.

Krystal je pravidelný symetrický mnohostěn, ve kterém atomy a molekuly tvoří krystalovou mřížku – trojrozměrné periodické uspořádání. U každé látky je to individuální.

Existují čtyři typy krystalových mřížek v závislosti na částicích, které se nacházejí v jejich uzlech:

iontové – v solích, alkáliích, oxidech kovů; kovové – pro kovy a slitiny; atomové – v křemíku, bóru, germaniu a komplexních látkách, jako je křemen; molekulární – v kapalinách a plynech.

„V přírodě existují také polymorfy – látky, které nemají jeden, ale několik typů krystalových mřížek,“ vysvětluje Vladimir Kazakov, bývalý zaměstnanec Moskevského institutu jemné chemické technologie (nyní Institut jemných chemických technologií M. V. Lomonosova MIREA) . „Nejjednodušším příkladem je uhlík, který tvoří hexagonální mřížku (a pak získáte grafit) nebo krychlovou mřížku (a pak získáte diamant.“

Krystaly lze vypěstovat z různých solí, například ze síranu měďnatého (síran měďnatý) získáte velmi krásný zářivě modrý kámen. Síran měďnatý je však toxický a dráždivý – velmi dráždí sliznice, proto není vhodný pro domácí pěstování krystalů. K tomu je ale ideální známý chlorid sodný NaCl neboli kuchyňská sůl. Pokud dodržíte všechna pravidla, získáte téměř skutečný diamant.

„Krystaly kuchyňské soli a diamantu jsou si skutečně podobné, i když mají různé typy krystalových mřížek – sůl má ionty v uzlech mřížky a diamant má atomy,“ pokračuje Vladimir Kazakov. „Díky tomu, že vypadají podobně, je stejná struktura mřížky: sůl i diamant mají kubickou mřížkovou strukturu.“

K pěstování krystalů soli budete potřebovat:

kuchyňská sůl; jeden litr destilované vody; skleněná nádoba nebo plastový kelímek. tužka; vlákno; velké a malé hrnce; dřevěná špachtle.

„Průhledný plastový kelímek je pohodlný, protože zespodu vždy vidíte, co vyrostlo na dně,“ radí Alexander Ivanov, moderátor programu „Chemie“ na televizním kanálu „Science“.

Jak připravit fyziologický roztok: pokyny krok za krokem:

Nejprve je třeba připravit solný roztok, ve kterém bude krystal růst. K tomu ohřejte obyčejnou vodu ve velkém hrnci. „Čím je voda teplejší, tím lépe, protože rozpustnost soli se zvyšuje s rostoucí teplotou,“ vysvětluje Alexander Ivanov. Umístěte malý kastrol do vodní lázně ve velkém kastrolu, do malého nasypte sůl a zalijte destilovanou vodou. Pokud chcete získat barevný krystal, přidejte do vody jakékoli potravinářské barvivo. Promíchejte stěrkou a počkejte na úplné rozpuštění – asi 5 minut. Přidávejte chlorid sodný, dokud se sůl již nerozpustí. Nasycený roztok nalijte do plastového kelímku. Ujistěte se, že v pánvi zůstala jakákoli nerozpuštěná sůl.

„Nyní dáme sklenici s roztokem na jeden nebo dva dny na místo, kde se jí nikdo nedotkne,“ pokračuje chemik Ivanov. – Poté se podívejte na dno sklenice. Jak se roztok ochlazoval, rozpustnost soli se snižovala. Na dně se proto začnou objevovat krystaly. Roztok je nutné opatrně přelít do skleněné nádoby, kde nám vyroste hlavní krystal, a krystaly zespodu rozložit na ubrousek. Najděte ten nejkrásnější a největší „zárodečný“ krystal.“

Pěstování krystalu: návod

Přivažte jeden konec nitě k „semínku“ a druhý k tužce. Na hrdlo nádoby přiložte tužku tak, aby nit se „semínkem“, na kterém krystal vyroste, nedosahovala ke dnu asi o 4 centimetry. Umístěte nádobu s roztokem na teplé místo. Zakryjte vršek papírem, aby se zpomalila rychlost odpařování a chlazení ve fyziologickém roztoku.

Místo vlákna můžete použít jakýkoli objekt. Například figurka, která v nasyceném solném roztoku zaroste krystaly

„Teplota ovlivňuje rychlost tvorby krystalů,“ vysvětluje chemik Kazakov. „Při vysokých teplotách se molekuly pohybují rychleji a častěji se srážejí, což znamená, že krystal roste rychleji. Pokud je však teplota příliš vysoká, může to způsobit rozpuštění krystalů ve vodě. Na velikost krystalu má vliv i teplota, respektive rychlost ochlazování roztoku. Když teplota pomalu klesá, molekuly mají více času na vybudování pravidelné struktury.“

Lifehack. Pokud chcete získat krystal neobvyklého tvaru, pravidelně vystavujte solný roztok změnám teploty. Podržte na chvíli u nádoby například lampu, aby se voda mírně zahřála. Nehýbejte tužkou a provázkem, aby krystal rostl nerovnoměrně.

Ve chvíli, kdy jste s velikostí krystalu spokojeni, můžete jej vyjmout z nádoby a usušit.

Jak získat velký krystal

Chcete-li získat větší krystal:

Připravte nový nasycený solný roztok. Vložte malý krystal do větší nádoby tak, aby se nedotýkal stran. Krystal naplňte roztokem při pokojové teplotě. Umístěte nádobu s krystalem na chladné místo. Počkejte pár týdnů nebo měsíců – nejsilnější krystaly rostou pomalu.

Jak krystaly skladovat? „Krystaly mohou zvětrat a zhroutit se a jsou také křehké,“ varuje Alexander Ivanov, moderátor televizního kanálu Nauka. „Krystalická voda, která je v krystalové struktuře, se z nich vypařuje.“ Krystal můžete ochránit překrytím běžným čirým lakem. A aby byl krystal chráněn před rozbitím, vyplatí se mu vyrobit stojánek, který je nahoře zakrytý průhledným kupolovým krytem, ​​radí Ivanov.

Je známo, že prémiové restaurace po celém světě nepoužívají obyčejnou, ale pyramidální mořskou sůl, známou také jako fleur de sel. Slavní kuchaři to preferují: tato sůl vypadá zajímavě a dodává pokrmům jasnou a čistou slanou chuť.

„Krystaly pyramidální soli se skládají ze stejného NaCl a její krystalová mřížka je úplně stejná jako u obyčejné soli – krychlová,“ vysvětluje Vladimir Kazakov. — Krystaly pyramidální soli vypadají neobvykle kvůli zvláštním podmínkám odpařování pod spalujícím sluncem v tichých kalužích mořské vody. Dnes se fleur de sel vyrábí v průmyslovém měřítku a odpařuje se ve velkých vyhřívaných kádích.“

K pěstování solných pyramid budete potřebovat:

mořská sůl; voda; kamenec draselný – podvojná sůl hliníku, draslíku a kyseliny sírové (používaná ve vaření, medicíně a kosmetologii); sporák s termostatem; velké a malé hrnce; filtr.

Příprava solného roztoku

V malém hrnci rozpusťte 165 gramů soli v 500 mililitrech horké vody. Jemně promíchejte obsah pánve, dokud se všechna sůl nerozpustí. Umístěte misku s roztokem do velkého kastrolu ve vodní lázni. Roztok se zahřeje na 70 °C. Udržujte teplotu během celého procesu. Přidejte 0,5 gramu kamence draselného – zklidní hladinu solného roztoku, aby konvekční proudy nenarušovaly tvorbu pyramid. Počkejte půl hodiny, než roztok dosáhne bodu nasycení – okamžiku krystalizace. Na povrchu roztoku se začnou objevovat malé bílé čtverečky – semena pyramid. Po 15 minutách budou na povrchu roztoku viset obrácené pyramidy v důsledku molekulárního napětí povrchu. Jak se na pyramidách hromadí sůl, začnou se potápět do roztoku a hrozí, že se srazí s ostatními. Pomocí sítka zachyťte pyramidu z roztoku a položte ji na papír, který absorbuje přebytečný roztok.

Před vyjmutím pyramidy propláchněte sítko, aby se na něm nelepila zrnka soli.

Chcete-li získat více pyramid, znovu rozpusťte sůl, již nemusíte přidávat kamenec. Pyramidová sůl se skladuje stejně jako běžná sůl.

1. Staří Řekové věřili, že horský křišťál je led proměněný v kámen, a tak mu říkali – κρύσταλλος. Později se název přenesl na horský křišťál a když se dostal do evropských jazyků, stal se označením pro různé drahé kameny a další.

2. V Japonsku byl horský křišťál považován za zmrzlý dech draka. A ve středověké Evropě se z něj vyráběly „magické krystaly“ – koule, které údajně předpovídaly budoucnost.

3. Prvním vědcem, který klasifikoval krystaly, byl Platónův žák a Aristotelův přítel, filozof a přírodovědec Theophrastus Eresios, který žil na přelomu 16. a XNUMX. století před naším letopočtem. Ve svém pojednání „O kamenech“ popsal XNUMX minerálů.

4. Krystal je jediným „živým“ tvorem v neživé přírodě. Rozmnožuje se a roste.

5. V roce 2000 byly v křišťálové jeskyni mexického důlního komplexu Nike objeveny největší exempláře světa – krystaly sádrovce dosahující metr šířky a 15 metrů délky.

6. Největší umělý krystal na světě je uložen v oblíbeném rakouském muzeu „Swarovski Crystal Worlds“. Váží 62 kilogramů a je zapsán v Guinessově knize rekordů.

7. Ne všechny krystaly jsou bezpečné. Například chalcanthit (pentahydrát síranu měďnatého), když se uvolní do vody, může otrávit celé jezírko, protože při interakci s vodou se měď, kterou obsahuje, začne rychle rozpouštět. A velkolepý torburnit, který vypadá jako smaragdy, obsahuje 50 procent uranu a je velmi radioaktivní. Při zahřátí uvolňuje jedovatý plyn radon. Ale oslnivě modrý měděný krystal klinoklas začne při zahřátí silně vonět česnekem, ale to je zcela neškodné.

8. Krystal jako fyzický objekt má vždy vady a deformace uvnitř krystalové mřížky a na jejích okrajích. Těmto defektům v některých krystalech vděčíme za vynález polovodičů. Dnes je nemožné si představit jakýkoli přesný přístroj nebo počítač bez monokrystalického křemíku, který v nich pracuje.

9. Krystaly jsou tekuté. Některé látky za určitých podmínek současně získávají vlastnosti kapalin a krystalů. Tekuté krystaly jsou široce používány v elektronice, například na obrazovkách televizorů a chytrých telefonů.

10. Horský krystal generuje proud – tento jev se nazýval piezoelektřina a samotný kámen byl používán v různých zařízeních, dokud nebyly nalezeny analogy.