Klíčové pojmy
Krystaly
Nasycení
Vypařování
Úvod
Věděli jste, že si můžete doma vypěstovat vlastní krystaly? Můžete – a je to snadné! Krystaly mají určitý geometrický vzor, a pokud vše půjde dobře, budou vámi vypěstované krystaly ostře ohraničené, s ostrými pravými úhly a hladkými plochami, které se liší velikostí.
Pozadí
Stolní sůl se skládá z mnoha drobných krystalků. Když tyto krystalky soli smícháte s vodou, rozpustí se a ztratí svou krystalickou formu. Když se voda odpaří, krystalky soli se opět vytvoří. Věda o krystalech neboli krystalografie nazývá takto tvarované krystaly „krychlové“. Tento tvar je dán způsobem, jakým jsou jednotlivé atomy soli poskládány na sebe, podobně jako je tvar hromady pomerančů dán způsobem, jakým jsou poskládány na sebe. Vaše hotové krystaly soli by měly být nápadně krásné. Klíčem k vypěstování těchto úžasných krystalů je rychlé odpařování – a nějaký provázek.
Materiál
- Jeden a čtvrt šálku kuchyňské soli
- Jeden šálek vody
- Přibližně tři stopy bavlněného provázku
- Pánev (Při práci s horkými předměty a při používání sporáku si zajistěte pomoc dospělé osoby.)
- Lžička na míchání horkého roztoku
- Šálek nebo malá nádoba (Měla by mít stěny vysoké alespoň pět centimetrů a měla by být schopna udržet vroucí vodu.)
- Potravinářské barvivo (nepovinné)
- Tácek nebo talířek na podržení hrnku
- Novinový papír nebo ručník na podložení předmětu (nepovinné)
Příprava
- Nastříhej provázek na šest nebo sedm kusů, každý asi pět centimetrů dlouhý, a svaž je na jednom konci k sobě, aby vypadaly jako provázková kytice.
- Postavte šálek nebo sklenici na bezpečný povrch, kde může zůstat několik dní nerušeně stát. V případě potřeby použijte pod nádobu noviny nebo ručník, abyste ochránili povrch.
Postup
- Pro přípravu solného roztoku přiveďte v hrnci vodu k varu.
- Přidejte asi čtvrtinu soli (volitelně: pár kapek potravinářského barviva). Promíchejte lžící, aby se pomohla rozpustit. Co se stane se vzhledem vroucí vody?
- Pokračuj v přidávání a míchání soli, dokud se ve vodě nerozpustí žádná další. Kolik soli se ti podařilo přidat, než se přestala rozpouštět? Nyní byste měli mít „přesycený“ roztok. Jak nyní roztok vypadá? Možná si všimnete, že na povrchu roztoku se ve vrstvě tvoří film krystalků soli.
- Vypněte ohřev a opatrně nalijte roztok do šálku.
- Opatrně ponořte zauzlované konce provázků do roztoku a rovnoměrně provázky uspořádejte tak, aby konce visely přes okraj šálku a kolem něj. K jakému účelu budou podle tebe provázky sloužit? Všimli jste si, že provázky začaly nasávat roztok slané vody?
- Nádobu nechte někde, kde ji nebude nikdo rušit.
- Vyčkejte a občas své krystaly zkontrolujte. Co vidíte, že se děje po jedné hodině? Po jednom dni? Po dvou dnech?
- Extra: Jakmile se solný roztok odpaří natolik, že již nezakrývá uzel provázků, můžete zopakovat výše uvedené kroky a připravit novou dávku solného roztoku, který přidáte. Co se stane v průběhu následujícího dne nebo dvou?
- Extra: Zopakujte aktivitu, ale tentokrát použijte různě dlouhé provázky zavěšené na různých předmětech – pod různými úhly. Jak se tím změní růst solných provázků?
- Extra: Zkuste své krystaly obarvit přidáním potravinářského barviva. Udělejte první várku solného roztoku s jednou barvou. Počkej, až krystalky narostou a roztok se odpaří. Nyní vytvořte druhou dávku s jinou barvou. Tu přidejte do stejné nádoby, aniž byste odstranili provázky. Co se stane, když se tato druhá barva odpaří a vytvoří krystalky?
Pozorování a výsledky
Při přidání soli do vody se krystalky rozpustí a sůl přejde do roztoku. Nemůžete však rozpustit nekonečné množství soli v pevném objemu vody. Když je v roztoku rozpuštěno co nejvíce soli, je roztok „nasycen“.
Tento bod nasycení je při různých teplotách různý; čím vyšší je teplota, tím více soli se v roztoku udrží. Když vaříte dávku slané vody, vaříte sůl a vodu na extrémně vysokou teplotu, takže přebytečná sůl zůstává v roztoku. Když se však slaná voda začne ochlazovat, zůstane v roztoku více soli, než je běžně možné. Roztok je tedy „přesycen“ solí.
Přesycení je nestabilní stav a molekuly soli začnou krystalizovat zpět do pevného skupenství. To začne v místě „krystalizačního zárodku“ – například na rozmytém konci struny. Jakékoli míchání nebo trhání může také způsobit, že přesycená sůl začne krystalizovat.
Za několik dní byste měli vidět, že vaše struny ztloustly od krystalizující soli. Pokud jste pokračovali v přidávání solného roztoku, když se odpařil pod uzlem, měli byste být schopni vypěstovat dlouhé solné krystalické krápníky.
Další zkoumání
Co jsou krystaly? Z časopisu Science Kids at Home
Krystal Creations, z časopisu Exploratorium
Jak vyrobit kamenné bonbony, z časopisu WikiHow
Rychlý krystalový pohár, z časopisu Home Science Tools
Tuto aktivitu vám přinášíme ve spolupráci s časopisem Exploratorium
.