Schlüsselkonzepte
Kristalle
Sättigung
Verdampfung
Einführung
Wussten Sie, dass Sie zu Hause Ihre eigenen Kristalle züchten können? Das können Sie – und es ist ganz einfach! Kristalle haben ein bestimmtes geometrisches Muster, und wenn alles gut geht, werden die Kristalle, die du züchtest, scharf definiert sein, mit klaren rechten Winkeln und glatten Flächen, die in der Größe variieren.
Hintergrund
Tafelsalz besteht aus vielen kleinen Kristallen. Wenn du diese Salzkristalle mit Wasser mischst, lösen sie sich auf und verlieren ihre kristalline Form. Wenn das Wasser verdunstet, bilden sich die Salzkristalle erneut. Die Wissenschaft der Kristalle, die Kristallographie, nennt solche Kristalle „kubisch“. Diese Form wird durch die Art und Weise bestimmt, wie sich die einzelnen Atome im Salz zusammenlagern, ähnlich wie die Form eines Orangenstapels durch die Art und Weise bestimmt wird, wie sie aufeinander gestapelt sind. Ihre fertigen Salzkristalle sollten auffallend schön sein. Der Schlüssel zum Wachsen dieser atemberaubenden Kristalle ist schnelles Verdampfen – und etwas Schnur.
Materialien
- Eine Vierteltasse Kochsalz
- Eine Tasse Wasser
- Ungefähr ein Meter Baumwollschnur
- Ein Kochtopf (Ziehe die Hilfe eines Erwachsenen hinzu, wenn du mit heißen Gegenständen arbeitest und den Herd benutzt.)
- Löffel zum Umrühren einer heißen Lösung
- Tasse oder kleines Glas (Es sollte mindestens fünf Zentimeter hoch sein und kochendes Wasser aufnehmen können.)
- Lebensmittelfarbe (optional)
- Ein Tablett oder ein Teller, um die Tasse zu halten
- Zeitungspapier oder ein Handtuch, um es unter das Objekt zu legen (optional)
Vorbereitung
- Schneide die Schnur in sechs oder sieben Stücke, jedes etwa fünf Zentimeter lang, und binde sie an einem Ende zusammen, damit sie wie ein Schnurstrauß aussehen.
- Stellen Sie die Tasse oder das Glas auf eine sichere Unterlage, wo sie ein paar Tage lang ungestört stehen kann. Lege Zeitungen oder ein Handtuch unter das Gefäß, um die Oberfläche zu schützen.
Vorgehensweise
- Um die Salzlösung zuzubereiten, bringe das Wasser in einem Topf zum Kochen.
- Gib etwa ein Viertel des Salzes hinzu (optional: ein paar Tropfen Lebensmittelfarbe). Mit einem Löffel umrühren, damit es sich auflöst. Was passiert mit dem Aussehen des kochenden Wassers?
- Füge so lange Salz hinzu und rühre es um, bis sich kein Salz mehr im Wasser auflöst. Wie viel Salz konntest du hinzufügen, bevor es sich nicht mehr auflöste? Du solltest jetzt eine „übersättigte“ Lösung haben. Wie sieht die Lösung jetzt aus? Vielleicht bemerkst du einen Film aus Salzkristallen, der sich in einer Schicht auf der Oberfläche deiner Lösung bildet.
- Schalte die Hitze aus und gieße die Lösung vorsichtig in deine Tasse.
- Tauche das verknotete Ende deiner Schnüre vorsichtig in die Lösung und ordne die Schnüre gleichmäßig an, sodass die Enden über und um den Rand deiner Tasse baumeln. Was denkst du, wozu die Schnüre dienen werden? Hast du bemerkt, dass die Schnüre beginnen, die Salzwasserlösung aufzusaugen?
- Lasse den Behälter an einem Ort stehen, an dem er nicht gestört wird.
- Warte ab und schaue gelegentlich nach deinen Kristallen. Was siehst du nach einer Stunde? Nach einem Tag? Zwei Tagen?
- Extra: Sobald die Salzlösung so weit verdunstet ist, dass sie den Knoten der Schnüre nicht mehr bedeckt, kannst du die obigen Schritte wiederholen und eine neue Charge Salzlösung herstellen, die du hinzufügen kannst. Was passiert im Laufe der nächsten ein oder zwei Tage?
- Extra: Wiederhole die Aktivität, aber verwende diesmal unterschiedlich lange Schnüre, die über verschiedenen Objekten hängen – in unterschiedlichen Winkeln. Wie verändert sich dadurch die Art und Weise, wie deine Salzfäden wachsen?
- Extra: Versuche, deine Kristalle durch Hinzufügen von Lebensmittelfarbe verschiedenfarbig zu machen. Stelle eine erste Charge der Salzlösung mit einer Farbe her. Warte, bis die Kristalle gewachsen sind und die Lösung verdunstet ist. Stelle nun eine zweite Charge mit einer anderen Farbe her. Gib diese in denselben Behälter, ohne die Fäden zu entfernen. Was passiert, wenn diese zweite Farbe verdampft und Kristalle bildet?
Beobachtungen und Ergebnisse
Wenn man Salz zu Wasser gibt, lösen sich die Kristalle auf und das Salz geht in Lösung. Aber man kann nicht unendlich viel Salz in einem festen Wasservolumen auflösen. Wenn so viel Salz wie möglich in einer Lösung gelöst wurde, ist die Lösung „gesättigt“
Dieser Sättigungspunkt ist bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich; je höher die Temperatur, desto mehr Salz kann in der Lösung gehalten werden. Wenn man eine Charge Salzwasser kocht, werden Salz und Wasser auf eine extrem hohe Temperatur gebracht, so dass das überschüssige Salz in der Lösung bleibt. Wenn das Salzwasser jedoch abkühlt, befindet sich mehr Salz in der Lösung als normalerweise möglich ist. Die Lösung ist also mit Salz „übersättigt“.
Die Übersättigung ist ein instabiler Zustand, und die Salzmoleküle beginnen, wieder zu einem Feststoff zu kristallisieren. Dies beginnt an einer „Kristallisationskeimstelle“, z. B. am unscharfen Ende der Schnur. Auch Rühren oder Schütteln jeglicher Art kann dazu führen, dass das übersättigte Salz zu kristallisieren beginnt.
Nach ein paar Tagen solltest du sehen können, dass deine Schnüre durch das kristallisierende Salz dicker geworden sind. Wenn du weiterhin Salzlösung hinzufügst, wenn sie unterhalb des Knotens verdunstet ist, solltest du in der Lage sein, lange Salzkristallstalaktiten wachsen zu lassen.
Mehr zum Erforschen
Was sind Kristalle? Von Science Kids at Home
Crystal Creations, von Exploratorium
How to Make Rock Candy, von WikiHow
Quick Crystal Cup, von Home Science Tools
Diese Aktivität wurde Ihnen in Zusammenarbeit mit Exploratorium
zur Verfügung gestellt