Key Concepts
Crystals
Saturation
Evaporation
Introduction
Tiesitkö, että voit kasvattaa omat kiteesi kotona? Voit – ja se on helppoa! Kiteillä on selkeä geometrinen kuvio, ja jos kaikki menee hyvin, kasvattamistasi kiteistä tulee teräväpiirteisiä, teräväkulmaisia, suorakulmaisia ja sileitä, kooltaan vaihtelevia pintoja.
Tausta
Keittosuola koostuu monista pienistä kiteistä. Kun näitä suolakiteitä sekoitetaan veteen, ne liukenevat ja menettävät kiteisen muotonsa. Kun vesi haihtuu, suolakiteet muodostuvat uudelleen. Kiteiden tiede eli kristallografia kutsuu tämänkaltaisia kiteitä ”kuutiomaisiksi”. Muoto määräytyy sen mukaan, miten suolan yksittäiset atomit pakkautuvat yhteen, aivan kuten appelsiinikasan muoto määräytyy sen mukaan, miten ne pinoutuvat yhteen. Valmiiden suolakiteidesi pitäisi olla silmiinpistävän kauniita. Avain näiden upeiden kiteiden kasvattamiseen on nopea haihtuminen – ja vähän narua.
Materiaalit
- Varttikupillinen ruokasuolaa
- Kupillinen vettä
- Noin kolme metriä puuvillanarua
- Kattila (Ota aikuinen avuksesi työskennellessäsi kuumien esineiden parissa ja käyttäessäsi liettä.)
- Lusikka kuuman liuoksen sekoittamiseen
- Kuppi tai pieni purkki (Sen sivujen pitäisi olla vähintään viisi tuumaa korkeat ja sen pitäisi pystyä pitämään kiehuvaa vettä.)
- Ruokaväri (valinnainen)
- Tarjotin tai lautanen, johon kuppi mahtuu
- Lehtipaperia tai pyyhe, joka laitetaan esineen alle (valinnainen)
Valmistelu
- Paloittele naru kuudeksi tai seitsemäksi palaksi, joista kukin on noin viiden tuuman pituinen, ja sido ne yhteen yhdestä päästä niin, että ne näyttävät naruista muodostuvalta kimpulta.
- Aseta kuppi tai purkki turvalliselle alustalle, jossa se voi olla rauhassa muutaman päivän ajan. Käytä tarvittaessa sanomalehtiä tai pyyhettä astian alla pinnan suojaamiseksi.
Menetelmä
- Suolaliuoksen valmistamiseksi kiehauta vesi kattilassa.
- Lisää noin neljäsosa suolasta (valinnainen: pari tippaa elintarvikeväriä). Sekoita lusikalla liukenemisen helpottamiseksi. Mitä tapahtuu kiehuvan veden ulkonäölle?
- Jatka suolan lisäämistä ja sekoittamista, kunnes se ei enää liukene veteen. Kuinka paljon suolaa pystyit lisäämään ennen kuin se lakkasi liukenemasta? Sinulla pitäisi nyt olla ”ylikylläinen” liuos. Miltä liuos näyttää nyt? Saatat huomata, että liuoksen pinnalle muodostuu kerroksittain suolakiteiden kalvo.
- Katkaise lämpö pois päältä ja kaada liuos varovasti kuppiin.
- Upota narujen solmupäät varovasti liuokseen ja aseta narut tasaisesti niin, että päät roikkuvat kuppisi reunan yli ja sen ympäri. Mitä tarkoitusta luulet narujen palvelevan? Huomasitko, että jouset alkoivat imeytyä suolaliuokseen?
- Jätä astia johonkin paikkaan, jossa sitä ei häiritä.
- Odota ja tarkista silloin tällöin kristalliesi tilanne. Mitä näet tapahtuvan tunnin kuluttua? Yhden päivän jälkeen? Kahden päivän jälkeen?
- Extra: Kun suolaliuos haihtuu niin paljon, että se ei enää peitä jousien solmua, voit toistaa edellä mainitut vaiheet ja tehdä uuden erän suolaliuosta lisättäväksi. Mitä tapahtuu seuraavan päivän tai kahden aikana?
- Extra: Toista aktiviteetti, mutta käytä tällä kertaa eri pituisia naruja, jotka roikkuvat eri esineiden päällä – eri kulmissa. Miten tämä muuttaa sitä, miten suolajänteesi kasvavat?
- Extra: Kokeile tehdä kiteistäsi erivärisiä lisäämällä elintarvikeväriä. Tee ensimmäinen erä suolaliuosta, jossa on yksi väri. Odota, kunnes kiteet ovat kasvaneet ja liuos on haihtunut. Tee nyt toinen erä eri värillä. Lisää tämä samaan astiaan poistamatta naruja. Mitä tapahtuu, kun tämä toinen väri haihtuu ja muodostaa kiteitä?
Havaintoja ja tuloksia
Kun lisäät suolaa veteen, kiteet liukenevat ja suola menee liuokseen. Mutta et voi liuottaa ääretöntä määrää suolaa kiinteään vesimäärään. Kun liuokseen on liuennut mahdollisimman paljon suolaa, liuos on ”kyllästynyt.”
Tämä kyllästymispiste on erilainen eri lämpötiloissa; mitä korkeampi lämpötila on, sitä enemmän suolaa voidaan pitää liuoksessa. Kun keität erän suolavettä, keität suolan ja veden erittäin korkeaan lämpötilaan, joten ylimääräinen suola jää liuokseen. Mutta kun suolavesi alkaa jäähtyä, liuoksessa on enemmän suolaa kuin normaalisti on mahdollista. Liuos on siis ”ylikyllästynyt” suolalla.
Ylikyllästyminen on epävakaa tila, ja suolamolekyylit alkavat kiteytyä takaisin kiinteäksi aineeksi. Tämä alkaa ”kiteytymisen ydintymiskohdasta” – kuten narun sumeasta päästä. Myös kaikenlainen sekoittaminen tai töniminen voi aiheuttaa sen, että ylikyllästetty suola alkaa kiteytyä.
Parin päivän kuluttua sinun pitäisi pystyä näkemään, että jousesi ovat paksuuntuneet kiteytyvän suolan vaikutuksesta. Jos jatkat suolaliuoksen lisäämistä, kun se on haihtunut solmun alapuolelle, sinun pitäisi pystyä kasvattamaan pitkiä suolakristallistaalasiitteja.
Lisää tutkittavaa
Mitä ovat kiteet? From Science Kids at Home
Crystal Creations, from Exploratorium
How to Make Rock Candy, from WikiHow
Quick Crystal Cup, from Home Science Tools
Tämä aktiviteetti tuotiin sinulle yhteistyössä Exploratoriumin kanssa