Concetti chiave
Cristalli
Saturazione
Evaporazione
Introduzione
Lo sapevi che puoi coltivare i tuoi cristalli a casa? Si può, ed è facile! I cristalli hanno un modello geometrico definito e, se tutto va bene, i cristalli che coltivi saranno ben definiti, con angoli retti nitidi e facce lisce che variano in dimensione.
Sfondo
Il sale da cucina è fatto di molti piccoli cristalli. Quando si mescolano questi cristalli di sale con l’acqua, si dissolvono, perdendo la loro forma cristallina. Quando l’acqua evapora, i cristalli di sale si formano di nuovo. La scienza dei cristalli, o cristallografia, chiama i cristalli di questa forma “cubici”. Questa forma è determinata dal modo in cui i singoli atomi del sale si impacchettano, proprio come la forma di una pila di arance sarebbe determinata dal modo in cui si impilano. I vostri cristalli di sale finiti dovrebbero essere straordinariamente belli. La chiave per far crescere questi splendidi cristalli è una rapida evaporazione e un po’ di spago.
Materiali
- Un quarto di tazza di sale da cucina
- Una tazza d’acqua
- Circa un metro di spago di cotone
- Una casseruola (chiedere l’aiuto di un adulto quando si lavora con oggetti caldi e si usa il fornello.)
- Cucchiaio per mescolare una soluzione calda
- Tazza o piccolo barattolo (dovrebbe avere i lati alti almeno cinque pollici e in grado di contenere acqua bollente.)
- Colorante per alimenti (opzionale)
- Un vassoio o un piatto per tenere la tazza
- Fogli di giornale o asciugamano da mettere sotto l’oggetto (opzionale)
Preparazione
- Tagliare la corda in sei o sette pezzi, ognuno lungo circa cinque pollici, e legarli insieme ad un’estremità in modo che sembrino un bouquet di corda.
- Posiziona la tazza o il barattolo su una superficie sicura dove può rimanere indisturbato per alcuni giorni. Usare giornali o un asciugamano sotto il contenitore per proteggere la superficie, se necessario.
Procedimento
- Per preparare la soluzione di sale, portare l’acqua a ebollizione nella casseruola.
- Aggiungere circa un quarto del sale (opzionale: un paio di gocce di colorante alimentare). Mescolare con un cucchiaio per aiutare a sciogliere. Cosa succede all’aspetto dell’acqua bollente?
- Continua ad aggiungere e mescolare il sale fino a quando non se ne dissolve più nell’acqua. Quanto sale sei riuscito ad aggiungere prima che smettesse di sciogliersi? Ora dovresti avere una soluzione “supersatura”. Che aspetto ha ora la soluzione? Potresti notare una pellicola di cristalli di sale che si forma in uno strato sulla superficie della tua soluzione.
- Spegni il fuoco e versa attentamente la soluzione nella tua tazza.
- Immersione accurata dell’estremità annodata delle tue corde nella soluzione e disposizione delle corde in modo uniforme in modo che le estremità penzolino sopra e intorno al bordo della tua tazza. A quale scopo pensi che le corde serviranno? Hai notato che le corde iniziano ad assorbire la soluzione di acqua salata?
- Lascia il contenitore in un posto dove non sarà disturbato.
- Aspetta e ogni tanto controlla i tuoi cristalli. Cosa vedi accadere dopo un’ora? Un giorno? Due giorni?
- Extra: Una volta che la soluzione salina evapora abbastanza da non coprire più il nodo delle corde, puoi ripetere i passi precedenti e fare un nuovo lotto di soluzione salina da aggiungere. Cosa succede nel corso dei prossimi due giorni?
- Extra: Ripeti l’attività, ma questa volta usa corde di diversa lunghezza, appese su oggetti diversi, con angoli diversi. Come cambia il modo in cui le tue stringhe di sale crescono?
- Extra: Prova a rendere i tuoi cristalli di colori diversi aggiungendo coloranti alimentari. Fai un primo lotto di soluzione salina con un solo colore. Aspettate che i cristalli siano cresciuti e che la soluzione sia evaporata. Ora fai un secondo lotto con un colore diverso. Aggiungilo allo stesso contenitore senza rimuovere i fili. Cosa succede quando questo secondo colore evapora e forma i cristalli?
Osservazioni e risultati
Quando aggiungi sale all’acqua, i cristalli si dissolvono e il sale va in soluzione. Ma non si può sciogliere una quantità infinita di sale in un volume fisso di acqua. Quando la maggior quantità possibile di sale è stata sciolta in una soluzione, la soluzione è “satura”.”
Questo punto di saturazione è diverso a diverse temperature; più alta è la temperatura, più sale può essere trattenuto nella soluzione. Quando si fa bollire una partita di acqua salata, si cuociono il sale e l’acqua ad una temperatura estremamente alta, quindi il sale in eccesso rimane nella soluzione. Ma quando l’acqua salata comincia a raffreddarsi, c’è più sale in soluzione di quanto sia possibile normalmente. La soluzione è quindi “sovrasatura” di sale.
La sovrasaturazione è uno stato instabile, e le molecole di sale inizieranno a cristallizzare di nuovo in un solido. Questo inizia in un sito di “nucleazione di cristallizzazione”, come l’estremità sfocata della corda. Anche l’agitazione o lo scuotimento di qualsiasi tipo può far sì che il sale supersaturo cominci a cristallizzare.
In un paio di giorni dovresti essere in grado di vedere che le tue corde sono diventate più grasse a causa della cristallizzazione del sale. Se continui ad aggiungere soluzione salina quando è evaporata sotto il nodo, dovresti essere in grado di far crescere lunghe stalattiti di cristallo di sale.
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Cosa sono i cristalli? Da Science Kids at Home
Crystal Creations, da Exploratorium
How to Make Rock Candy, da WikiHow
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Questa attività ti è stata proposta in collaborazione con Exploratorium