Key Concepts
Kristallen
Verzadiging
Verdamping
Inleiding
Wist u dat u thuis uw eigen kristallen kunt kweken? Dat kan, en het is gemakkelijk! Kristallen hebben een duidelijk geometrisch patroon en als alles goed gaat, zullen de kristallen die je kweekt scherp gedefinieerd zijn, met scherpe rechte hoeken en gladde vlakken die variëren in grootte.
Achtergrond
Tafelzout bestaat uit vele kleine kristallen. Wanneer u deze zoutkristallen met water mengt, lossen ze op en verliezen hun kristallijne vorm. Wanneer het water verdampt, vormen de zoutkristallen zich opnieuw. De wetenschap van de kristallen, of crystallografie, noemt kristallen in deze vorm “kubisch”. Deze vorm wordt bepaald door de manier waarop de individuele atomen in het zout op elkaar liggen, net zoals de vorm van een stapel sinaasappels wordt bepaald door de manier waarop ze op elkaar liggen. De uiteindelijke zoutkristallen moeten opvallend mooi zijn. De sleutel tot deze prachtige kristallen is snelle verdamping en wat touw.
Materialen
- Een kwart kopje keukenzout
- Een kopje water
- Een stuk katoendraad
- Een steelpan (vraag om hulp van een volwassene bij het werken met hete voorwerpen en het gebruik van het fornuis.
- Lepeltje om in de hete oplossing te roeren
- Kopje of potje (De zijkanten moeten minstens 15 cm hoog zijn en er moet kokend water in kunnen.
- Levensmiddelenkleurstof (facultatief)
- Een schaal of bord om de beker op te zetten
- Blaadjes of handdoek om onder het voorwerp te leggen (facultatief)
Voorbereiding
- Snijd het touw in zes of zeven stukken van elk ongeveer vijf centimeter lang en knoop ze aan één kant samen, zodat ze eruit zien als een boeket touw.
- Plaats de beker of het potje op een veilig oppervlak waar het een paar dagen ongestoord kan blijven staan. Gebruik eventueel kranten of een handdoek onder het potje om het oppervlak te beschermen.
Procedure
- Voor de bereiding van de zoutoplossing brengt u het water in de steelpan aan de kook.
- Voeg ongeveer een kwart van het zout toe (optioneel: een paar druppels levensmiddelenkleurstof). Meng met een lepel om het oplossen te bevorderen. Wat gebeurt er met het uiterlijk van het kokende water?
- Ga door met zout toevoegen en mengen tot er geen zout meer in het water oplost. Hoeveel zout heeft u kunnen toevoegen voordat het niet meer oploste? U zou nu een “oververzadigde” oplossing moeten hebben. Hoe ziet de oplossing er nu uit? Misschien zie je dat zich een laag zoutkristallen vormt op het oppervlak van je oplossing.
- Draai het vuur uit en giet de oplossing voorzichtig in je kopje.
- Dompel het geknoopte uiteinde van je touwtjes voorzichtig in de oplossing en schik de touwtjes gelijkmatig zodat de uiteinden over en rond de rand van je kopje bungelen. Welk doel denk je dat de touwtjes zullen dienen? Heb je gemerkt dat de touwtjes de zoutoplossing beginnen op te zuigen?
- Laat het bakje ergens staan waar het niet gestoord wordt.
- Wacht af en toe en controleer de kristallen. Wat zie je gebeuren na een uur? Een dag? Twee dagen?
- Extra: Zodra de zoutoplossing voldoende verdampt is dat ze de knoop van de touwtjes niet meer bedekt, kunt u de bovenstaande stappen herhalen en een nieuwe partij zoutoplossing maken om toe te voegen. Wat gebeurt er in de loop van de volgende dag of twee?
- Extra: Herhaal de activiteit, maar gebruik deze keer verschillende lengtes touw, hangend over verschillende objecten – onder verschillende hoeken. Hoe verandert dit de manier waarop uw zout slierten groeien?
- Extra: Probeer je kristallen verschillende kleuren te geven door voedselkleurstof toe te voegen. Maak een eerste partij zoutoplossing met één kleur. Wacht tot de kristallen zijn gegroeid en de oplossing is verdampt. Maak nu een tweede partij met een andere kleur. Voeg deze toe aan dezelfde container zonder de slierten te verwijderen. Wat gebeurt er als deze tweede kleur verdampt en kristallen vormt?
Observaties en resultaten
Wanneer je zout aan water toevoegt, lossen de kristallen op en gaat het zout in oplossing. Maar je kunt niet een oneindige hoeveelheid zout oplossen in een vast volume water. Wanneer zoveel mogelijk zout in een oplossing is opgelost, is de oplossing “verzadigd”.
Dit verzadigingspunt is bij verschillende temperaturen verschillend; hoe hoger de temperatuur, hoe meer zout er in de oplossing kan worden gehouden. Wanneer u een partij zout water kookt, kookt u het zout en het water tot een extreem hoge temperatuur, zodat het overtollige zout in de oplossing blijft. Maar wanneer het zoutwater begint af te koelen, is er meer zout in oplossing dan normaal mogelijk is. De oplossing is dus “oververzadigd” met zout.
Verzadiging is een onstabiele toestand, en de zoutmoleculen zullen weer gaan kristalliseren tot een vaste stof. Dit begint op een “kristallisatiekern” -plaats, zoals het donzige uiteinde van de snaar. Door te roeren of te schudden kan het oververzadigde zout ook gaan kristalliseren.
Na een paar dagen moet u kunnen zien dat de snaren dikker zijn geworden door het kristalliserende zout. Als je zoutoplossing blijft toevoegen als het verdampt is onder de knoop, zou je lange zoutkristal stalactieten moeten kunnen laten groeien.
Meer om te ontdekken
Wat zijn kristallen? Van Science Kids at Home
Kristalcreaties, van Exploratorium
Hoe maak je rotsnoepjes, van WikiHow
Snelle kristalbeker, van Home Science Tools
Deze activiteit komt tot stand in samenwerking met Exploratorium