Key Concepts
Crystals
Saturation
Evaporation
Introduction
Did you know you can grow your own crystals at home? Możesz – i jest to łatwe! Kryształy mają określony wzór geometryczny i jeśli wszystko pójdzie dobrze, kryształy, które wyhodujesz będą ostro zdefiniowane, z wyraźnymi kątami prostymi i gładkimi powierzchniami, które różnią się wielkością.
Tło
Sól kuchenna jest wykonana z wielu maleńkich kryształków. Kiedy mieszasz te kryształy soli z wodą, rozpuszczają się one, tracąc swoją krystaliczną formę. Kiedy woda wyparuje, kryształy soli tworzą się ponownie. Nauka o kryształach, czyli krystalografia, nazywa kryształy o takim kształcie „sześciennymi”. Kształt ten jest określany przez sposób, w jaki poszczególne atomy soli układają się w stosy, podobnie jak kształt stosu pomarańczy jest określany przez sposób, w jaki układają się one w stosy. Twoje gotowe kryształy soli powinny być uderzająco piękne. Kluczem do wyhodowania tych olśniewających kryształów jest szybkie odparowanie i trochę sznurka.
Materiały
- Jedna czwarta filiżanki soli kuchennej
- Jedna filiżanka wody
- Około trzech stóp bawełnianego sznurka
- Rondel (skorzystaj z pomocy osoby dorosłej podczas pracy z gorącymi przedmiotami i używania kuchenki.)
- Łyżeczka do mieszania gorącego roztworu
- Kubek lub mały słoik (Powinien mieć boki o wysokości co najmniej pięciu cali i być w stanie utrzymać wrzącą wodę.)
- Barwnik spożywczy (opcjonalnie)
- Taca lub talerz do trzymania kubka
- Papiery lub ręcznik do podłożenia pod obiekt (opcjonalnie)
Przygotowanie
- Pocięcie sznurka na sześć lub siedem kawałków, każdy o długości około pięciu cali, i związanie ich razem na jednym końcu tak, aby wyglądały jak bukiet sznurka.
- Postaw kubek lub słoik na bezpiecznej powierzchni, gdzie może pozostać niezakłócony przez kilka dni. Użyj gazet lub ręcznika pod pojemnikiem, aby chronić powierzchnię, jeśli to konieczne.
Procedura
- Aby przygotować roztwór soli doprowadź wodę do wrzenia w rondlu.
- Dodaj około jednej czwartej soli (opcjonalnie: kilka kropli barwnika spożywczego). Mieszaj łyżką, aby pomóc w rozpuszczeniu. Co się stanie z wyglądem wrzącej wody?
- Kontynuuj dodawanie i mieszanie w soli, aż nie więcej nie rozpuści się w wodzie. Ile soli byłeś w stanie dodać zanim przestała się rozpuszczać? Powinieneś teraz mieć „przesycony” roztwór. Jak wygląda teraz roztwór? Możesz zauważyć, że na powierzchni roztworu tworzy się warstwa kryształków soli.
- Wyłącz ogrzewanie i ostrożnie przelej roztwór do swojej filiżanki.
- Uważnie zanurz zawiązane końce sznurków w roztworze i ułóż sznurki równomiernie tak, aby końce zwisały nad i wokół brzegu filiżanki. Jak myślisz, do jakich celów będą służyć sznurki? Czy zauważyliście, że sznurki zaczęły nasiąkać roztworem słonej wody?
- Zostaw pojemnik w miejscu, gdzie nie będzie przeszkadzał.
- Poczekaj i od czasu do czasu sprawdź, co się dzieje z twoimi kryształami. Co się dzieje po jednej godzinie? Jednego dnia? Dwóch dniach?
- Dodatek: Gdy roztwór soli odparuje na tyle, że nie będzie już pokrywał węzła sznurków, możesz powtórzyć powyższe kroki i zrobić nową partię roztworu soli do dodania. Co się stanie w ciągu następnego dnia lub dwóch?
- Dodatek: Powtórz czynność, ale tym razem użyj różnych długości sznurka, zawieszonego nad różnymi przedmiotami – pod różnymi kątami. Jak to zmieni sposób, w jaki rosną twoje solne sznurki?
- Extra: Spróbujcie sprawić, by wasze kryształy miały różne kolory, dodając barwnik spożywczy. Zrób pierwszą partię roztworu soli z jednym kolorem. Poczekaj, aż kryształy urosną, a roztwór wyparuje. Teraz zrób drugą partię z innym kolorem. Dodaj ją do tego samego pojemnika bez usuwania sznurków. Co się stanie, gdy ten drugi kolor wyparuje i utworzy kryształy?
Obserwacje i wyniki
Kiedy dodajesz sól do wody, kryształy rozpuszczają się i sól przechodzi do roztworu. Ale nie można rozpuścić nieskończonej ilości soli w stałej objętości wody. Kiedy w roztworze rozpuści się tyle soli, ile to tylko możliwe, roztwór jest „nasycony”
Ten punkt nasycenia jest inny w różnych temperaturach; im wyższa temperatura, tym więcej soli może być przechowywane w roztworze. Kiedy gotujesz partię słonej wody, gotujesz sól i wodę do bardzo wysokiej temperatury, więc nadmiar soli pozostaje w roztworze. Kiedy jednak woda zaczyna stygnąć, w roztworze znajduje się więcej soli niż jest to normalnie możliwe. Roztwór jest zatem „przesycony” solą.
Nasycenie jest stanem niestabilnym, a cząsteczki soli zaczną się krystalizować z powrotem w ciało stałe. Zaczyna się to w miejscu „nukleacji krystalizacji” – takim jak niewyraźny koniec sznurka. Mieszanie lub wstrząsanie jakiegokolwiek rodzaju może również spowodować, że przesycona sól zacznie się krystalizować.
W ciągu kilku dni powinieneś być w stanie zauważyć, że twoje sznurki stały się grubsze od krystalizującej się soli. Jeśli kontynuowałeś dodawanie roztworu soli, gdy odparował on poniżej węzła, powinieneś być w stanie wyhodować długie stalaktyty z kryształów soli.
Więcej do odkrycia
What Are Crystals? From Science Kids at Home
Crystal Creations, from Exploratorium
How to Make Rock Candy, from WikiHow
Quick Crystal Cup, from Home Science Tools
This activity brought to you in partnership with Exploratorium
.