Concepte cheie
Cristale
Saturație
Evaporare
Introducere
Știați că vă puteți cultiva propriile cristale acasă? Puteți – și este ușor! Cristalele au un model geometric definit și, dacă totul merge bine, cristalele pe care le creșteți vor fi bine definite, cu unghiuri drepte clare și fețe netede care variază în mărime.
Principiu
Sarea de masă este formată din multe cristale mici. Când amestecați aceste cristale de sare cu apă, ele se dizolvă, pierzându-și forma cristalină. Când apa se evaporă, cristalele de sare se formează din nou. Știința cristalelor, sau cristalografia, numește cristalele de această formă „cubice”. Această formă este determinată de modul în care atomii individuali din sare se împachetează împreună, la fel cum forma unei grămezi de portocale ar fi determinată de modul în care acestea sunt stivuite împreună. Cristalele de sare finite ar trebui să fie uimitor de frumoase. Cheia pentru a crește aceste cristale uimitoare este evaporarea rapidă – și niște sfoară.
Materiale
- Un sfert de ceașcă de sare de masă
- O ceașcă de apă
- Aproximativ un metru de sfoară de bumbac
- O cratiță (Cereți ajutorul unui adult atunci când lucrați cu obiecte fierbinți și când folosiți aragazul.)
- Lupă pentru a amesteca o soluție fierbinte
- Cupa sau borcan mic (Trebuie să aibă laturile de cel puțin cinci centimetri înălțime și să poată conține apă clocotită.)
- Colorant alimentar (opțional)
- O tavă sau o farfurie pentru a ține cana
- Hârtii de ziar sau un prosop pentru a pune sub obiect (opțional)
Pregătire
- Tăiați sfoara în șase sau șapte bucăți, fiecare cu o lungime de aproximativ cinci centimetri, și legați-le împreună la un capăt, astfel încât să arate ca un buchet de sfoară.
- Puneți paharul sau borcanul pe o suprafață sigură unde poate rămâne netulburat timp de câteva zile. Folosiți ziare sau un prosop sub recipient pentru a proteja suprafața, dacă este necesar.
Procedeu
- Pentru a pregăti soluția de sare, aduceți apa la fierbere în cratiță.
- Adaugați aproximativ un sfert din sare (opțional: câteva picături de colorant alimentar). Amestecați cu o lingură pentru a ajuta la dizolvare. Ce se întâmplă cu aspectul apei care fierbe?
- Continuați să adăugați și să amestecați sarea până când nu se mai dizolvă în apă. Câtă sare ați reușit să adăugați înainte ca aceasta să nu se mai dizolve? Ar trebui să aveți acum o soluție „suprasaturată”. Cum arată soluția acum? S-ar putea să observați o peliculă de cristale de sare care se formează într-un strat la suprafața soluției dumneavoastră.
- Închideți focul și turnați cu grijă soluția în paharul dumneavoastră.
- Pregătiți cu grijă capătul înnodat al sforilor în soluție și aranjați sforile în mod egal, astfel încât capetele să atârne deasupra și în jurul marginii paharului dumneavoastră. Ce scop credeți că vor avea sforile? Ați observat că sforile încep să absoarbă soluția de apă sărată?
- Lăsați recipientul într-un loc unde nu va fi deranjat.
- Așteptați și verificați ocazional cristalele dvs. Ce vedeți că se întâmplă după o oră? O zi? Două zile?
- Extra: Odată ce soluția de sare se evaporă suficient de mult încât să nu mai acopere nodul sforilor, puteți repeta pașii de mai sus și să faceți un nou lot de soluție de sare pe care să o adăugați. Ce se întâmplă pe parcursul următoarei sau a următoarelor două zile?
- Extra: Repetați activitatea, dar de data aceasta folosiți lungimi diferite de sfoară, atârnând deasupra unor obiecte diferite – în unghiuri diferite. Cum se schimbă acest lucru modul în care cresc sforile de sare?
- Extra: Încercați să vă faceți cristalele de diferite culori adăugând coloranți alimentari. Faceți un prim lot de soluție de sare cu o singură culoare. Așteptați până când cristalele au crescut și soluția s-a evaporat. Acum faceți un al doilea lot cu o culoare diferită. Adăugați aceasta în același recipient fără a îndepărta sforile. Ce se întâmplă pe măsură ce această a doua culoare se evaporă și formează cristale?
Observații și rezultate
Când adăugați sare în apă, cristalele se dizolvă și sarea intră în soluție. Dar nu poți dizolva o cantitate infinită de sare într-un volum fix de apă. Atunci când într-o soluție s-a dizolvat cât mai multă sare posibil, soluția este „saturată.”
Acest punct de saturație este diferit la diferite temperaturi; cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât mai multă sare poate fi reținută în soluție. Atunci când fierbeți un lot de apă sărată, fierbeți sarea și apa la o temperatură extrem de ridicată, astfel încât excesul de sare rămâne în soluție. Dar atunci când apa sărată începe să se răcească, există mai multă sare în soluție decât este posibil în mod normal. Prin urmare, soluția este „suprasaturată” cu sare.
Suprasaturarea este o stare instabilă, iar moleculele de sare vor începe să cristalizeze din nou într-un solid. Acest lucru începe la un loc de „nucleare a cristalizării” – cum ar fi capătul pufos al șirului. Agitarea sau zdruncinarea de orice fel poate provoca, de asemenea, ca sarea suprasaturată să înceapă să cristalizeze.
În câteva zile ar trebui să puteți vedea că sforile dvs. s-au îngrășat din cauza cristalizării sării. Dacă ați continuat să adăugați soluție de sare atunci când aceasta s-a evaporat sub nod, ar trebui să puteți crește stalactite lungi de cristale de sare.
Mai multe de explorat
Ce sunt cristalele? De la Science Kids at Home
Crystal Creations, de la Exploratorium
How to Make Rock Candy, de la WikiHow
Quick Crystal Cup, de la Home Science Tools
Acestă activitate vă este oferită în parteneriat cu Exploratorium
.