Nyckelbegrepp
Kristaller
Mättnad
Förångning
Introduktion
Vet du att du kan odla dina egna kristaller hemma? Det kan du – och det är enkelt! Kristaller har ett bestämt geometriskt mönster och om allt går bra kommer de kristaller du odlar att vara skarpt definierade, med skarpa räta vinklar och släta ytor som varierar i storlek.
Bakgrund
Bordssalt består av många små kristaller. När du blandar dessa saltkristaller med vatten löses de upp och förlorar sin kristallina form. När vattnet avdunstar bildas saltkristallerna på nytt. Inom kristallvetenskapen, eller kristallografin, kallas kristaller som är formade på detta sätt för ”kubiska”. Formen bestäms av hur de enskilda atomerna i saltet packar ihop sig, på samma sätt som formen på en hög med apelsiner skulle bestämmas av hur de staplas ihop. Dina färdiga saltkristaller bör vara slående vackra. Nyckeln till att odla dessa fantastiska kristaller är snabb avdunstning – och lite snöre.
Material
- En kvarts kopp bordssalt
- En kopp vatten
- Ungefär en meter bomullssnöre
- En kastrull (Ta hjälp av en vuxen när du arbetar med varma föremål och använder spisen.)
- Slev för att röra om i en varm lösning
- Mugg eller liten burk (Den ska ha minst fem tum höga sidor och kunna hålla kokande vatten.)
- Föda färg (valfritt)
- En bricka eller tallrik för att hålla koppen
- Avlor eller en handduk att lägga under föremålet (valfritt)
Förberedelser
- Skär snöret i sex eller sju bitar, var och en ungefär fem tum lång, och knyt ihop dem i ena änden så att det ser ut som en snörbukett.
- Placera koppen eller burken på en säker yta där den kan stå ostörd i några dagar. Använd tidningar eller en handduk under behållaren för att skydda ytan om det behövs.
Procedur
- För att förbereda saltlösningen får du vattnet att koka upp i kastrullen.
- Häll i ungefär en fjärdedel av saltet (valfritt: ett par droppar matfärg). Blanda med en sked för att hjälpa till att lösa upp det. Vad händer med det kokande vattnets utseende?
- Fortsätt att tillsätta och blanda i salt tills inget mer löser sig i vattnet. Hur mycket salt kunde du tillsätta innan det slutade lösas upp? Du bör nu ha en ”övermättad” lösning. Hur ser lösningen ut nu? Du kanske märker att det bildas en film av saltkristaller i ett lager på ytan av din lösning.
- Stäng av värmen och häll försiktigt upp lösningen i din bägare.
- Sänk försiktigt ner den knutna änden av dina snören i lösningen och arrangera snörena jämnt så att ändarna dinglar över och runt bägarens kant. Vilket syfte tror du att strängarna kommer att tjäna? Märkte du att strängarna började suga upp saltvattenlösningen?
- Lämna behållaren någonstans där den inte kommer att störas.
- Vänta och titta då och då till dina kristaller. Vad ser du att det händer efter en timme? En dag? Två dagar?
- Extra: När saltlösningen avdunstar så pass mycket att den inte längre täcker strängarnas knutar kan du upprepa ovanstående steg och göra en ny sats saltlösning att tillsätta. Vad händer under loppet av de närmaste dagarna eller två?
- Extra: Upprepa aktiviteten, men använd den här gången olika längder av snören som hänger över olika föremål – i olika vinklar. Hur förändrar detta det sätt på vilket dina saltsträngar växer?
- Extra: Försök att göra dina kristaller olika färgade genom att tillsätta matfärg. Gör en första sats saltlösning med en färg. Vänta tills kristallerna har vuxit och lösningen har avdunstat. Gör nu en andra sats med en annan färg. Tillsätt detta i samma behållare utan att ta bort strängarna. Vad händer när denna andra färg avdunstar och bildar kristaller?
Observationer och resultat
När du tillsätter salt till vatten löses kristallerna upp och saltet går i lösning. Men du kan inte lösa upp en oändlig mängd salt i en fast volym vatten. När så mycket salt som möjligt har lösts upp i en lösning är lösningen ”mättad.”
Denna mättnadspunkt är olika vid olika temperaturer; ju högre temperatur, desto mer salt som kan hållas i lösningen. När du kokar ett parti saltvatten kokar du saltet och vattnet till en extremt hög temperatur, så det överflödiga saltet stannar kvar i lösningen. Men när saltvattnet börjar svalna finns det mer salt i lösningen än vad som normalt är möjligt. Lösningen är därför ”övermättad” med salt.
Övermättnad är ett instabilt tillstånd, och saltmolekylerna kommer att börja kristallisera tillbaka till ett fast ämne. Detta börjar på en plats för ”kristalliseringsnucleation” – till exempel den luddiga änden av strängen. Om man rör om eller stöter på något slag kan också det övermättade saltet börja kristallisera.
Om ett par dagar bör du kunna se att dina strängar blivit fetare av det kristalliserande saltet. Om du fortsätter att tillsätta saltlösning när den har avdunstat under knuten bör du kunna odla långa stalaktiter av saltkristaller.
Mer att utforska
Vad är kristaller? Från Science Kids at Home
Crystal Creations, från Exploratorium
How to Make Rock Candy, från WikiHow
Quick Crystal Cup, från Home Science Tools
Denna aktivitet kommer till dig i samarbete med Exploratorium