Creșterea cristalelor acasă

Cristalele sunt unul dintre cele mai bune exemple ale frumuseții lucrărilor naturii. Puțini oameni rămân indiferenți la strălucirea unui cristal, fie că este un diamant princiar sau doar un umil fulg de nea. Niciun experiment în chimie nu oferă o plăcere mai mare experimentatorului pasionat decât creșterea cristalelor, iar a construi un set de cristale care poate fi păstrat oferă o satisfacție de durată.

Creșterea cristalelor este de obicei considerată o propunere prea dificilă de încercat pentru chimiștii amatori. Autorul, totuși, a conceput metode care le facilitează copiilor să cultive cristale din substanțe chimice comune acasă.

În afară de o pâlnie, hârtie de filtru și substanțele chimice necesare, nu sunt necesare materiale speciale. Sunt necesare două sau trei vase de cristalizare, dar vasele de sticlă de dimensiuni mici în care sunt vândute paste de pește servesc admirabil acestui scop. Cei mai importanți factori sunt timpul și răbdarea, deoarece cristalele mari nu pot fi cultivate în câteva zile. În timp ce unele dintre cristalele prezentate în planțele 4 și 5 au nevoie de câteva săptămâni pentru a crește, altele necesită o perioadă de trei sau patru luni. Cu toate acestea, dacă sunteți pregătit să vă asumați munca, puteți crea un set de cristale de care puteți să vă simțiți mândru pe drept cuvânt.

Acum, un om nu poate începe să construiască o casă fără să știe câte ceva despre cărămizi și mortar și construcția de clădiri. În mod similar, dacă veți crește cristale cu succes, trebuie să aveți anumite cunoștințe despre cristale. Prin urmare, vom descrie pe scurt ce sunt cristalele și cum sunt formate.

Ce sunt cristalele

Majoritatea substanțelor chimice, fie că sunt elemente sau compuși, pot exista sub formă de cristale. În plus, fiecare substanță adoptă de obicei o anumită formă cristalină, deși foarte adesea aceeași formă este adoptată de cristale de substanțe diferite. Astfel, forma naturală atât a unui diamant, cât și a unui cristal de alaun, este octaedrică (cu opt fețe). Nu vedem niciodată diamante în formă naturală în viața de zi cu zi, deoarece diamantele au fost tăiate pentru a le spori strălucirea, dar atunci când creștem cristale, le obținem în forma concepută de Natură.

De obicei, este necesar să se cultive cristale în condițiile potrivite înainte de a putea fi observată forma lor cristalină. Un așa-numit „cristal” de sulfat de cupru din vasul dumneavoastră de sticlă constă din multe mii de cristale foarte mici unite împreună. Când un cristal de sulfat de cupru este crescut într-o soluție în condiții adecvate moleculele se potrivesc împreună într-un model regulat, ca soldații la paradă, și produc o formă definită de cristal cu fețe plate, niciodată curbate.

Unele cristale sunt mai ușor de crescut în forma lor adevărată decât altele. Cristalele mari de sare obișnuită și soda de rufe sunt foarte greu de cultivat și îți vei pierde timpul dacă încerci. Din nou, multe substanțe formează foarte ușor cristale în formă de ac. Acesta se numește „comportament de ac”, dar astfel de cristale nu reprezintă o formă cristalină adevărată. „Acele” se formează ca rezultat al cristalelor care cresc longitudinal de-a lungul a două sau trei fețe, în loc să crească în proporția corectă pe toate fețele. Prin urmare, cristalele obținute sunt distorsionate sau deformate. Exemple bune de comportament de ac sunt prezentate de clorura de amoniu, sulfatul de sodiu și sulfatul de magneziu.

Sfaturi practice despre creșterea cristalelor

Cristale mari cresc din cele mici, astfel încât prima noastră sarcină este să obținem niște cristale mici, de formă bună. Aceste metode includ: permiterea unei substanțe topite să se răcească și să se solidifice – de exemplu, gheață; precipitații — de exemplu, acid boracic; sublimare — de exemplu, iod; cristalizarea dintr-o soluție – de exemplu, alaun. Numai ultima dintre aceste metode este folosită pentru a obține cristalele mici pe care le folosim ca puncte de plecare pentru creșterea cristalelor mari.

Pentru a obține cristalele mici dintr-o soluție, trebuie reținute următoarele principii importante:

1. Cristalele unei substanțe pot fi depuse dintr-o soluție numai după ce soluția a fost saturată cu acea substanță.
2. Aproape toate solidele sunt mai solubile în apă la o temperatură mai mare și mai puțin solubile la o temperatură mai scăzută.
3. Înainte să se formeze un cristal, chiar și într-o soluție saturată, trebuie să existe un „nucleu” în jurul căruia se poate forma cristalul. Nucleul este o particulă minusculă care are aceeași formă ca și cristalul. Poate rezulta din faptul că moleculele din soluție se adună accidental în mod corect pentru a începe formarea unui cristal. Cel mai adesea este furnizat de o particulă de praf din lichid. Dacă soluția este murdară, probabil că vor fi prezenți o mulțime de nuclee, cu rezultatul că se vor forma multe cristale mici; dar acestea vor fi prea mici pentru a face ceva. Prin urmare, soluțiile trebuie filtrate și protejate de praf.
4. Cristalizarea rapidă are loc atunci când o soluție saturată este evaporată sau răcită rapid. Din nou, produce o masă inutilă de cristale foarte mici. Cristalizarea treptată, prin evaporare sau răcire lentă, are ca rezultat mai puține cristale, dar mai mari. Este rezultatul pe care dorim să-l obținem.

Metoda obișnuită pentru a crește un cristal mare dintr-unul mic este să legați o bucată de bumbac în jurul cristalului mic și să o atârnați într-o soluție saturată de aceeași substanță chimică. Pe măsură ce apa se evaporă din soluție, straturi proaspete de substanță chimică sunt depuse pe cristal. Pentru ca această metodă să aibă succes, temperatura trebuie să rămână absolut constantă. Această condiție este imposibil de realizat, cu excepția unor circumstanțe speciale. Mai devreme sau mai târziu, vremea va deveni mai caldă, temperatura soluției va crește, iar cristalul care poate crește satisfăcător timp de o săptămână se va dizolva în soluție (acum nesaturată din cauza creșterii temperaturii).

Metoda autorului este de a crește cristalul întotdeauna cu o temperatură în scădere. Pe scurt, metoda este să puneți cristalul în soluția saturată (de obicei, ușor caldă) noaptea și să-l scoateți dimineața. Este rar ca vremea să devină mai caldă în timpul nopții. De obicei, temperatura scade, astfel încât solidul este depus din soluția saturată. Această metodă de creștere a unui cristal este mai fiabilă și mai rapidă decât cea dată de obicei în manualele de chimie. Chiar dacă temperatura crește, măsurile de precauție descrise vor asigura că cristalul va fi deteriorat doar ușor, iar acest lucru poate fi reparat cu ușurință.

Locul în care lăsați cristalul în soluția sa noaptea este important. Cel mai bine este să variați locul în funcție de perioada din an. Iarna, când vremea este rece, cel mai potrivit loc este în interiorul casei, pentru că atunci soluțiile nu se vor răci prea repede. Vara, când scăderea temperaturii în timpul nopții este mai mică, soluțiile pot fi lăsate într-o clădire exterioară, cum ar fi o spălătorie. În cazul uneia sau două substanțe, trebuie respectate precauții speciale, dar acestea sunt menționate în cazurile corespunzătoare.

Sursa: H. L. Heys, Chemistry Experiments At Home For Boys And Girls, Traducere și adaptare de Nicolae Sfetcu. © 2023 MultiMedia Publishing, Experimente de chimie pentru copii, Volumul 1