Crystal. Tohle slovo opravdu páchne magií. Nevím o magických vlastnostech krystalů, ale rozhodně mají řadu užitečných fyzikálních vlastností. Krystaly jsou široce používány v moderní elektronice, optice a dalších oblastech techniky. A krystaly jsou samozřejmě prostě krásné. Přitahují oko svým pravidelným tvarem a přirozenou symetrií. Navíc to platí nejen pro drahé kameny, ale také pro krystaly vypěstované z improvizovaných prostředků. Jedním z nich je krystal vyrobený ze síranu měďnatého.
O krystalickém stavu hmoty už něco víme z článku o krystalech. Je čas přejít k praktickým cvičením
Experiment růstu krystalů má řadu funkcí. Jednou z těchto vlastností je doba trvání experimentu. Jde o to, že dobrý a krásný a hlavně velký krystal nelze rychle vypěstovat. To chce čas. Proto byla zkušenost s pěstováním krystalů po dobu devíti dnů rozvinuta v sekci Živý experiment, kde jste mohli pozorovat průběh procesu a třeba i paralelně provádět vlastní experiment. Tento článek je zobecněním informací získaných během experimentu. Takže návod pro ty, kteří si chtějí krystal sami vypěstovat.
K tomu potřebujeme:
- Voda
- Nádoba, ve které bude krystal růst. Nejlepší je, když je nádoba průhledná, například skleněná nádoba. V tomto případě bude vhodné sledovat průběh procesu.
- Malý kousek lepenky na vyříznutí víka nádoby
- Trychtýř
- Filtrační papír nebo jiný materiál, kterým můžete roztok filtrovat. Můžete použít ubrousek.
- Vlákno. Je lepší vzít tenčí a hladší nit, například hedvábí.
- A samozřejmě hmota, ze které krystal vypěstujeme. V experimentu se používá síran měďnatý. Krystal z něj by měl mít krásnou modrou barvu. Kromě toho je docela snadné získat síran měďnatý – obvykle se prodává v každém zahradnictví. Pokud jste nemohli najít síran měďnatý nebo jste prostě příliš líní jít do obchodu, můžete použít jakoukoli krystalickou látku, například běžnou stolní sůl nebo cukr.
Před zahájením experimentu vás musím upozornit, pro případ, že jej budete chtít opakovat, na opatření osobní bezpečnosti. Budete pracovat s chemikáliemi, které vám mohou být škodlivé. Při experimentu nepoužívejte nádoby na potraviny, používejte ochranné pomůcky (rukavice, brýle) a důkladně umyjte laboratorní sklo. Pokud se chemikálie dostanou do kontaktu s pokožkou nebo očima, důkladně je opláchněte vodou. Při požití se poraďte s lékařem.
Formality jsou u konce, můžeme začít.
Jak jsem již řekl, pěstování krystalů je postup, který má některé zvláštnosti. Dalším znakem tohoto pokusu, kromě jeho trvání, je nutnost vypěstovat tzv. semínko, tzn. malý krystal, ze kterého vyroste větší krystal. Bez semínka se obejdete, ale v tomto případě je těžké vypěstovat krásný monokrystal. Proto je lepší semínko pěstovat, zejména proto, že na něm není nic složitého.
Připravíme si nasycený roztok.
Nalijme trochu síranu měďnatého do skleněné nádoby (dále budu mluvit o síranu měďnatém, protože to je to, co je součástí experimentu; použijete látku, kterou se vám podařilo najít).
Sůl (síran měďnatý je sírovo-měděná sůl) zalijte malým množstvím horké vody. Použití horké vody je povinné, protože. Při zvýšených teplotách se zvyšuje rozpustnost solí.
Je lepší umístit nádobu do vodní lázně, aby se roztok předem neochladil.
Míchejte sůl, dokud se nerozpustí, poté přidejte další sůl a znovu promíchejte. Toto opakujeme, dokud se sůl ve vodě nepřestane rozpouštět.
Tak jsme získali nasycený solný roztok.
Nyní je třeba výsledný roztok filtrovat. To musí být provedeno tak, aby v roztoku nezůstaly žádné cizí částice, jako je prach nebo nečistoty. Cizí částice mohou sloužit jako další krystalizační centra, tzn. začnou se kolem nich tvořit další krystaly, ale to nepotřebujeme. V této fázi experimentu to není příliš kritické, ale později bude velmi důležitá čistota roztoku.
Po přefiltrování je potřeba do roztoku vhodit pár krystalků soli – začnou se na nich tvořit semínka.
Nyní je potřeba nádobu umístit na místo, kde bude zajištěn víceméně stálý teplotní režim (skvěle se k tomu hodí okenní parapet), a něčím přikrýt, aby se do ní nedostaly cizí nečistoty.
Roztok začne chladnout a stane se přesyceným, tzn. soli začne být v roztoku více, než se může při dané teplotě rozpustit. Sůl začne krystalizovat a krystalizačními centry budou ta zrnka soli, která jsme přidali do nasyceného roztoku. Budete muset počkat 2-3 dny. Poté přistoupíme k další fázi experimentu.
Je vidět, že se na dně nádoby začaly tvořit krystaly.
Krystaly vyrostly. V zásadě jsou dost velké na to, aby se daly použít jako semínka, ale zkusím si je nechat na další den.
Už uplynulo dost času a vytvořili jsme dobrý materiál pro setí. Zbývá vybrat vhodného kandidáta pro náš budoucí velký krystal síranu měďnatého.
Už je to docela krásné, že? Tím ale nezůstaneme a budeme v našem experimentu pokračovat.
Na první pohled se zdá, že výsledná hmota krystalů je monolit, ale ve skutečnosti není oddělení krystalů nijak zvlášť obtížné.
Pokuste se vybrat krystal nejsprávnějšího tvaru. Vybral jsem ne největší dostupný, ale nejvíce se mi líbil jeho tvar. Čím správnější je tvar semene, tím správnější bude tvar krystalu v budoucnu. Aby byla velikost semínka jasnější, dal jsem vedle něj zápalku.
Nyní je třeba k semínku přivázat nit. Jak jsem psala na začátku článku, je lepší vzít nit méně nadýchanou, aby se na jejích vyčnívajících vláknech netvořily postranní krystaly. Nepoužívejte drát jako věšák.
Nyní je potřeba nit se semínkem provléknout víkem nádoby a zajistit na zadní straně. Musíte jej zajistit tak, abyste si mohli kdykoli upravit výšku zavěšení. Přebytečnou nit můžete například namotat na zápalku z rubové strany nebo nit zajistit kancelářskou sponkou.
Nyní musíme připravit čerstvý solný roztok. Provádí se stejným způsobem jako u setí: sůl se rozpustí v horké vodě, dokud se nepřestane rozpouštět, roztok se přefiltruje. Do tohoto čerstvého roztoku vložíme naše semeno. Dbejte na to, aby se semínko nedotýkalo dna a stěn nádoby, jinak krystal začne růst v nepravidelném tvaru.
A teď máme dvě možnosti. První je složitější. Vyžaduje to více pozornosti a úsilí. Faktem je, že nejkrásnější a pravidelné krystaly se získávají, když je proces krystalizace pomalý. Proto musíme zajistit hladké chlazení solného roztoku. K tomu musíme umístit naši nádobu se semenem do tepelných nádob a neustále sledovat teplotu roztoku. Zjednodušeně řečeno, je tam docela dost povyku. Ale odměna za takové úsilí stojí za to – krystal bude mít co nejčistší a správný tvar.
Druhý způsob je mnohem jednodušší. Umístěte semeno do horkého roztoku a můžete na něj na chvíli zapomenout a nechat proces krystalizace náhodě. Při této metodě nemusí mít rostoucí krystal síranu měďnatého ideální tvar, ale proces růstu bude rychlejší.
Zvolil jsem druhou cestu. Nakonec, když jsem se vydal jednodušší cestou a získal nějaké zkušenosti, mohu vždy provést složitější verzi experimentu. Kromě toho musíte mít na paměti, že rychlá verze experimentu neznamená, že jej lze dokončit za pár hodin. I při zrychleném experimentování bude krystal růst několik dní. V případě dlouhodobé varianty může experiment trvat 1 – 2 měsíce.
Ale v obou případech musíte sledovat růst krystalu. Není třeba krystal vyjímat a znovu se ho dotýkat – může to ovlivnit jeho tvar. Pokud se na krystalu nebo niti začnou tvořit postranní krystaly, je třeba je opatrně odstranit, aby neznehodnotily tvar hlavního krystalu.
A jeden moment. Pokud do roztoku vložíte semínko, které nezačne přibývat, ale naopak se rozpustí, znamená to, že jste připravili nenasycený roztok. Postup přípravy roztoku se bude muset opakovat.
Pokračujeme tedy ve sledování růstu krystalu. Pokud máte nějaké dotazy, můžete mě kontaktovat v komentářích nebo prostřednictvím formuláře zpětné vazby.
V průběhu dne krystal síranu měďnatého výrazně narostl. Na fotce je křišťál v porovnání se zápalkou a křišťál – duplikát semene, který jsem pro jistotu včera nechal.
Jak však vidíte, tvar krystalu není ideální, je zde mnoho vad. To je výsledek rychlého růstu krystalů. Ale stejně ho mám rád
Osvěžil jsem roztok jako předtím a znovu jsem do něj pustil krystal. Protože se rozměry krystalu oproti předchozímu dni výrazně zvětšily, bylo nutné upravit výšku suspenze semen. Experiment pokračuje.
Crystal vyrostla. Znovu jsem obnovil roztok síranu měďnatého.
Krystal síranu měďnatého se sotva vejde do mé sklenice! Nezapomeňte vyčistit vlákno od rostoucích malých krystalů.
Myslím, že tady přichází poslední den experimentu. To druhé není proto, že by krystal nemohl dále růst, ale proto, že se v mém laboratorním skle trochu stěsnal. Vyjmeme krystal, odstřihneme nit až ke kořeni a otřeme ubrousky. Jsme krůček od toho, abychom obdivovali naše umělecké dílo. Faktem je, že pokud krystal necháte tak, jak je, brzy se zhroutí. Aby se tomu zabránilo, musí být „oblečen“ do ochranného obalu. Nejlepší možností je překrýt bezbarvým lakem. Můžete jej také umístit do hermeticky uzavřené nádoby, například zavařovací sklenice. Ale zdá se mi, že nejlepší varianta je překrýt lakem. To mu dodá další lesk a bude ho možné pozorovat, jak se říká, naživo, a ne přes sklo.
Nyní si můžete krystal pořádně prohlédnout. Jeho tvar samozřejmě nebyl ideální. Záměrně jsem ale zvolil rychlou cestu růstu krystalů místo té kvalitní. V každém případě mě výsledek potěšil. Za devět dní narostl krystal síranu měďnatého o více než sedm centimetrů na délku – docela dobrý výsledek!
Dokonce jsem tomu chtěl dát jméno. Dávají jména velkým a jedinečným drahým kamenům. Například, jak byl slavný diamant pojmenován „hrabě Orlov“. Můj krystal má samozřejmě k diamantu daleko, ale je mi svým způsobem drahý, a proto jsem se ne bez trošky humoru rozhodl nazvat výsledný sedmicentimetrový oblázek Baby.
V tomto okamžiku lze experiment považovat za dokončený. A na závěr – pár fotek Miminka.
