Удивительная химия
Шрифт:
Аккуратно вытряхните кристаллы, полученные после охлаждения раствора, на лист чистой бумаги (если они не выпадут из пробирки, опустите ее на короткое время в горячую воду). Образовавшиеся кристаллики, пожалуй, вызовут у вас разочарование: какие-то все они кособокие, некрасивые, да и довольно маленькие. Ничего не поделаешь: кристаллов выросло много, и они мешали друг другу при росте. Но зато из этих кристаллов всегда можно выбрать один покрупнее и желательно не очень уродливый, а уж настоящая красота придет к нему позже. Итак, выберите самый хороший, с вашей точки зрения, кристалл. Остальные вам больше не понадобятся и будут принесены «в жертву» вашему избраннику.
Теперь надо изготовить кристаллизатор, в котором дальнейший рост выбранного кристалла будет происходить по второму способу — путем медленного испарения воды. В качестве кристаллизатора
Займемся теперь самим кристаллизатором, в котором будет расти кристалл. Сделайте к кристаллизатору крышку — картонный кружок с небольшим отверстием в центре. Возьмите выбранный вами кристалл, обвяжите его тонкой белой ниткой (лучше синтетической), свободный конец нитки пропустите снизу вверх через отверстие в крышке и закрепите нитку на крышке с помощью пластилина или спички так, чтобы кристалл повис в центре сосуда-кристаллизатора, не касаясь дна и стенок (рис. 5.2). Аккуратно залейте кристаллизатор насыщенным запасным раствором квасцов из второй банки, чтобы жидкость полностью покрыла висящий кристалл. Внимание: если раствор будет ненасыщенным, висящий кристаллик растворится и опыт придется начинать сначала. Поэтому следует выдержать запасной раствор над кристаллами не менее суток. И еще одно предупреждение: если банку с запасным раствором вы по какой-либо причине перенесете в более теплое место, раствор в ней сразу станет ненасыщенным; его снова надо будет выдержать сутки перед тем, как подливать в кристаллизатор. Вообще банка с запасным раствором и кристаллизатор должны стоять поблизости, при одной температуре.
У вас может возникнуть и такая проблема: после охлаждения горячего раствора вы не найдете среди выпавших кристаллов достаточно большого и хорошего, чтобы его можно было подвесить на нитке. В таком случае просто положите кристаллик побольше на дно кристаллизатора и залейте его насыщенным запасным раствором. Раз в день поворачивайте кристаллик с боку на бок, и через некоторое время он подрастет — тогда его без труда можно будет подвесить.
Кристалл, подвешенный на нитке, имеет то преимущество, что может свободно расти во все стороны, поэтому со временем он примет правильную форму, свойственную данному веществу. Для алюмокалиевых квасцов эта форма — октаэдр. Даже если сначала кристалл имел неправильную форму, он рано или поздно все равно превратится в октаэдр.
Более того, если кристалл с правильной формой специально испортить, например, отбить у него вершины, повредить ребра и грани, то при дальнейшем росте в насыщенном растворе такой кристалл начнет самостоятельно «залечивать» свои повреждения! Ученые проводили такие опыты: правильный красивый кристалл, например октаэдр, обточили так, что получился шар. И все равно из него в растворе снова образовался кристалл такой формы, которая характерна именно для этого вещества. Только учтите, что если «покалеченный» кристалл слишком большой, у вас может просто не хватить запасного раствора для восстановления его первоначальной формы — ведь во время «лечения» кристалл продолжает непрерывно расти. Поэтому понаблюдайте, как это происходит с маленьким затравочным кристаллом, который вы подвесили на ниточке: вы увидите, как постепенно «нужные» грани будут увеличиваться, вытесняя «неправильные».
Итак, кристалл начал расти. Во избежание неправильного роста, постарайтесь, чтобы температура кристаллизатора не менялась со временем,
Размер кристалла, который можно вырастить таким образом, теоретически безграничен. Известны случаи, когда энтузиасты выращивали кристаллы такой величины, что могли их поднять только с помощью товарищей. Вы же ограничены количеством имеющегося вещества. Важен также и размер кристаллизатора: лучше, чтобы в конце опыта, когда запасного раствора останется мало, кристалл оказался бы как можно ближе к стенкам кристаллизатора — тогда запас вещества будет использован максимально эффективно. Этому же способствуют прямые стенки кристаллизатора — без сужения вверху. И еще: большой кристалл рано или поздно оборвет нитку. Ничего страшного — он будет расти на дне кристаллизатора, только не забывайте при этом раз в несколько дней поворачивать его на другой бок, чтобы все грани росли равномерно. Готовый кристалл покройте бесцветным лаком, чтобы предохранить его от выветривания. Точно так же поступают и при выращивании кристалла медного купороса. Он, в отличие от кристалла квасцов, несимметричен, но тоже очень красивый. Не забывайте после работы с медным купоросом тщательно мыть руки!
Вы уже знаете, что в США температуру принято измерять в градусах Фаренгейта. В поисках постоянных точек для придуманной им температурной шкалы Фаренгейт наблюдал замерзание и плавление различных веществ. Однажды, проводя опыты с чистой водой, Фаренгейт обнаружил удивительное явление: вода в закрытой посуде не замерзла в течение ночи на сильном морозе! Но стоило ему открыть банку, как вода начала стремительно замерзать: возникло множество игольчатых, быстро растущих кристаллов льда. Кристаллизация происходила также и при резком встряхивании банки. Повторив опыты с водой и различными растворами, Фаренгейт убедился, что это не такое уж редкое явление. Оно было названо переохлаждением.
В начале XIX века петербургский академик Иоганн Тобиас (в России его имя переиначили на Товий Егорович) Ловии (1757–1804) наблюдал похожее явление — пересыщение раствора. Оказалось, что в чистом закрытом сосуде горячий насыщенный раствор можно охладить, а кристаллы из него не выпадут. Но если в такой пересыщенный раствор внести маленький кристаллик, в нем начнется массовый рост больших кристаллов. Ловиц так образно описал это явление: «Мне представилось, будто находящиеся в растворе соляные частицы борются за преимущество первой выделиться из воды и что та частица, которой это удалось, подобно полководцу, подает сигнал другим следовать за собой».
Раствор, который содержит в определенном количестве растворителя больше растворенного вещества, чем это «положено» при данной температуре, называется пересыщенным раствором. Пересыщенный раствор невозможно получить даже очень длительным перемешиванием кристаллов с растворителем, он может образоваться только путем охлаждения горячего насыщенного раствора. Поэтому такие растворы называют также переохлажденными. В них что-то мешает началу кристаллизации, например, раствор слишком вязкий или для роста кристаллов требуются большие зародыши, которых в растворе нет. Но если в переохлажденный раствор внести готовый зародыш, например, маленький кристаллик того же вещества, то начнется бурная кристаллизация. Интересно, что быструю кристаллизацию вызывает кристалл только того вещества, которое подвергается кристаллизации, а к постороннему веществу раствор совершенно безразличен.