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Soyons honnêtes: les expériences scientifiques ne sont pas exactement connues pour être jolies. Naturellement, les scientifiques se soucient davantage de ce qu'ils ont fait au cours d'une expérience et de ce qu'ils ont appris – ce qui signifie que votre laboratoire de sciences à domicile n'est probablement pas exactement digne de TikTok.
Mais si vous avez envie d'un projet scientifique à la fois pédagogique et esthétique, la fabrication de cristal est votre confiture. Les kits de fabrication de cristal à la maison rendent le processus très facile et pourraient même être utilisés pour faire des décorations amusantes à faire soi-même.
Prêt à essayer? Lisez la suite pour tout savoir sur les cristaux, comment les faire pousser à la maison à l'aide d'un kit de culture de cristaux et d'autres expériences scientifiques que vous voudrez peut-être essayer après.
Premièrement, qu'est-ce qu'un cristal ?
Pour le dire simplement, les cristaux sont des substances solides qui ont une forme géométrique standard et définie. En langage plus clair, c'est une substance dont les atomes s'organisent en une forme géométrique uniforme.
Regardez la structure chimique d'un cristal et vous verrez quelque chose comme une grille, où les atomes sont organisés selon un motif répétitif. Au fur et à mesure que ce motif se développe, il finit par former une forme de cristal.
Il en existe quatre grands types :
- Cristaux ioniques :Comme son nom l'indique, il s'agit d'ions chargés positivement et négativement. La structure cristalline est maintenue en place par des liaisons ioniques. Quelques exemples incluent le sel de table
- Cristaux de réseau covalent :Ceux-ci sont constitués d'atomes maintenus ensemble par des liaisons covalentes. Un exemple est celui des diamants, fabriqués à partir d'atomes de carbone liés de manière covalente attirés dans une structure spécifique.
- Cristaux métalliques :Les cristaux métalliques sont constitués d'atomes de métal, comme le sodium pur, disposés en une structure cristalline.
- Cristaux moléculaires :Ceux-ci ont une structure cristalline formée de molécules. Un exemple classique est la glace: H20 figé dans une structure cristalline.
Comment se forment les cristaux ?
Les cristaux se trouvent partout dans la nature – et même dans nos cellules et nos tissus. Mais puisque les kits scientifiques de cristallisation traitent des cristaux ioniques, nous allons nous concentrer sur la façon dont ceux-ci sont formés.
Les cristaux sont créés lorsqu'une solution contenant des ions commence à se refroidir. Repensez au moment où vous avez appris solutions saturées. Vous savez que les solutions ne peuvent contenir qu'une certaine quantité de soluté, et plus la solution est chaude, plus vous pouvez y dissoudre de soluté.
Ainsi, lorsqu'une solution se refroidit, elle n'est pas capable de contenir autant d'ions. À mesure qu'il fait plus froid, il devient sursaturé – et finalement, les ions commencent à précipiter. Ces ions peuvent s'accrocher à n'importe quelle surface rugueuse – même un morceau de poussière – et commencer à former un cristal. Et à mesure que la solution continue de refroidir et que de plus en plus d'ions précipitent, les cristaux deviennent de plus en plus gros, jusqu'à ce que vous puissiez les voir à l'œil nu.
Qu'est-ce qui donne leur forme aux cristaux ?
La forme d'un cristal dépend du type d'ions qu'il contient et de la façon dont ces ions interagissent les uns avec les autres.
C'est plus facile à expliquer à travers un exemple, alors regardons le sel de table pendant une seconde. Le sel de table est composé de deux types d'ions - le sodium et le chlorure - qui se trient en forme de cube. Voici à quoi cela ressemble au niveau microscopique :
•••ttsz/iStock/GettyImages
Comme vous pouvez le voir, les atomes de sodium et de chlorure se classent en alternance: chaque ion sodium est entouré d'ion chlorure et vice versa. Donc, si vous regardez du sel de table pur au microscope, vous verrez un tas de cristaux en forme de cube.
Mais jamais le cristal ne forme des cubes. Selon les atomes qui composent le cristal, celui-ci peut prendre plusieurs formes.
•••Daniel Grizelj/Pierre/GettyImages
Découvrez ce cristal bleu. Ce n'est clairement pas un cube. C'est parce que ses atomes chimiques forment un cristal hexagonal – une forme hexagonale avec une pointe pointue. Ce spécimen a plusieurs structures cristallines qui se sont formées les unes autour des autres, c'est ainsi que vous obtenez ce look "pointu".
Bien sûr, différents types de cristaux peuvent former des structures encore plus complexes. Pensez à l'ADN, un exemple complexe d'une structure cristalline moléculaire. Il forme une forme en double hélice, loin du cube formé par le sel de table.
Les expériences scientifiques de cristallisation à domicile utilisent généralement du sel de table, vous pouvez donc vous attendre à voir des structures en forme de cube.
•••Deepwoodsgoodsshop
Comment faire votre propre expérience de croissance de cristal
Faire vos propres cristaux à la maison est facile si vous utilisez un kit. Nous aimons ce kit de culture de cristal, car c'est sûr et facile à faire, et vous permet d'observer deux types différents de formations cristallines.
C'est parce que le kit vous permet de faire pousser des cristaux de sel sur deux surfaces différentes. L'un vous permet de faire pousser des cristaux sur des morceaux de carbone. Au fur et à mesure que les cristaux se forment, ils se développent à la surface du carbone, créant une roche recouverte de cristaux.
L'autre permet de faire pousser des cristaux sur un petit coton. Les surfaces rugueuses de la corde constituent un endroit idéal pour la formation de cristaux. Au fur et à mesure que la structure cristalline se développe, elle commence à se ramifier. Vous vous retrouverez donc avec une forme d'arbre avec un "tronc" de corde et des "branches" de cristal.
Dans les deux cas, la formation de cristaux prend du temps. Mais vous commencerez à voir des progrès en quelques heures, et vos beaux cristaux auront fini de pousser en deux à trois jours. Une fois formés, les cristaux sont fragiles. Mais les mettre en place avec du vernis à ongles ou de la laque transparent peut les aider à garder leur forme.
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