Nauka może uzyskać wynagrodzenie za pośrednictwem linków partnerskich w tym artykule.
Bądźmy szczerzy: eksperymenty naukowe nie są znane z tego, że są ładne. Zrozumiałe jest, że naukowcy bardziej dbają o to, co zrobili podczas eksperymentu i czego się nauczyli – co oznacza, że twoje domowe laboratorium naukowe prawdopodobnie nie jest dokładnie godne TikTok.
Ale jeśli masz ochotę na projekt naukowy, który jest zarówno edukacyjny, jak i estetyczny, tworzenie kryształów to twój dżem. Zestawy do tworzenia kryształów w domu sprawiają, że proces jest bardzo łatwy i mogą być nawet wykorzystane do tworzenia zabawnych dekoracji DIY.
Gotowy, aby spróbować? Czytaj dalej, aby dowiedzieć się wszystkiego o kryształach, jak je hodować w domu przy użyciu zestawu do uprawy kryształów i innych eksperymentach naukowych, których możesz chcieć spróbować.
Po pierwsze, czym jest kryształ?
Mówiąc prościej, kryształy to substancje stałe, które mają standardową i ustaloną formę geometryczną. Mówiąc prościej, jest to substancja, której atomy organizują się w jednolity geometryczny kształt.
Spójrz na strukturę chemiczną kryształu, a zobaczysz coś w rodzaju siatki, w której atomy są zorganizowane w powtarzający się wzór. Gdy ten wzór się rozszerza, ostatecznie tworzy kryształowy kształt.
Istnieją cztery główne typy:
- Kryształy jonowe:Jak sama nazwa wskazuje, są to jony naładowane dodatnio i ujemnie. Struktura krystaliczna jest utrzymywana przez wiązania jonowe. Niektóre przykłady obejmują sól kuchenną
- Kowalencyjne kryształy sieciowe:Są one zbudowane z atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi. Jednym z przykładów są diamenty, wykonane z kowalencyjnie związanych atomów węgla przyciąganych w określonej strukturze.
- Kryształy metaliczne:Kryształy metaliczne zbudowane są z atomów metalu, jak czysty sód, ułożonych w strukturę krystaliczną.
- Kryształy molekularne:Mają one strukturę krystaliczną utworzoną z cząsteczek. Klasycznym przykładem jest lód: H20 zamrożone w strukturę krystaliczną.
Jak powstają kryształy?
Kryształy znajdują się w całej przyrodzie – a nawet w naszych komórkach i tkankach. Ale ponieważ zestawy naukowe do hodowli kryształów zajmują się kryształami jonowymi, skupimy się na sposobie ich powstawania.
Kryształy powstają, gdy roztwór zawierający jony zaczyna się ochładzać. Pomyśl o tym, kiedy dowiedziałeś się o roztwory nasycone. Wiesz, że roztwory mogą zawierać tylko pewną ilość substancji rozpuszczonej, a im cieplejszy roztwór, tym więcej substancji rozpuszczonej możesz w nim rozpuścić.
Tak więc, gdy roztwór stygnie, nie jest w stanie zatrzymać tylu jonów. Gdy robi się zimniej, staje się przesycony – i ostatecznie jony zaczynają się wytrącać. Jony te mogą przyczepiać się do każdej szorstkiej powierzchni – nawet kawałka kurzu – i zacząć tworzyć kryształ. A gdy roztwór stygnie i wytrąca się coraz więcej jonów, kryształy stają się coraz większe, aż w końcu można je zobaczyć gołym okiem.
Co nadaje kryształom ich kształt?
Kształt kryształu zależy od rodzaju zawartych w nim jonów oraz tego, jak te jony oddziałują ze sobą.
Najłatwiej to wyjaśnić na przykładzie, więc spójrzmy przez chwilę na sól kuchenną. Sól kuchenna składa się z dwóch rodzajów jonów – sodu i chloru – które układają się w kostkę. Oto jak to wygląda na mikroskopijnym poziomie:
•••ttsz/iStock/GettyImages
Jak widać, atomy sodu i chloru sortują się według naprzemiennych wzorów: każdy jon sodu jest otoczony jonem chlorku i na odwrót. Więc jeśli spojrzysz na czystą sól kuchenną pod mikroskopem, zobaczysz kilka kryształów w kształcie sześcianów.
Ale nigdy kryształ nie tworzy kostek. W zależności od atomów tworzących kryształ może tworzyć kilka kształtów.
•••Daniel Grizelj/Stone/GettyImages
Sprawdź ten niebieski kryształ. To wyraźnie nie jest sześcian. To dlatego, że jego atomy chemiczne tworzą sześciokątny kryształ – sześciokątny kształt ze spiczastą końcówką. Ten okaz ma kilka struktur krystalicznych, które uformowały się wokół siebie, dzięki czemu uzyskuje się ten „szpiczasty” wygląd.
Oczywiście różne rodzaje kryształów mogą tworzyć jeszcze bardziej złożone struktury. Pomyśl o DNA, złożonym przykładzie molekularnej struktury krystalicznej. Tworzy kształt podwójnej helisy – daleki od sześcianu uformowanego przez sól kuchenną.
Domowe eksperymenty naukowe z hodowlą kryształów zwykle wykorzystują sól kuchenną, więc możesz spodziewać się struktur podobnych do sześcianów.
•••Sklep z towarami Deepwoods
Jak zrobić własny eksperyment z hodowlą kryształów?
Tworzenie własnych kryształów w domu jest łatwe, jeśli używasz zestawu. Kochamy ten zestaw do uprawy kryształów, ponieważ jest to bezpieczne i łatwe do wykonania oraz pozwala obserwować dwa różne rodzaje formacji kryształów.
To dlatego, że zestaw pozwala hodować kryształki soli na dwóch różnych powierzchniach. Jedna pozwala hodować kryształy na bryłkach węgla. Gdy kryształy się uformują, będą rosły na powierzchni węgla, tworząc skałę pokrytą kryształami.
Drugi pozwala wyhodować kryształy na małej bawełnie. Chropowate powierzchnie liny tworzą idealne miejsce do formowania kryształów. Wraz ze wzrostem struktury krystalicznej zaczyna się rozgałęziać. Otrzymasz więc kształt przypominający drzewo z „pniem” liny i kryształowymi „gałęziami”.
W obu przypadkach tworzenie kryształów wymaga czasu. Ale zaczniesz widzieć postęp w ciągu kilku godzin, a twoje piękne kryształy przestaną rosnąć w ciągu dwóch do trzech dni. Po uformowaniu kryształy są kruche. Ale umieszczenie ich na miejscu bezbarwnym lakierem do paznokci lub lakierem do włosów może pomóc im zachować kształt.
Uwielbiasz hodować kryształy? Wypróbuj te inne zajęcia naukowe!
Jeśli interesujesz się kryształami i geologią (która jest nauką o skałach, tak przy okazji), pokochasz te inne eksperymenty naukowe dotyczące kryształów i klejnotów.
•••Amazonka
Przeprowadź własne wykopaliska kryształów
Archeolodzy są ekspertami w wykopywaniu historycznych miejsc – a Ty wykonujesz własną wersję wykopalisk w domu. To zestaw do kopania kryształów szlachetnych zawiera 20 różnych rodzajów minerałów, takich jak kwarc i tygrysie oko, oraz narzędzia do wydobywania ich z wykopalisk.
•••Amazonka
Rozbij niektóre geody
Geody wyglądają jak zwykłe skały – dopóki ich nie otworzysz i nie zobaczysz rosnących w środku kryształów. Ten zestaw geod od National Geographic zawiera 10 geod, gogle, które pomogą Ci je bezpiecznie rozbić, oraz mini lupę do dokładniejszego przyjrzenia się.
•••Amazonka
Stwórz świecące kryształy
Co jest lepsze niż zwykłe kryształy? Oczywiście świecące kryształy. To zestaw do uprawy świecących kryształów stosuje te same zasady wyjaśnione powyżej i pozwala na wytwarzanie kryształów świecących w ciemności w ciągu 7 do 10 dni.