kristaller uzun zamandır doğa, sanat ve endüstri dünyasının en büyüleyici şekilleri arasında yer alıyor. Kelimeyi düşündüğünüzde, aklınıza şık bir balo salonu avizesi, kendi bulduğunuz bir kuvars parçası ya da tuz parçaları düşünebilirsiniz.
Kristal malzemelerin daha ince yapısını incelemek için mikroskop kullanılmasa bile, muhtemelen çoğu düzenli açıları ve fantastik bir dizi tezahürü sergilerken katı kurallara uydukları duygusuyla şekiller.
Kimyada kristal, neredeyse her zaman katı olan kristal bir form alan maddedir. Bu tür bir yapının ayırt edici özelliği, genellikle bir atom çekirdeği olan tekrar eden bir tür alt birimdir. geometrik bir küpün merkezi ve küpün köşelerine veya merkezlerine yerleştirilmiş farklı bir yük taşıyan iyonlar taraf.
Dünyanın her yerindeki kimya laboratuvarlarında popüler olan bir kendin yap kristali şap. Çoğu süpermarkette kolayca bulabileceğiniz bu malzemeyle çalışmak, belirli çözeltilerin davranışına ve genel olarak kristallerin oluşumuna aşina olmanın harika bir yoludur.
Kristaller Nelerdir?
Kristalleri tam olarak değerlendirebilmeniz için bir adım geri atıp kimyagerlerin ve fizikçilerin nasıl sınıflandırdıklarını gözden geçirmek iyi bir fikirdir. Maddenin halleri. Maddenin durumundaki bir değişiklik, bir maddenin kimyasal bileşimindeki bir değişiklik değil (yani molekülleri değişmez), bunun yerine maddenin fiziksel düzenindeki bir değişikliktir.
Maddenin üç standart hali, artan moleküler kinetik enerji sırasına göre, katı, sıvı ve gaz.
Moleküller katı haldeyken, bu, moleküllerinin toplam ve ortalama kinetik enerjiye (KE) sahip olduklarından daha düşük olduğu anlamına gelir. o maddenin aynı miktarı sıvı haldedir, bu da bunun için gaz halinden daha düşük bir KE'ye sahiptir. madde.
Çoğu zaman, çekirdekleri birbirine göre hareket etme özgürlüğüne sahip olmayan katı biçimindeki moleküller, kafes adı verilen düzenli, tekrar eden modeller oluştururlar.
Bu küçük (kavramsal, gerçek olmayan) kafesler yalnızca bir veya iki molekülü kapsarken, özellikleri büyük ölçüde "makro" dünyaya uzanır. İncelendiğinde kuvars, göze hoş gelen geometrik açılara ve çizgilere sahip, oldukça açık bir şekilde "düzenli" bir kaya türüdür; çoğu sentetik olan diğer kristaller, ışığı görsel olarak çekici şekillerde yakalar, yansıtır ve kırar ve mücevher, mimari ve başka yerlerde popülerdir.
- Bazı kristaller, oda sıcaklığında sıvı halde bulunur, örneğin: sıvı kristal diyot (LCD) bazı modern görüntüleme sistemlerinde kullanılır.
Çözüm Nedir?
Molekülleri bağlı iyonlardan (yüklü atomlar veya moleküller) oluşan bir katı bir sıvıya yerleştirildiğinde, katı kırılabilir ve katı maddeyi oluşturan atomlar veya moleküller, yüzey boyunca eşit olarak dağılabilir. sıvı. Bu durumda sonuca çözüm denir; su sıvı olduğunda buna sulu çözelti denir,
- Bu bağlamda, sıvı bir çözücü, ve katı bir çözünen.
Belirli bir miktarda su veya başka bir çözücü içinde çözülebilenden daha fazla çözünenin miktarı, beklediğiniz gibi sonludur; çoğu durumda, belirli bir maddenin belirli bir çözücü içindeki çözünürlüğü, bu kimyasal reaksiyonun meydana geldiği sıcaklığa da bağlıdır.
Genel olarak, sıcaklık arttıkça çözünürlük artar ve sıcaklık düştükçe çözünürlük azalır. Bu, belirli bir miktarda çözünen için, bir sıcaklıkta bir çözelti oluşabileceği, ancak katının daha düşük bir sıcaklıkta bulunabileceği anlamına gelir.
Çözeltide artık çözünenin çözülemediği noktaya çözelti denir. doymuşve kristal oluşumunun gerçekleşmesi için koşullar mevcuttur. Daha fazla çözelti eklenirse (veya bazı durumlarda çözelti soğutulursa), çözelti şimdi olduğu için daha fazla çözünen birikir. aşırı doymuş. Kristaller artık, her zamankinden daha kalabalık olan çözeltide çözünen moleküller arasındaki uygun çarpışmaların bir sonucu olarak oluşmaya başlar.
Şap: Formül, Gerçekler ve Rakamlar
şap Şap kristallerinin görünümü ve büyümesi kolayca üretilebildiği, kontrol edilebildiği ve gözlemlenebildiği için bu katıların nasıl oluştuğunu öğrenmek için faydalı bir kristaldir. Şap, belirli bir kimyasal formüle sahip bir maddeye veya bu "amiral gemisi" bileşiği içeren bir kimyasal sınıfa atıfta bulunabilir. En yaygın olarak "alum" adıyla anılan kimyasal aslında potasyum şap.
Potasyum şap formülü KAl'dır (SO4)2⋅12 Saat2Ö. Bu, bir potasyum alüminyum sülfat molekülü olan KAl (SO4)2, kristal kafes yapısının bir birimini oluşturmak için on iki su molekülü ile çevrilidir. Ancak formüldeki metal potasyumdan başka bir şey olabileceğinden, şap kimyasal formülünün ilk kısmı KCr (SO) olabilir.4)2, KAL (SO4)2 veya başka bir şey.
Alumun moleküler ağırlığı (MW) 477.4 gramdır (g). Erime noktası 93 °C olup, suyun kaynama noktası 100 °C'ye yakındır. Bu, normalde 20 ila 22 °C aralığında olan oda sıcaklığında güvenilir bir şekilde katı kalacağı anlamına gelir. Beyazdan renksiz kristallere kadar üretir. Suda olduğu gibi etil alkolde ve polihidroksil alkol gliserolde çözünmez.
Büyüyen Şap Kristalleri
Malzemeler: Şap, çoğu süpermarketin baharat bölümünde bulunabilir. Bunun dışında ihtiyacınız olan her şeyin bakımı kolaydır. Kullandığınız suyun aslında damıtılmış olduğundan, yani "saf" olduğundan ve süreci kirletebilecek iyonlardan arınmış olduğundan emin olun. Elinizin altında şu öğeler bulunmalıdır:
- Arıtılmış su
- Birkaç küçük kase veya tabak
- Kaynar su için bir tava
- Bir karıştırma kaşığı
Buharlaştırma yoluyla şap kristalleri yapma: Önceki malzemeye dayanarak, başlangıçta, suya eklediğiniz şapın çözünmesi için koşulların maksimum derecede uygun olmasını istemeniz gerekir. Sonuçta, bir çözeltiyi ne kadar hızlı doyurabilir ve aşırı doyurabilirseniz, ciddi bir şekilde kristal büyütme sürecine o kadar erken başlayabilirsiniz.
Az miktarda suyu kaynatarak başlayın (yaklaşık 2 sıvı ons ila 4 sıvı ons veya yaklaşık 100 mililitre yeterlidir) ve sonra biraz soğumaya bırakın. Kaşıkla şap eklemeye başlayın ve eriyene kadar eklemeler arasında dikkatlice karıştırın. Daha fazla şap eriyene kadar bunu küçük derecelerde yapmaya devam edin. Çözelti artık aşırı doymuştur.
Ardından, tencerenin dibine çözülmemiş şapı koymamaya dikkat ederek suyun bir kısmını boşaltın. Bunun birkaç dakika kendi kendine soğumasını bekleyin ve ardından tavada kalanları kaselere veya tabaklara koyun ve buzdolabına koyun.
Bu, hacmine göre karışımın yüzey alanını en üst düzeye çıkaracak, suyun daha hızlı buharlaşmasını ve şap kristallerinin hızlandırılmış büyümesini teşvik edecektir.
Çalışma için takip ve sorular: Bir veya iki saat içinde kristallerin oluştuğunu görmeye başlayacaksınız, ancak sabırlı olun; bir gün sonra gerçek kristalleri göreceksiniz ve iki gün içinde kristal bir ekrana sahip olacaksınız.
Neden aynı kasede veya kaseler arasında farklı boyutlarda kristaller görüyorsunuz? Sıcaklık ve konsantrasyon dışında hangi koşullar şap moleküllerinin birbirine bağlanmasını teşvik edebilir? Bunlardan herhangi birini rastgele olarak tanımlar mısınız?