Cristale Krugosvet enciclopedie

La răcirea soluției de particule de substanță (molecule, ioni), care nu poate fi într-o stare dizolvată, se lipesc între ele, formând mici cristale embrioni. Embrioni contribuie la formarea de impurități din soluție, cum ar fi praful, iregularități pe pereții containerului (chimiștii uneori frecate în mod specific cu o baghetă de sticlă pe pereții interiori ai sticlei de a ajuta agent de cristalizare). În cazul în care soluția se răcește lent, un pic de embrioni format, și, treptat, colectarea pe toate părțile, ele se transformă în cristale frumoase de formă regulată. Când răcirea rapidă produce o mulțime de nuclee, în care particulele dintr-o soluție ar fi „crumble“ pe suprafața cristalelor ca mazăre rupte din punga în creștere; Desigur, cristalele potrivite, astfel, nu va funcționa, deoarece particulele din soluția poate pur și simplu nu au timp pentru a „obține“ de pe suprafața cristalului pentru a pune-l loc. In plus, multe cristale de creștere rapidă, de asemenea, interfera unele cu altele, un etaj câteva parchet, care lucrează în aceeași cameră. solide străine în soluția poate juca, de asemenea, un rol de nucleație, astfel încât soluția de curățare, cu atât mai probabil că nucleație este puțin.

După răcire, la o soluție saturată de alaun 90 ° C la temperatura camerei, se obține deja în sediment 190 g, deoarece la 20 ° C în 100 g de apă se dizolvă 10 g de alaun numai. Va cu un mare cristal formă regulată cântărind 190 g? Din păcate, nici măcar în este puțin probabil ca o soluție foarte pură pentru a începe să crească un singur cristal: masa de cristale se poate forma pe suprafața soluției de răcire, în care temperatura este ușor mai mică decât în ​​cea mai mare parte, precum și pe pereții și fundul vasului.

Metoda de cristale în creștere prin răcirea treptată a soluției saturate nu poate fi aplicată la substanțele a căror solubilitate depinde de temperatura mică. Astfel de substanțe includ, de exemplu, cloruri de sodiu și aluminiu, acetat de calciu.

O altă metodă de obținere a cristalelor - îndepărtarea treptată a apei din soluția saturată. „Excesul“ substanță, astfel cristalizat. În acest caz, mai lent apa se evapora, cu atât mai bine cristalele.

O a treia metodă - în creștere de cristale dintr-un material topit în timpul fluid de răcire lentă. Folosind toate căile cele mai bune rezultate sunt obținute atunci când se utilizează un primer - un cristal mic de formă regulată, care este plasată într-o soluție sau topi. În acest fel, de exemplu, de cristale de rubin. Cultivarea cristale de piatră prețioasă petrec foarte lent, uneori, de ani de zile. Dacă, totuși, să accelereze cristalizarea, în loc de un singur cristal obținut în greutate mai mică.

Cristalele pot crește, de asemenea, la condensarea vaporilor - fulgi de zăpadă și modele astfel obținute pe sticla rece. Atunci când se formează de asemenea deplasarea metalelor din soluții ale sărurilor lor cu cristale de metal mai activ. De exemplu, atunci când soluția de sulfat de cupru este de unghii de fier inferior, acesta este acoperit cu un strat de cupru roșu. Dar cristalele de cupru formate sunt atât de mici încât acestea să poată fi văzute doar la microscop. Cupru pe suprafața unghiei este eliberat foarte repede, și, prin urmare, este de cristale prea mici. Dar, în cazul în care procesul este lent, iar cristalele se vor obține mai mult. Pentru a face acest lucru, bluestone este necesar să se umple cu un strat gros de sare, a pus pe el un cerc de hârtie de filtru, și pe partea de sus - o placă de fier, cu un diametru un pic mai mic. Rămâne să se toarnă în vas o soluție saturată de clorură de sodiu. sulfat de cupru se dizolvă lent în saramură (solubilitatea în aceasta este mai mică decât în ​​apă pură). ionii de cupru (sub forma de anioni complecși CuCl4 2- verde) sunt foarte lent, pe parcursul mai multor zile să difuzeze în sus; procesul poate fi observată prin deplasarea frontierei pictate.

Atingerea unei plăci de fier, ionii de cupru sunt reduși la atomi neutri. Cu toate acestea, din moment ce acest proces este foarte lent, atomii de cupru sunt aranjate în cristale frumoase strălucitoare de cupru metalic. Uneori, aceste cristale formează ramificare - dendritele. Prin varierea condițiilor experimentale (temperatură, sulfatul de mărimea cristalului, săruri ale grosimii stratului, etc.) se pot schimba condițiile de cristalizare a cuprului.

Soluții racim.

Uneori, o soluție saturată sub răcire nu cristalizează. Această soluție, care conține o anumită cantitate de solvent mai mare decât solut „trebuie“ la o temperatură dată, numita soluție suprasaturată. Solutia suprasaturată nu poate fi obținută chiar foarte lungă de amestecare cu cristalele de solvent, acesta poate fi format numai prin răcirea unei soluții saturate fierbinte. Prin urmare, astfel de soluții sunt, de asemenea, numite racim. Ele ceva interferează începutul cristalizării, de exemplu, o soluție prea vascoasa pentru creșterea cristalului sau necesita embrioni mari care, în soluție nr.

Easy supraracita soluții de tiosulfat de sodiu Na2 S2 O3. 5H2 O. Dacă cristalele cu grijă încălzite ale acestui material la aproximativ 56 ° C, ele sunt „topit“. In realitate nu se topește și dizolvarea tiosulfat de sodiu în „proprii“ apa de cristalizare. Odată cu creșterea temperaturii solubilitatea tiosulfat de sodiu, iar cele mai multe alte substanțe crește, și la 56 ° C din apa de cristalizare este suficientă pentru a dizolva toate sarea disponibilă a acestuia. Acum, dacă prudent, evitând labagii bruște, se răcește vasul, cristalele nu se formează, iar substanța va rămâne lichidă. Dar dacă în soluția suprarăcit este gata să facă un embrion - un cristal mic de aceeași substanță, cristalizarea rapidă începe. Interesant, provoacă doar un cristal a substanței și a unei soluții străine poate fi complet indiferent. De aceea, dacă cristalul atingere mică de soluție de tiosulfat de la suprafață, va prezenta rula minune dintr-un front de solidificare de cristal care ajunge rapid la fundul vasului. Deci, după câteva secunde, lichidul este „întărită“. Nava poate chiar răsturna - pentru că nu se va traduce o singură picătură! Tiosulfat solidă poate fi retopit în apă fierbinte și se repetă din nou peste tot.

Dacă soluția suprarăcit tubul Tiosulfat pus în apă cu gheață, cristalele vor crește mai lent, și ei înșiși să fie mai mare. Cristalizarea soluție suprasaturata este însoțită de încălzirea acestuia - iese în evidență energia termică primită la hidratul său de topire cristalină.

Tiosulfat de sodiu - nu singura substanță care formează soluția suprarăcit, care poate provoca cristalizarea rapidă. În mod similar, este valabil și pentru, de exemplu, și acetat de sodiu, CH3 COONa (este ușor pentru a obține acțiunea acidului acetic asupra sodei). Deoarece acetat de sodiu lectori cu experiență prezintă un „miracol“: movilă mic pe un acetat farfurioară sunt turnat lent într-o soluție suprasaturată a sării, care este în contact cu cristalele imediat cristalizează, formând o coloană de sare solidă!

Cristalele sunt utilizate pe scară largă în știință și inginerie: semiconductori, prisme și lentile pentru aparate optice, lasere cu semiconductori, piezoelectrice, feroelectricilor și cristale electro-optice și feritele feromagnetice, metale, de înaltă puritate monocristale.

Studiile de difracție cu raze X ale cristalelor a permis stabilirea structurii multor molecule, inclusiv biologic active - proteine, acizi nucleici.

Fațetate cristale pietre, inclusiv cultivate în mod artificial, folosit ca decor.

Bunn, C. Cristale. Rolul lor în natură și știință. M. "Pace", 1970
Kitaygorodsky AI Ordine și dezordine în lumea atomilor. M. "Știința" 1977
Shaskol'skaya ML Eseuri despre proprietățile cristalelor. M. "Știința" 1978
Shaskol'skaya ML Cristale. M. "Știința" 1978
Hargittai I. Hargittai M. Simetria ochi chimist. M. "Pace" 1989