Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №4

Журнал «Домашняя лаборатория»

_{При выращивании кристаллов бихромата калия, в раствор добавляют немного хромового ангидрида СгОЗ (количество его приходится угадывать на практике), полученные кристаллы не совсем отвечают формуле К2Сr207, скорее формуле К2Сr3O10 (трихромат калия), и имеют вид ярко-красных параллелепипедов.}

_{Очень дорогая сегнетова соль может дать кристаллы-цилиндры до 30 см длины, но раствор для этих целей должен быть очень чистым (прозрачным и бесцветным, не жёлтым!). Если раствор имеет желтизну, обусловленную органическими примесями, его подвергают очистке: перекристаллизации. Каждый раз выпадающие чистые без включений кристаллы отделяют от раствора, пока не останется осадок ("грязь"), обуславливающий желтизну, который удаляют. Очистка активированным углём не помогает.}

_{Ромбические}

призмы, подобные медному купоросу дают тиосульфат натрия (фиксаж) и сульфит натрия, полученные кристаллы похожи на лёд, однако не стабильны и на воздухе рассыпаются в белый порошок спустя несколько часов. Хранение подобно хромокалиевым квасцам, но под лаком кристалл также мутнее.

_{У хлорида натрия можно вырастить небольшие кубики, для получения крупных кристаллов используют большие сосуды с затравками, поскольку растворимость его меняется слабо. Более другой, эффективный способ — выращивание из концентрированного раствора хлорида меди (II) СuСl2, который, испаряясь, высаливает в первую очередь хлорид натрия. Однако полученные кристаллы имеют зелёный оттенок. И второй вариант — добавление к раствору соли мочевины (на 200 мл насыщенного раствора 3 ч/ложки карбамида) — эту методику предлагали в своей книге Кантор Б. 3.; "Минерал рассказывает о себе", М.: Недра, 1985 г., но для поучения октаэдрических кристаллов NaCl, мне получить их не удалось (есть какой-то авторский секрет, очевидно, заключённый в добавке чего-то ещё). При выращивании NaCl из растворов КСl, RbCl получаются смешанные соли.}

_{Вы также можете вырастить свои "сталагмиты" и "сталактиты" (Л. Г. Катаева, г. Сосенский, Калужская обл.). Для этих целей готовят очень пересыщенные растворы тиосульфата натрия Na2S2O3*5H20 или ацетата натрия CH3COONa. Их наливают в заранее приготовленные стаканы (рис. 5) со стеклянными трубками разной длины (трубки д.б. тонкими, чтобы раствор через них капал!), заливают парафином (слой 0,5 см). Трубки заклеивают кусочками пластыря, и растворы ставят остывать при комнатной температуре. Стакан укрепляют в штативе (высота около 30 см), перевернув трубками вниз. Под стакан ставят кристаллизационную чашку, в которую насыпают ту же соль, из которой приготовлен раствор (тонкий слой). Открывают отверстия трубок, удалив пластырь, следует потереть их концы влажной чистой марлей. Раствор капает на соль, образуя искусственный сталагмит. Чем медленнее капает раствор, тем лучше получается кристалл. За пять учебных занятий можно получить "сталагмит" высотой 62 см.}

_{Рис. 5. Стакан для выращивания "сталагмитов".}

_{Игольчатые, пушистые кристаллы камфары или салициловой кислоты длиной 0,3–0,8 см можно получить, оставив испаряться их спиртовые медицинские растворы (1–2 %), разумеется, вдали от огня (поэтому работа с органическими растворителями крайне не удобна: они горючи и имеют запах).}

_{Если приготовить раствор хлорида аммония NH4Cl небольшой концентрации (40–50 %) и кистью нанести на чистую стеклянную пластину, то при высыхании получится "морозный узор", такие узоры могут дать и любые другие вещества, если работать с их разбавленными растворами.}

_{Если из нержавеющей проволоки сделать буквы, их плотно обмотать ниткой и поместить в раствор для выращивания кристаллов, то можно получить красивые буквы для оформления стендов. Их вынимают из раствора, сушат и покрывают бесцветным лаком или клеем для склеивания пластмасс.}

3. Получение кристаллов малорастворимых или нерастворимых соединений в воде

Самый простой пример таких солей — это готовый иодид свинца, растворимость которого (ПР = 8,7•10^{– 9}; s = 0,0013 г/мл) возрастает с нагреванием. Однако пытаться приготовить насыщенные растворы нерастворимых соединений для получения огромных кристаллов — бесполезно.

Но вы спросите: "Ну, как-то же они растут в природе,

например, кальцит СаСО₃, барит BaSO₄". Вот именно, что "в природе", а там свои лабораторные условия, свои давление и температура. Попрошу вас приготовить раствор угольной кислоты, — удастся вам это сделать? А представьте себе, что происходит с СO₂, СаСО₃ на глубине 20–30 м, где они испытывают на себе давление тысяч тон породы, здесь речи и быть не может о каких-то творожистых осадках: кристаллы растут, как стекло, прозрачные. Правда, при смене давления (выход растворов в пещеры) идёт быстрая кристаллизация, так растут "пещерные сосульки". Попала угольная кислота в залежи известняка — вот вам и карстовые пещеры.

Вот мы и попробуем максимально приблизиться к природным условиям выращивания но при наших t°C и Р, атм. Но кристаллы, подобные медному купоросу, здесь никто не обещает.

Для опыта нам потребуется большой стеклянный стакан (около 1 литра) или аквариум (объём 3–5 л). Выберите одну из ниже перечисленных реакций и подготовьте исходные вещества (сухие вещества и концентрированные растворы):

РЬ(NO₃)₂ + 2KBr (KI, КСl) = РЬВr₂ (РbI₂, РЬС_l2) + 2KNO₃;

РЬ(NO₃)₂ + 2K₂SO₄ = PbSO₄ + 2KNO₃;

ВаСl₂ + Na₂S₂O₃ = BaS₂O₃ + 2NaCl;

СаСl₂ + 2NaOH = Са(OН)₂ + 2NaCl;

СаСl₂ + Na2CO₃ = СаСО₃ + 2NaCl;

В большой стакан помещают стаканы малого объёма (удобны аптекарские пенициллиновые пузырьки), в которых находятся концентрированные растворы исходных солей с небольшим количеством соли (1/6 часть) на дне, на расстояние 5–6 см. Теперь в стакан наливают воду (аккуратно!) по палочке или через воронку с длинным отводом (это может быть надетый шланг). Жидкости будут отличаться по плотностям и перемешиваться сразу не будут. Слой воды над пузырьками должен составить 8-10 см. Сверху раствор заливают маслом или парафином и оставляют при комнатной температуре.

Уже спустя 2–3 дня вы заметите появление следов осадка возле одного из пузырьков (процесс диффузии), а спустя неделю, на отверстии пузырька появится что-то напоминающее кристалл. У хлорида свинца, карбоната кальция это будут длинные игольчатые кристаллы, у иодида свинца — стружки и плитки (рис. 6). По мере концентрированного раствора соли в пузырьке, будет расходоваться заранее положенный избыток. Чем дальше будут удалены пузырьки в сосуде, чем больше будет сосуд, тем больше вероятность создать условия для медленного роста большого кристалла.

Рис. 6. Сросшиеся кристаллы PbI₂

Примечание: Нами создаются неидеальные природные условия, так как у природы в ещё фигурирует давление и время. Вы ни за что не получите таким образом малахитовые (СuОН)₂СО_З пласты с соответствующим узором, исландский шпат СаСО₃, имеющий вид скошенного куба. Опыты следует проводить только с теми веществами, ПР (произведение растворимости) которых не меньше 10–10. А для получения искусственного малахита необходим гидротермальный синтез (от греч. "гидор" — вода и "термос" — горячий) Этот процесс моделирует образование минералов в земных недрах. Он основан на способности воды растворять при высоких температурах (до 500 °C) и очень высоком давлении (до 3000 атм) вещества, которые в обычных условиях практически не растворимы, например, основной карбонат меди (СuОН)₂СО₃.