Публикации Легко ли получить монокристалл?

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Легко ли получить монокристалл?
Автор: Тесник Юлия Валерьевна

Легко ли получить монокристалл?«Химия прекрасна! Мне жаль людей, которые ничего о ней не знают. Они лишают себя источника вдохновения» Л.К. Полинг Кристаллы природные и искусственные завораживают! Идеально блестящие грани, отражающие лучи света, удивительные цвета, фантомы внутри них как будто гипнотизируют. Нельзя устоять перед их красотой! Многие пробовали получить кристаллы самостоятельно в домашних условиях из разных веществ, чаще из медного купороса, или же, воспользовавшись покупным набором, на котором и не написан химический состав получаемых кристаллов. И у нас был такой опыт. При этом мы легко получили поликристаллы разной массы, оттенков и формы. Поликристаллы – это твёрдые тела, состоящие из большого числа сросшихся между собой маленьких кристаллов. Эти маленькие кристаллы видны невооружённым глазом. В отличие от монокристаллов поликристаллы изотропны, т. е. их свойства одинаковы по всем направлениям. Это следствие того, что поликристалл состоит из большого количества беспорядочно ориентированных маленьких монокристаллов. Поликристалл – это тело из сросшихся кристаллов. Они тоже хороши, а процесс их получения интересен! В целом получение кристаллов – это процесс, который вписывается не только в химическую науку, а находится на стыке физики, химии, и даже геометрии. Но как получить монокристалл по форме и размеру такой же, как, например, кристалл в домашней бижутерии? Монокристалл — это отдельный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку. Для монокристаллов характерна анизотропия физических свойств. Анизотропия – это зависимость физических свойств вещества от направления. Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно-кристаллической решёткой и условиями (в основном скоростью и однородностью) кристаллизации. Для стабильного получения монокристаллов лучше взять квасцы. Это могут быть алюмокалиевые, аммониевокалиевые или хромокалиевые квасцы. Квасцы́ — двойные соли, кристаллогидраты сульфатов трёх- и одновалентных металлов или катиона аммония. Самые капризные из трех видов квасцов – это хромокалиевые. Процесс получения монокристаллов более длителен, кропотлив и тщателен. Экспериментатор должен быть готов к точному взвешиванию, ожиданию растворения вещества на водяной бане, а также спонтанному выпадению поликристаллов и подпитке раствора в течении 1-2 недель, а возможно и больше. В этом процессе важно избавиться как можно тщательнее, а возможно и несколько раз, от излишних центров нуклеации. Нуклеация (зародышеобразование) – это первая по времени наступления стадия . На ней образуется основное число устойчиво растущих зародышей (кристаллов) новой, стабильной из исходной (пересыщенного раствора). Пересыщенный раствор – это раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе. Итак, первоначально мы взвешиваем 30 граммов кристаллов алюмокалиевых квасцов. Предварительно подогреваем воду до 40-60 градусов по Цельсию и растворяем соль на водяной бане. Медленно охлаждаем и дожидаемся выпадения спонтанных поликристаллов. На следующий день сливаем раствор и подвешиваем затравочный кристалл. Затравочный кристалл мы можем взять их тех, которые получились спонтанно. Чем меньше и ровнее такой кристалл, тем более правильный кристалл мы получим. Затравочный кристалл прикрепляем на тонкую леску с помощью суперклея и опускаем в центр подготовленного раствора. Чем медленнее растет кристалл, тем меньше дефектов внутри и на его поверхности возникает. Фактор солнечного света, а точнее изменение температуры, которую нам дают солнечные лучи, тоже играет свою роль. Если выращивать кристаллы в темноте, они получаются прозрачнее. Кристалл из алюмокалиевых квасцов бесцветный, с чёткими гранями, их хромокалиевых квасцов – темный, но форма кристалла такая же. Чтобы ощутить всю магию полученного кристалла, конечно, нужно попробовать самому осуществить весь процесс выращивания кристалла!