Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №4

_{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.

4. Получение кристаллов простых веществ

Здесь не пойдёт речь о методах зонной плавки или йодного рафинирования, которые используются для получения сверхчистых монокристаллов простых веществ (германия Ge, кремния Si, циркония Zr, титана Ti и т. п.).