Химические опыты

Кое-что о кристаллах

Характерной особенностью большинства известных нам простых и сложных веществ является их способность при определенных условиях приобретать строго правильную форму — образовывать кристаллы.

Поваренная соль, сахар, вода ниже точки ее замерзания, многие минералы, драгоценные камни и даже металлы дают кристаллические формы.

Кристаллы образуются: в момент образования вещества в результате химической реакции, при присоединении к молекуле некоторых солей одной или нескольких молекул воды, при осаждении растворенного вещества из раствора, при переходе из газообразного или жидкого состояния вещества в твердое.

В природе геометрически правильные кристаллы образуются редко, обыкновенно они искажены или недоразвиты, а развиваясь в тесном соседстве друг с другом, срастаются и теснят друг друга, образуя кристаллические агрегаты.

Искусственное получение правильно образованных кристаллов дает наилучшие результаты при осаждении их из водных растворов.

Оно же дает возможность познакомиться с замечательной способностью кристаллов восстанавливать нарушенную правильную форму. Вы, может быть, знаете, что холоднокровные животные обладают такой способностью. У ящерицы отрастает отломанный хвост, а у тритона даже лапка. Только эти новые органы получаются недоразвитыми и уродливыми. Кристаллы чинят себя лучше.

Возьмите какие-нибудь квасцы. Квасцы — это двойная сернокислая соль щелочного металла (или аммония) и алюминия, железа или хрома.

В продаже они встречаются в виде более или менее крупных, но неправильных, сломанных и сросшихся друг с другом кристаллов. Истолките их в фарфоровой ступке и растворите в горячей воде. По мере отстаивания раствора, на дно сосуда выпадут кристаллики квасцов, которые будут расти, увеличиваясь, как растут организмы, в весе и объеме.

Бросьте в такой раствор крупный кристалл тех же квасцов с отбитым углом или поврежденной гранью. Вы увидите, как он постепенно залечит поранение и приобретет геометрически правильную форму.

Но и ваши кристаллы, вырастающие на дне сосуда, еще не будут нормально развитыми: грань, на которой они лежат, останется недоразвившейся. Для получения правильно образованного кристаллика опустите в теплый раствор нитку гаруса. На ее волоконцах при остывании раствора образуются геометрически правильные кристаллики. Отберите 2–3 из них покрупнее, они понадобятся нам для опыта медленной кристаллизации.

Цветной раствор бесцветного вещества

Позвольте предложить вам вопрос:

— Какого цвета будет раствор бесцветного вещества в совершенно частой воде?

Вы вспоминаете о растворах сахара, поваренной соли, селитры, нашатыря и других бесцветных соединений и отвечаете:

— Если в воде не растворено заранее какое-нибудь другое бесцветное вещество, дающее с первым цветное соединение, то раствор должен быть бесцветным.

Так ли это? Проверим.

Во избежание «обмана» с моей стороны, налейте сами в пробирку или в стакан воды из водопроводного крана.

Всыпаю в нее вот этот белый порошок. Вода принимает красивую темно-голубую окраску.

Перельем ее в фарфоровую чашку и выпарим.

Посмотрите, что у нас осталось на дне чашки. Кристаллики прекрасного синего цвета. Это медный купорос, с которым нам приходилось и раньше встречаться.

Жаль, что мы перед тем, как растворить наш белый порошок, не взвесили его. Это можно было бы сделать на весах для писем. Взвесив после того полученные синие кристаллики, мы бы убедились, что они весят больше, чем весил порошок. Значит, к растворенному порошку (это был порошок безводной сернокислой меди) что-то присоединилось химически, так как и вес увеличился, и свойства вещества изменились. Это «что-то» не может быть ничем другим, кроме воды, потому что мы растворяли порошок в чистой воде.

Легко доказать, что так оно и есть. Истолчем полученные синие кристаллы в голубой порошок и станем их сильно нагревать в фарфоровой чашке: голубой порошок превратится в белый, вес его уменьшится, а на холодной тарелке, которую мы будем держать над чашкой, осядут капли воды.

Перемена розовой окраски солей кобальта на голубую, зеленой соли никеля на желтую и т. д. зависит от той же причины. Будучи безводными, они имеют не тот цвет, который приобретают, образовав кристаллические соединения с водой.

Не думайте, однако, что кристаллы всех веществ содержат в своем составе воду. Большинство их кристаллизуется без ее участия, как и сама вода, образуя кристаллы снега, ни с чем не соединяется.

Медленная кристаллизация

У вас должны были сохраниться правильно развитые кристаллики каких-нибудь квасцов. Заготовьте горячий раствор таких же самых квасцов, — скажем, калиево-алюминиевых, и подвесьте внутри его на тонкой нити один из ваших кристалликов. Верхний конец нити укрепите на стеклянной палочке, положенной на края широкогорлого сосуда с раствором.