Przepis na udaną hodowlę kryształów

Wśród wielu dobrze rozpuszczalnych w wodzie soli możemy spróbować otrzymać dorodne kryształy. Jedną z dostępniejszych, bo do kupienia tanio w sklepach ogrodniczych, jest uwodniony siarczan miedzi CuSO₄*5H₂O. W sklepach jest dostępny jako niebieski proszek, ale można z niego otrzymać spore kryształy. W szkole z kolei polecenie hodowli kryształów ogranicza się do chlorku sodu, z którego bardzo trudno jest uzyskać kryształy większe niż choć 5 mm. No, przynajmniej w domowych warunkach. Tymczasem okazałe kryształy można otrzymać z cukru (sacharozy), wspomnianego siarczanu miedzi (środek grzybobójczy), kwasu cytrynowego, ałunu (środek ściągający podczas zacięć, a także antyperspirant), azotanu amonu (nawóz, wymaga jednak oczyszczania), azotanu potasu (także nawóz), boraksu (topnik) i wielu rozpuszczalnych w wodzie substancji, jeśli są dostępne. Niestety, hodowla niektórych kryształów wymaga cierpliwości. Również do w miarę łatwego w hodowli siarczanu miedzi niektórzy tracą cierpliwość.

Bardziej szczegółowy od podanego poniżej opis hodowli znajduje się w numerze czwartym naszego czasopisma: https://biomist.pl/download/biuletyn-44-2016?wpdmdl=6623

Krystalizację warto zacząć od otrzymania zarodka krystalizacji. Ale do rzeczy: Z kilkunastu gramów uwodnionego siarczanu miedzi sporządzamy w zleweczce, parowniczce czy krystalizatorze na gorąco roztwór bliski nasycenia, nakrywamy gazą by nie dostał się kurz i odstawiamy na 1 dzień. Następnego dnia na dnie i na ściankach znajdziemy liczne kryształy. Inny sposób polega na sporządzeniu większej ilości roztworu, który po ochłodzeniu będzie lekko przesycony i zawieszeniu obciążonej nici jedwabnej lub bawełnianej, na których chętnie pojawiają się kryształki. Nitka powinna być wzięta ze sporym zapasem. Z kryształków narosłych na nici wybieramy najładniejszy i część nici pod nim odcinamy, a część na której będzie zawieszony w roztworze należy oczyścić z innych kryształków najpierw odrywając większe za pomocą paznokci, a następnie za pomocą mokrego pędzelka rozpuszczamy mniejsze – musimy się pozbyć konkurencji dla naszego kryształu. Jeśli nie chce nam się męczyć z hodowlą zarodka na nici, to możemy posłużyć się pierwszym sposobem. Wybieramy więc jeden kryształek otrzymany w zleweczce lub parowniczce i mocujemy go na nici za pomocą… gumy do żucia. Musi on być przylepiony tak, by nie odpadł w trakcie zanurzania w roztworze albo w trakcie wzrostu kryształów, w tym celu należy użyć odpowiedniej ilości gumy o oblepić kryształek tak, by co najmniej jedna strona pozostała niezalepiona. Jak łatwo się przekonać, guma nie przylega do kryształu, więc kryształek musi być oblepiony gumą i z góry i z dołu, bo inaczej po prostu odpadnie. No chyba że guma jest bardzo twarda i po prostu nie pozwoli by kryształek wypadł, ale lepiej na to nie liczyć. Jeśli posiadamy trochę zdolności manualnych, możemy spróbować nawlec zarodek na nić. Poniżej widzimy zarodek krystalizacji przed:

…i po nawinięciu na nić:

Zarodki krystalizacji chętniej tworzą się na szkle niż na tworzywach sztucznych, z tego powodu lepiej zamiast naczynia szklanego użyć do hodowli naczynia z plastiku – ja użyłem pudełka po wybielaczu w proszku. Do tego musimy znaleźć lub zrobić samemu styropianowy pojemnik, w którym umieścimy nasz pojemnik – ja użyłem pojemnika po butelce z odczynnikiem, gdyż doskonale pasowało do pojemnika po wybielaczu:

Objętość roztworu w pojemniku musi być dopasowana do jego wielkości, najlepiej aby wynosiła 3/4 do 4/5 objętości pojemnika. Ze względu na wielkość pojemnika ja użyłem 500 g wody jako rozpuszczalnika. Rozpuszczalność uwodnionego siarczanu miedzi w 20 ^oC wynosi 32,38 g, natomiast w 60 ^oC  62,67 g. Aby nasycić 500 g wody o temperaturze 60 ^oC trzeba zatem 5×62,57g = 312,86 g soli. Zatem w czystej zlewce lub w słoiku o pojemności 1 dm³ umieszczamy 500 ml wody i dosypujemy 313 g siarczanu miedzi. Zaczynamy ogrzewać wodę i mieszamy aż do pełnego rozpuszczenia (co oznacza, że temperatura przekroczyła 60 ^oC). Jeśli pracujemy w słoiku – dobrze jest go ogrzewać za pomocą łaźni wodnej, by nie pękł – tak jak słoiki z przetworami podczas pasteryzacji. Po całkowitym rozpuszczeniu i upewnieniu się, że w roztworze nie ma żadnych paprochów pozwalamy mu ostygnąć do temperatury ok. 55 ^oC. Jeśli widoczne są jakieś zanieczyszczenia mechaniczne to roztwór należy przesączyć na gorąco. Pamiętajmy, że dopiero w lekko przesyconym roztworze możemy umieścić nasz zarodek! W przeciwnym przypadku, jeśli umieścimy go w zbyt gorącym roztworze, to się rozpuści i z hodowli okazałych kryształów nici. Może nawet dosłownie – nici. Dlatego należy się upewnić, że temperatura roztworu spadła poniżej 60 ^oC, a dla bezpieczeństwa wynosi ok. 55 ^oC. Teraz możemy przelać roztwór do pojemnika, i zamknąć go nakrętką wraz z zamocowaną nicią. Nici od góry lepiej nie przyklejać gumą do spodu wieczka, bo może odpaść pod wpływem rosnącego kryształu, w tym celu wieczko lepiej przebić i koniec nici zamocować od strony zewnętrznej. Kryształek zarodkowy nie może dotykać dna! Najlepiej aby wisiał w połowie wysokości r-ru.  Zamknięty pojemnik umieszczamy delikatnie w pudełku styropianowym i odstawiamy na 3 doby w spokojne miejsce.

Nie tracimy cierpliwości i nie sprawdzamy jak szybko rośnie nasz kryształ! Nie wstrząsamy pudełkiem ani nie pozwalamy by inni zerkali i przeszkadzali kryształom. Po trzech dniach otwieramy delikatnie i podziwiamy co udało nam się wyhodować. I co? Warto było? Ocenicie sami. Ja uzyskałem taki okaz:

O masie 272 g. Czas hodowli to zaledwie kilkanaście godzin. Niestety, w tym przypadku sznurek się urwał i rosnący kryształ spadł na dno, efekt poniżej:

Kryształ umieszczamy na kilku arkuszach bibuły i pozwalamy na wchłonięcie roztworu, delikatnie owijamy go bibułą by go nie uszkodzić. Następnie przemywamy go małą ilością lodowatej wody z dodatkiem acetonu lub etanolu i ponownie osuszamy bibułą. Odstawiamy go do wyschnięcia na 1-2 godziny.  Kryształ możemy trzymać na pamiątkę zawinięty w bibułę i przechowywać w plastikowym pojemniku, pokazując naszą dumę zainteresowanym osobom. Jeśli chcemy go pozostawić na widoku, to nie może być w zimie blisko kaloryferów bo zacznie tracić wodę i pojawią się na nim białe plamy.

Jeśli nasz kryształ nie miał żadnej konkurencji, to jego masa powinna wynosić 151,45 g plus masa zarodka. Pamiętajmy, że kryształ można jeszcze „dokarmić” – w tym celu należy go ponownie umieścić w przesyconym roztworze, więc do naszego ługu pokrystalicznego (tak chemicy nazywają r-ry pozostałe po wykrystalizowaniu z nich substancji)  dosypujemy 150 g siarczanu i ponownie ogrzewamy do całkowitego rozpuszczenia i powtarzamy procedurę używając naszego kryształu jako zarodka 🙂

Powodzenia. A ja zabieram się za otrzymanie kryształów cukru 🙂

PS jeśli podczas manipulacji kryształem odłamie się jakiś fragment, mamy gotowy zarodek krystalizacji „na zaś”.