Những cây san hô dạng tinh thể

Un article du site scienceamusante.net.

Bạn có thể tự tạo cho minh những cây san hô đẹp mắt, nhiều màu sắc. Chỉ có điều, những cây san hô này không mọc dưới biển mà lại dựa vào một hiện tượng khoa học rất thú vị : hiện tượng kết tinh. Đây không phải là một quá trình hóa học, mà thực chất là một quá trình vật lý.

Sommaire

1 Dụng cụ và hóa chất

  • Nơi tiến hành thí nghiệm yên tĩnh, không có gió
  • Cốc thủy tinh Pyrex® (loại lớn : 1 – 2 lít) và chịu nhiệt
  • Máy khuấy từ có đốt nóng (hoặc bếp đốt)
  • Que kim loại bọc vải có hình thù mà bạn muốn (trái tim chẳng hạn ^j^)
  • Que gỗ
  • Lạt vải mỏng trắng bằng coton
  • Thìa lấy hóa chất (bằng inox)
  • Nước cất (có thể thay thế bằng nước đã khử khoáng chất)
  • Hóa chất (dạng bột) :
    • Đồng sunphat CuSO4 SGH06
    • Kali đicromat K2Cr2O7SGH03SGH06SGH09
    • Kali-nhôm sunphat KAl(SO4)2
    • Kali ferixianua K3[Fe(CN)6 SGH06SGH09
    • Axit benzoic C6H5-COOH SGH07

2 Quy trình tiến hành thực nghiệm

Đồng sunphat.
Kali đicromat.
  • Đổ nước cất vào cốc tới 2/3 thể tích và đun nóng (trên máy khuấy từ có đốt nóng hoặc bếp đốt).
  • Khi nước sôi, cho từ từ một trong các chất rắn trên vào (tạm gọi là chất tan) và khuấy đều bằng que khuấy. Chú ý rằng việc pha trộn các chất với nhau với mục đích để tạo ra một màu mới là không nên... Vì thường không cho kết quả khả quan.
Hợp chất rắn Màu và hình dạng của tinh thể
CuSO4 Màu lam thẫm (xanh da trời), hình kim hoặc hình thoi
K2Cr2O7 Màu đỏ thẫm, hình chữ nhật
KAl(SO4)2 Màu trắng, hình lục giác
K3[Fe(CN)6] Màu hạt dẻ ánh xanh lục, hình thoi
C6H5-COOH Màu trắng, hình kim dài
  • Thêm tiếp chất tan cho đến khi dung dịch gần bão hòa, có nghĩa là chất rắn không thể tan thêm trong nước. Khi thổi nhẹ trên bề mặt, thấy xuất hiện một lớp màng mỏng các tinh thể và mất đi ngay sau đó.
  • Khi việc chuẩn bị dung dịch kết thúc, rút cốc đựng dung dịch ra khổi bếp, đặt một cách nhẹ nhàng và nhanh nhất có thể vào một chỗ khuất gió. Tiến hành các thí nghiệm sau và quan sát :
    • Thí nghiệm 1 : Không cho bất cứ một cái gì vào trong dung dịch, các tinh thể sẽ tự hình thành ở dưới đáy của cốc và trên bề mặt nước.
    • Thí nghiệm 2 : Nhúng ngập hoàn toàn một khung kim loại (được tạo nên từ que kim loại nói trên có hình dáng bất kì) vào cốc đựng dung dịch. Các tinh thể sẽ hình thành và bám vào giá khung kim loại tạo trước.
    • Thí nghiệm 3 : Nhúng ngập ở trung tâm cốc đựng dung dịch một miếng vải trắng được gá cố định trên một que gỗ đặt trên miệng cốc. Các tinh thể hình thành sẽ bám vào xung quanh phần vải nhúng trong lòng dung dịch.
  • Để dung dịch nguội thật chậm và từ từ, tạo thuận lợi cho sự kết tinh các tinh thể.
  • Sau khoảng một vài giờ, hoặc ngày hôm sau, khi quay lại, bạn đã có trong tay những mảng san hô óng ánh tinh thể thật đẹp mắt rồi đấy.

3 Giải thích hiện tượng

  • Muốn thu được các tinh thể đẹp hoặc các đơn tinh thể thì nước dùng để hòa tan chất cần phải sạch và không chứa các chất bẩn vì chúng sẽ đóng vai trò là các mầm tinh thể, và các tinh thể sẽ nhanh chóng kết tinh trên bế mặt của chúng khiến thí nghiệm của bạn khó thành công.
  • Nước càng nóng càng thuận lợi cho quá trình hòa tan chất. Vì thế, có thể hòa tan chất trong nước nóng cho tới trạng thái bão hòa, từ đó kết tinh lại chất bằng cách để dung dịch nguội từ từ. Hoặc cũng có thể làm bay hơi dung môi để kết tinh lại các chất tan (Tinh thể kết tinh nhanh trên kính phẳng). Đó là một trong những kỹ thuật dùng để tinh chế lại các chất mà chúng rất hay được sử dụng trong phòng thí nghiệm hóa học.
  • Mỗi một chất sẽ cho một hình dạng tinh thể khác nhau. Vì thế, khi pha trộn các chất giữa chúng với nhau, hoàn toàn sẽ không cho một kết quả nào khả quan.
  • Sự kết tinh hình thành khi có một giá đỡ hay một sự giảm nhiệt độ, cái đó có thể là một hạt bụi bẩn, một mầm tinh thể, một que kim loại, thành cốc đựng... Một yếu tố quan trọng trong thực nghiệm đó là cần phải sử dụng các bình đựng sạch với thành bình nhẵn, không có vạch kẻ và bền nhiệt.

4 Những điều cần ́lưu ý

  • Không sử dụng lò vi sóng và hệ thống đốt bằng ga để đung nóng nước. Nên sử dụng bếp điện.
  • Lượng nước dùng để hòa tan chất không quá 2/3 cốc, nhằm hạn chế hiện tượng tràn chất ra ngoài cốc trong quá trình hòa tan khi dùng một lượng lớn chất tan.
  • Sử dụng các thiết bị đựng dung dịch chịu được ở nhiệt độ cao (loại Pyrex®).
  • Chú ý : thông thường các muối của kim loại rất độc và gây ô nhiễm. Một số có thể gây ung thư (kali đicromat SGH03SGH06SGH09), cần hạn chế tiếp xúc với da, mang găng tay và kính bảo vệ mắt khi thực nghiệm. Không nên đổ vào đường ống thoát nước hay sọt rác các hóa chất và dung dịch bão hòa của chúng vì chúng thường rất độc và nguy hiểm. Không nên trộn lẫn chúng với nhau.
Outils personnels
Autres langues