Tinh thể kết tinh nhanh trên kính phẳng

Nếu bạn đã từng làm thí nghiệm Những cây san hô dạng tinh thể bạn hẳn đã biết rằng : Sự kết tinh thực chất là một quá trình vật lí, không phải là quá trình hóa học và nó có thể quan sát đuợc qua 3 trường hợp chính :

• Quá trình làm lạnh một chất lỏng nguyên chất một cách thật chậm, chất lỏng này sẽ chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn (nhưng tất cả phần chất lỏng sẽ không tạo thành hoàn toàn các chất rắn kết tinh).
• Sự làm lạnh một dung dịch bão hòa từ một chất tan ở nhiệt độ cao nhưng không tan trong dung môi khi làm lạnh. Độ tan của chất giảm khi nhiệt độ giảm và chất tan kết tinh (Những cây san hô dạng tinh thể).
• Quá trình bay hơi một dung dịch chứa chất tan trong dung môi, nồng độ chất tan tăng theo thời gian dung môi bay hơi và khi đó chất tan sẽ kết tinh.

1 Dụng cụ và hóa chất

• Một tấm kính phẳng
• Máy chiếu
• Cốc đựng thủy tinh chịu nhiệt loại nhỏ (50 mL)
• Bếp đốt nóng
• Cồn tuyệt đối
• Axit benzoic C₆H₅-COOH

2 Quy trình tiến hành thực nghiệm

Mô tả trự tiếp quá trình kết tinh của axit benzoic trên máy chiếu.

• Thực nghiệm tiến hành ở nơi kín gió.
• Hòa tan một nửa thìa cafe axit benzoic (khoảng 4 gam) bằng khoảng 15 mL cồn nguyên chất (khoảng 2 thìa lớn) trong cốc thủy tinh và đun nóng nhẹ cho tới khi dung dịch trong suốt.
• Đổ một chút dung dịch đó trên tấm kính đã được đặt trên máy chiếu từ trước. Dung dịch sẽ dàn trải trên mặt kính.
• Khoảng 5 phút, cồn sẽ bay hơi, quan sát các tinh thể hình thành khắp bề mặt kính. Theo thời gian, các tinh thể sẽ tập trung dần về trung tâm của mặt kính.
• Khi thổi nhẹ trên mặt kính, thì sự kết tinh sẽ càng nhanh (vùng tối trên máy chiếu).
• Sự kết tinh xảy ra càng chậm bao nhiêu thì sẽ càng thu được nhiều các tinh thể dạng hình kim.
• Khi cồn bay hơi hết, các tinh thể sẽ bám dính trên bề mặt kính.

3 Giải thích hiện tượng

• Cồn tự bay hơi một cách dễ dàng vì nó được trải đều trên mặt kính bị đốt nóng do đặt trên máy chiếu. Khi đó axit benzoic đạt tới độ tan giới hạn trong cồn và bắt đầu kết tinh ở rìa ngoài cùng trước, nơi mà sự bay hơi và sự giảm nhiệt độ là lớn nhất.
• Việc thổi nhẹ trên mặt kính làm cồn bay hơi và quá trình kết tinh nhanh hơn. Các tinh thể càng nhỏ thì ánh sáng của máy chiếu càng khó truyền qua, tạo thành những vệt tối.
• Quá trình kết tinh của axit benzoic, trong trường hợp này ở pha khí, xem thêm phần thực nghiệm sự thăng hoa và ngưng tụ.

4 Những điều cần ́lưu ý

• Khi đun nóng cồn, không để quá sát ngọn lửa do hơi cồn dễ bắt lửa.
• Axit benzoic là chất gây kích thích thần kinh, kết thúc thực nghiệm, cần mở rộng cửa cho thoáng khí.

Hình ảnh các tinh thể [math]CuSO_4[/math] trên mặt kính (hình ảnh này thu được sau một đêm).