Как вырастить кристалл из медного купороса

Кристалл… От самого этого слова веет чем-то загадочным и магическим. Они издавна вызывали восхищение, а часто и преклонение. Многие из них получали собственные имена. Правда, в большинстве своем это были алмазы, рубины, изумруды и другие драгоценные камни природного происхождения. Строгость и симметричность формы, разнообразие цветовой гаммы, игра света на гранях… Можно ли хотя бы частично воспроизвести это великолепное зрелище в обычных условиях? Ответ однозначен — это возможно. Практически из любого водорастворимого, доступного в обыденной жизни кристаллического вещества при желании, определенных знаниях и терпении человек может вырастить кристаллы, которые будут радовать глаз, украшать интерьер и льстить самолюбию их создателя. А ведь для этого необходимо совсем немного:Как вырастить кристалл из медного купороса

  • субстрат, из которого будет формироваться кристалл;
  • посуда (желательно, стеклянная), где станет расти будущий «шедевр»
  • вода (лучше, дистиллированная), в которой соль и окажется растворенной;
  • аккуратность, тщательность, терпение.

Прежде, чем вырастить кристалл из медного купороса, надо определиться с исходным материалом. Сахар, имеющийся в любом современном доме, отпадает не только из-за своей неограниченной съедобности (известны случаи экспериментального выращивания кристаллов из сахара учеными-энтузиастами даже в блокадном Ленинграде), но и потому, что кристаллы формируются крайне медленно.

Пожалуй, второе по доступности соединение — поваренная соль (NaCl), дающая полупрозрачные кристаллы почти идеальной кубической формы. Но гораздо быстрее растут кристаллы соединения, известного в обиходе как медный купорос. Да и выглядят они намного изящнее.

Что же такое медный купорос?

Что такое медный купорос? На этот вопрос любой химик ответит, что данное вещество (сульфат меди) представляет из себя белый (чаще, слегка сероватый из-за почти непреодолимого наличия примесей) кристаллический порошок с химической формулой CuSO4. Это крайне гигроскопичное соединение — практически из любой субстанции, содержащей легко отделяемую воду оно ее отнимает. Эта особенность определяет тот факт, что CuSO4 в нормальных условиях находится в том состоянии, которое все привыкли видеть в хозяйственных или садово-огороднических магазинах. Он имеет вид на удивление красивых кристаллов бирюзово-голубого цвета. Формула его при этом выглядит несколько иначе — CuSO4•5H2O.

Первый наивный опыт

Для получения кристаллов медного купороса соответствующего качества нужно приготовить его насыщенный раствор. Обратившись к справочникам, любой желающий обнаружит, что растворимость гидратированного купороса при 20°С составляет 35,6%. Это означает, что 100 мл воды физически не можетКупорос кристалл растворить более 35,6 г соли.

Таким образом, для изготовления 500 мл насыщенного раствора при нормальной комнатной температуре нужно всего 178 г медного купороса. Однако, этот предел легко преодолим. При повышении температуры растворимость в воде большинства солей увеличивается. Не является исключением и медный купорос. При нагревании растворимость CuSO4 постепенно экспоненциально повышается до порога в 65-70°С (такой показатель для обезвоженного медного купороса — приблизительно 1,3). Дальнейший нагрев становится не только бесполезным, но и, часто, губительным для будущего кристалла.

Простой расчет с помощью калькулятора или карандаша и бумаги показывает, что для приготовления 500 мл нагретого насыщенного раствора понадобится 270-300 г исходной соли. Залив горячей дистиллированной водой отмеренное заранее количество CuSO4 при тщательном помешивании, добиваемся максимального растворения соли. Водный раствор при этом имеет насыщенную синюю окраску. На дне, возможно, останется небольшое количество нерастворенного купороса. Его придется отфильтровать через неплотную фильтровальную бумагу, синтетическую гигроскопичную вату или несколько слоев марли.

Оставив отфильтрованный раствор на несколько часов при постоянной нормальной температуре, получаем «россыпь» красивых кристаллов из медного купороса довольно правильной формы. После дополнительной фильтрации и просушки кристаллы на некоторое время смогут занять свое достойное место в помещении.

Процесс выращивания кристаллов из медного купороса, естественно, можно ускорить. Для этого помещаем сосуд с раствором в холодильник. При этом жидкость остается в состоянии устойчивого равновесия. Для образования кристаллов нужен «толчок». Таким «толчком» для гипернасыщенного раствора купороса станет маленький кристаллик (затравка). При этом вокруг кристалла-затравки очень быстро образуются большие друзы маленьких кристаллов.

Дальнейшее развитие идеи

Если желательно вырастить нарядные бусы, достаточно опустить в насыщенный раствор хлопчатобумажную или шерстяную нить. Вокруг каждой ворсинки будет формироваться отдельный кристалл из медного купороса.

Если необходимо вырастить большой кристалл из медного Синий кристалл из медного купоросакупороса, придется поступить иначе. Сначала опять-таки необходим насыщенный раствор, но затравка привязывается к леске или синтетической нитке. Это нужно для того, чтобы не формировались мелкие побочные кристаллы. Затравка может быть выбрана из наиболее красивых по форме и цвету кристалликов, упомянутых в первом опыте. Он  не должен касаться дна и стенок сосуда. Раствор не должен быть замутненным или содержать мелкий осадок на дне. При постоянной температуре до размера 1 см кристалл вырастет за неделю. Удивительно красиво выглядят кристаллы медного купороса в 5-10 см. Такого результата можно достичь за 1-1,5 месяца. Нужно учитывать, что насыщенный раствор придется периодически доливать, тщательно наблюдая за ростом кристалла. В идеале кристалл будет выглядеть ровным, с четкими гранями, и иметь интенсивный синий цвет.

Для того чтобы кристалл медного купороса сохранялся долго (в обычных условиях кристаллы медного купороса быстро разрушаются), его рекомендуется покрыть защитным слоем бесцветного универсального клея (только не Cyanopan-а и его аналогов) или лака для ногтей. Можно также поместить выращенный кристалл в герметично закрытый стеклянный сосуд.