Химия и Химики № 1 2014. Выращивание кристаллов

Химия и Химики № 1 2014
Журнал Химиков-Энтузиастов

Выращивание кристаллов

Мартынов Максим
martinov_m_s_@mail.ru | https://ru.crystalls.info/Авторские_статьи/Мартынов_Максим

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Выращивание кристаллов - очень и очень интересное занятие. Причем заниматься им могут не только химики и физики, но даже четырехлетний ребенок (разумеется - под присмотром взрослых).

Если вы решили начать выращивать кристаллы, то вам понадобятся несколько вещей:

1. Вещество, из которого вы будете их выращивать. Это может быть любая соль, некоторые виды кислот и другие соединения. Приобрести их можно в химмаге, иногда в магазине для садоводства (минеральные удобрения, гербициды и др.), аптеке (с ограничениями и тоже далеко не все), а также попросить у учителя химии, знакомых химиков или пиротехников, либо заказать через интернет.

2. Немного свободного места в помещении. Желательно подальше от средств отопления, там, где нет перепадов температур и влажности. Температура должна быть комнатная!

3. Желание и терпение. Кристаллы не вырастут за один день и уж точно они не обойдутся без вашего участия. Если у вас есть желание выращивать кристаллы и терпение, тогда смело вперед!

1. Сульфат меди (II) [CuSO₄·5H₂O, медный купорос]

Несмотря на то, что написано много статей, посвященных выращиванию кристаллов именно медного купороса, без знания азов мы никак не обойдемся. Рассмотрим выращивание кристаллов на примере медного купороса.

Сульфат меди (II), он же медный купорос. Купить его можно в химмаге (если есть, то это наилучший вариант). Если в вашем городе нет химмага, то идем в магазин для садоводства и покупаем там. Он будет не такой чистый, но это некритично.

Перед покупкой проверьте упаковку и посмотрите на вещество (обычно на упаковке есть маленькая прозрачная полоска) - там должен быть ярко-синий порошок. Если есть крупные комки, да еще и зеленые - лучше зайдите в другой магазин: такой медный купорос хранился в условиях большой влажности и содержит много примесей. Из такого продукта вы просто замучаетесь выращивать кристаллы. Для сравнения. Так выглядит раствор более-менее чистого медного купороса:

Медный купорос - раствор сравнительно чистого вещества

А так выглядит раствор комковатого зеленого слежавшегося продукта, который подсовывают недобросовестные производители. Разница очевидна [K14].

Неизвестный продукт, который продают под названием "Медный купорос"

Итак, сульфат меди у нас есть. Теперь ищем емкость, в которой мы будем выращивать кристаллы. Подойдет любая стеклянная или (лучше) пластмассовая. К пластмассе кристаллы не так сильно прирастают, в отличие от стекла. Если посуда стеклянная, она должна быть только тонкостенной. Толстостенные экземпляры могут лопнуть от горячего раствора. Если у вас нет химической посуды - не беда, можно использовать хоть одноразовые стаканчики. Внимание - есть потом из этой посуды строго запрещено!!!

Затем мы берем емкость и насыпаем туда наш медный купорос. Сильно много не сыпьте, для первого раза грамм 70-100 с лихвой хватит. Заливаем его горячей водой (в идеале дистиллированной, но это совсем не обязательно).

Для выращивания кристаллов нам нужна затравка - маленький кристаллик, который и будет расти. Сколько затравок - столько получится и кристаллов. Для этого воды много не льем, постоянно перемешиваем раствор. Раствор должен быть насыщенным, - чтобы последняя порция вещества на дне емкости не растворялась. Фильтруем раствор горячим и ставим в прохладное место, крышкой не накрываем. На следующий день на дне емкости выпадает куча маленьких кристалликов. Отбираете несколько самых больших и ровных, либо тех, которые вам понравились. После этого раствор необходимо профильтровать.

Затравка и раствор у нас есть. Споласкиваем затравку под проточной водой (руками трогать ее нежелательно: во-первых, медный купорос не самое полезное вещество, а во-вторых, на ней останутся жировые следы от пальцев, и кристалл будет расти неправильной формы). После этого аккуратно помещаем затравку в емкость с остывшим и профильтрованным раствором. Можно положить ее на дно, но тогда кристалл будет расти только в длину и в ширину. Лучше подвесить ее на леску (если использовать нитку, то на нитке может нарасти куча мелких кристалликов, а на леске - нет), второй конец лески привязать к карандашу или другому подобному предмету и поместить кристалл в раствор. Отрегулировать длину лески так, чтобы затравка висела в середине раствора. Теперь кристаллик будет равномерно расти со всех сторон.

Емкость поместить в место, не поверженное влиянию перепадов температур, и накрыть листком бумаги (если использовать картон, то маленький кристалл будет расти несколько месяцев, с бумагой же - всего пару недель). Раз в одну-две недели фильтровать раствор от выпадающих кристалликов. В результате вырастают красивые голубовато-синие кристаллы, с гранями, по форме напоминающими параллелограмм.

Когда они вырастут подходящего размера, их можно вытащить, сполоснуть в проточной воде, протереть салфеткой и покрыть одним-двумя слоями прозрачного лака (хоть для ногтей). Теперь наш кристалл можно свободно брать в руки, мочить в воде, и ему ничего не будет - пару слоев лака вполне достаточно. Важный момент - кристаллы по-прежнему хрупкие. Так что аккуратнее с ними!

Фото моих кристаллов:

За месяц вырастает примерно 3-4 кристалла размером от 2 х 1 см до 4 х 3 см., хотя и не всегда. Все зависит от условий. Рассказывать много не буду, просто покажу.

Вот эта громадина выросла всего за три недели. Выращивали для конференции, посвященной кристаллам. Ожидали хоть небольшой кристалл, но все были просто поражены, увидев насколько он был огромным. Кристалл покрыли лаком, и сейчас он занял свое достойное место в кабинете химии.

Спустя примерно год после выращивания выяснилось еще немного нюансов.

Во-первых, факт того, будут расти монокристаллы или поликристаллы, зависит не только от положения затравки в растворе (на дне или на нитке), материала подвеса (леска, нить или волос), но и температуры раствора и чистоты вещества. При выращивании из горячего раствора (>35-40°С) будут расти в основном поликристаллы. Также из сульфата меди, купленного в магазине удобрений, растут чаще поликристаллы, чем моно. Я уже говорил о большом количестве примесей в нем, так что это еще один повод покупать сульфат меди в химмаге. Но если у вас нет химмага, не расстраивайтесь. Если один-два раза перекристаллизовать медный купорос, то его степень чистоты заметно повысится.

Во-вторых, если выращивать сульфат меди из смеси воды и этилового спирта, то рост происходит быстрее, но может слегка исказиться форма кристаллов. Если же добавить в него немного серной кислоты, то кристаллы будут расти более прозрачными и правильными.

В-третьих, если добавить в раствор сульфат калия, то кристаллы начнут изменять форму. Небольшая добавка слегка скругляет грани кристаллов, но с увеличением количества кристаллы все сильнее меняют форму и цвет - становятся более похожими на наклонные призмы и меняют цвет на более светлый.

Кристаллы медного купороса, которые выросли в присутствии сульфата калия

2. Хлорид натрия (NaCl, поваренная соль)

Перед тем, как переходить к выращиванию других веществ, потренируемся на кристаллах хлорида натрия. Он есть в каждом доме и если что - кристалл не очень жалко.

Для выращивания этого кристалла нам нужна поваренная соль. Лучше берите каменную - примеси хлорида калия делают хлорид натрия не таким "упрямым". Вот только фильтровать обязательно - вы будете сильно удивлены, когда увидите, что раствор будет очень мутным. Все из-за примесей, но как я уже сказал, примеси не всегда вредны.

Растворять его надо водой комнатной температуры - хлорид натрия почти так же растворим в холодной воде, как и в горячей, так что заморачиваться с горячей водой смысла нет.

Одна из особенностей хлорида натрия - его тяга к образованию поликристаллов. Т.е. очень редко вырастает один крупный кристалл, намного чаще выпадает куча мелких кристалликов, нарастающая друг на друга. Такие кристаллы еще более хрупкие, но по-своему красивы.

Однако, согласитесь - это же очень скучно - куча маленьких сросшихся белых кубиков микроскопического размера. Но можно разнообразить этот унылый вид, просто добавив в раствор любой пищевой краситель.

Почему мы не подкрашивали кристалл медного купороса? Не думаю, что он нуждается в дополнительной окраске. Да и ко всему прочему CuSO₄ мог прореагировать с красителем, и тогда бы кристалл вообще не вырос. А вот поваренная соль не реагирует с органикой, поэтому этот раствор вполне можно подкрасить.

Варианты окрашивания, комбинирования красителей и прочее зависят от вашей фантазии.

Пример окраски кристаллов хлорида натрия в моем исполнении:

Хлорид натрия - подкрашенные кристаллы

3. Хлорид калия (KCl)

Теперь химический "родственник" хлорида натрия - хлорид калия.

Купить его можно как и в химмаге (калий хлористый), так и в садоводческом магазине - одно из калиевых удобрений, наряду с сульфатом и нитратом калия.

Свойства хлорида натрия и хлорида калия похожи, но есть небольшие отличия. Во-первых, хлорид калия очень хорошо растворим в горячей воде, поэтому его раствор надо готовить горячим. А во-вторых, он практически всегда образует монокристаллы! Затравку можно вытаскивать из раствора, трогать руками - и кристалл все равно будет расти более-менее правильным. Для него опасны только скачки температуры, так что с этим раствором поаккуратнее, если на улице осень или начало весны, а также, если у вас проблемы с отоплением.

Кристаллы хлорида калия тоже имеют кубическую форму, но форма зачастую искажается, и кристалл вытягивается. Так что может вырасти как кубик, так и параллелепипед.

Кристаллы имеют большой размер (больше только "купоросный гигант"). Так что для начинающих он подходит лучше всего.

Ну, а вот и фото:

Хлорид калия

4. Сульфат железа (II) [FeSO₄·7H₂O, железный купорос]

Сульфат железа - очень интересная соль. Интересна она не своими свойствами - это всего лишь типичный сульфат элемента побочной подгруппы. Для нас он интересен своими кристаллами.

Но чтобы вырастить кристаллы сульфата железа (II), необходимо его купить или получить. Его можно купить в химмаге (железо II сернокислое), либо в садоводческом магазине - но там его почти не найти. Что же делать? "Получать!"- ответят химики. Для получения сульфата железа (II) не надо практически никаких знаний по химии, кроме знания техники безопасности при работе с реактивами.

Берем ненужное железо (деталь, гвоздь, все, что угодно). Советую брать трансформаторное железо - чище в домашних условиях не найдете. Нет и этого? Не беда, подойдет любой источник - гвозди, проволока, сталь. Не легированная, ни в коем случае! Примесей будет выше крыши.

1 способ получения. Реакция между стальной деталью (к примеру) и медным купоросом (вы уже знаете, что это такое).

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu↓

Растворяем медный купорос в воде (для ускорения реакции - в горячей), быстро фильтруем, пока не остыл раствор, и помещаем в него деталь. Сразу же на поверхности детали начнется выделение красного налета меди. Ждем до завершения реакции (чем больше компонентов, тем больше в итоге FeSO₄ и Cu, но дольше идет реакция), аккуратно вытаскиваем деталь из раствора, раствор фильтруем и получаем готовый раствор сульфата железа (II).

Плюс реакции - побочный продукт - медь. Ее можно высушить и она будет первым звеном в вашей коллекции химических элементов (если это вам действительно надо). Или залить серной кислотой и оставить в теплом месте при доступе воздуха - получится опять медный купорос (только очень медленно).

Минус - может остаться небольшая примесь сульфата меди, что в конечном итоге плохо повлияет на рост кристалла. Также в раствор могут перейти примеси из детали (если железо трансформаторное - это, например, никель).

2 способ получения. Реакция между стальной деталью и серной кислотой.

H₂SO₄ + Fe = FeSO₄ + H_{2 (газ)}↑

Серную кислоту легко достать - зайти в любой автомагазин и купить электролит для аккумуляторов - чистая 33% серная кислота.

Плюсы - можно собрать водород и тоже начать собирать коллекцию химических элементов. Ладно, шучу. Гораздо важнее то, что примеси вроде никеля останутся в виде осадка.

Минусы - пузырьки водорода лопаются и брызги раствора могут оказаться на мебели и прочих вещах. Проводить реакцию лучше на улице или хотя бы защитить место ее проведения с помощью полиэтилена или куска старой клеенки.

Я предпочитаю второй способ, так как закрыть место с емкостью можно за пару минут, да и серная кислота намного дешевле медного купороса. (1л H₂SO₄ = 45 руб, а 150гр (пол-литра насыщенного раствора) CuSO₄ - 120 руб.).

Вдобавок, небольшая добавка серной кислоты положительно влияет на рост кристаллов FeSO₄. Так что я рекомендую второй способ (но отнеситесь аккуратно к работе с серной кислотой - это не игрушки).

В итоге мы получаем прозрачный зеленоватый раствор железного купороса. Из него вырастают кристаллы очень интересной формы и красивого светло-зеленого цвета.

Один интересный и важный момент. У сульфата железа есть несколько кристаллогидратов, т.е. при разных условиях из одного и того же раствора могут вырасти совершенно разные кристаллы с разным количеством заключенной в них воды.

Первые кристаллы выросли в растворе серной кислоты (примерно 45%-ой), это 6 или 4-водный кристаллогидрат.

Выращивая очередную часть кристаллов, уменьшил концентрацию кислоты примерно до 10-15% . В результате выросли кристаллы совершенно другого цвета и формы (7-водный кристаллогидрат).

Можете сравнить:

Сульфат железа (II):
6 или 4-водный	7-водный

Разница на лицо. В первом случае выросли светло-зеленые монокристаллы, а во втором - салатовые поликристаллы. Первые без лака сохраняются и по сей день, вторые не выдержали и двух недель без лака, с лаком же - два месяца.

Если же растить совсем без кислоты, то сульфат железа (II) быстро окисляется и гидролизуется, выпадает осадок нерастворимых основных сульфатов железа (III). Увы, соли двухвалентного железа окисляются воздухом даже в кислом растворе. Чтобы этого избежать, можно добавить на дно емкости немного железных стружек и еще кислоты [для восстановления железа (III) в железо (II)].

Точно так же выпадает осадок, если выращивать кристаллы железного купороса из горячего раствора при любой концентрации кислоты [K6].

Ну и долгожданные фотографии:

Сульфат железа (II) [FeSO₄·7H₂O, железный купорос]

5. Сульфат никеля (NiSO₄·7H₂O, никелевый купорос)

Из-за схожести свойств железа и никеля, свойства их сульфатов тоже очень похожи, но различия есть, причем довольно существенные [K16].

Во-первых, сульфат никеля невозможно получить растворением никеля в серной кислоте - либо замучаетесь ждать, либо реакция вообще не пройдет - никель довольно пассивен по отношению к кислотам. Кусочек проволочки длиной 1 см и толщиной 0.08 мм растворяется двое суток в кипящей разбавленной серной кислоте, с концентрированной кислотой или под анодным током он вообще не будет реагировать.

Поэтому проще и лучше купить его в химмаге (никель сернокислый). Но если у вас нет химмага, то придется извращаться. Собственно, как я его и получал.

Никель плохо реагирует со многими кислотами, а тем более с сильными окислителями. Но он с легкостью реагирует с соляной кислотой (HCl). Из-за политики нашего государства эту кислоту нигде толком не купить, кроме химмага или интернет-магазина. Однако, есть два выхода из этой ситуации.

1 способ. Можно получить HCl. Для этого нам понадобится серная кислота (если это электролит для аккумуляторов - его надо немного выпарить, так как нам нужна концентрированная кислота [K15]). Выпаривать электролит и получать соляную кислоту нужно очень осторожно - отнеситесь к этому серьезно, при попадании конц. кислот на кожу появятся сильные ожоги, одежду прожигает насквозь!!! Так что советую делать это вне помещения, строго следуя правилам безопасности.

Реакция идет по уравнению:

H₂SO₄ + 2NaCl = Na₂SO₄ + 2HCl↑

Емкость должна плотно закрываться, желательно чтобы она была из тонкостенного стекла. Так же нам понадобится газоотвод - крышка со стеклянной или пластмассовой трубочкой. В емкость засыпаем хлорид натрия, ставим на водяную баню (в емкость с горячей водой, которая постоянно нагревается, например, на газовой горелке). Хотя можно обойтись и без водяной бани и нагревать саму колбу, но это довольно опасно, да и реакция пройдет неравномерно.

Когда водяная баня нагреется, добавляем в емкость с NaCl концентрированную серную кислоту, затем быстро закрываем емкость крышкой, а конец газоотводной трубки помещаем в герметичную колбу с холодной водой. (Трубка не должна касаться воды, а емкость должна быть наполнена только на половину, желательно меньше). В колбе с реагентами начнется довольно бурное выделение газа, который полностью будет поглощаться холодной водой. В конце реакции надо снять колбу с водяной бани, а из второй колбы вытащить трубку и герметично закрыть. Теперь у нас есть HCl, причем, если серная кислота была достаточной концентрации, и воды было не слишком много, то она будет концентрированной.

2 способ. Он не такой опасный, как первый, и служит для быстрой замены HCl, если нет времени или возможности ее получить. Просто смешайте серную кислоту (не концентрированную) и поваренную соль - быстрая замена соляной кислоты. Причем выделение газа довольно слабое, но с растворе HCl присутствовать будет в достаточном количестве.

Ну ладно, соляная кислота у нас есть. А что же никель?

В качестве источника никеля подойдет спираль из нихрома, аноды из радиоламп (хотя именно с анодами заморачиваться не стоит), никелированные детали. Из всего этого предпочтительнее нихром, и хотя в его составе присутствует хром, реагировать он практически не будет.

Реакция идет по следующей схеме:

Ni + 2HCl = NiCl₂ + H₂↑

Реакция все равно будет идти довольно медленно. Но ее можно значительно ускорить! Необходимо лишь найти источник тока (зарядное устройство или вроде того). Подключаем положительный полюс (+) к нихрому, а отрицательный (-) к любому электроду, хотя желательно угольному или (если его нет) стальному. Подключаем наш источник тока в сеть и наблюдаем выделение Cl₂ на нихроме и H₂ на угольном электроде. (Минус этого способа - анод - т.е. нихром - быстрее всего растворяется на границе раздела раствора и воздуха. В конченом итоге он может просто развалиться на две половинки. Но здесь ничего не поделаешь, если только не замазать эту границу чем-нибудь инертным к соляной кислоте, например полимерным клеем или силиконом).

Затем фильтруем раствор. Если вам не сильно важна чистота получившейся смеси, можете добавить в раствор серной кислоты и пропустить следующий шаг - кристаллы будут расти и так. И это будут именно кристаллы сульфата никеля, а не хлорида, так как при длительном контакте NiCl₂ и H₂SO₄ будет опять образовываться и улетучиваться соляная кислота.

Но если чистота кристаллов вам важна, придется перевести хлорид никеля в сульфат другим методом.

Добавляем к раствору пищевую соду (NaHCO₃, гидрокарбонат натрия) или карбонат натрия (Na₂CO₃), разницы никакой.

Реагенты добавлять маленькими порциями, ожидая окончания предыдущей реакции. Раствор сильно пенится из-за выделения углекислого газа.

В первом случае реакция пойдет так:

2NiCl₂ + 4NaHCO₃ = NiCO₃·Ni(OH)₂↓ + 4NaCl + 3CO₂↑ + H₂O

Во втором:

2NiCl₂ + H₂O + 2Na₂CO₃ = NiCO₃·Ni(OH)₂↓ + 4NaCl + CO₂↑ [K1]

В итоге получаем осадок основного карбоната никеля xNiCO₃·yNi(OH)₂. Чтобы перевести его в сульфат надо лишь добавить серной кислоты

NiCO₃·Ni(OH)₂ + 2H₂SO₄ = 2NiSO₄ + CO₂↑ + 3H₂O

Мы получили раствор сульфата никеля. Он темно-зеленого цвета. Кристаллы почти такой же формы, как и у сульфата железа, но цвет у них ярко-изумрудный.

Сульфат никеля

6. Ацетат меди (II) [Cu(CH₃COO)₂·H₂O, уксуснокислая медь]

Ацетат меди (II) тоже не самое доступное вещество, но его получить не так уж и сложно.

Для начала берем медный купорос, растворяем в достаточно горячей воде и фильтруем раствор. Много сульфата меди брать не надо! Ацетат меди не очень хорошо растворим в воде.

Затем нам понадобится либо гидроксид натрия NaOH либо обычная пищевая сода NaHCO₃.

1. Где взять пищевую соду вы наверняка знаете. А вот где достать гидроксид натрия?

Думаю получать его нет смысла, вещество простое, а мороки будет много. Лучше купите его в химмаге или в хозяйственном магазине - средство "Крот". Берите лучше в виде порошка - там меньше примесей. Если вы нашли только в виде раствора (а тем более желтого цвета) - не берите, лучше используйте соду.

(В средстве "Крот" в виде раствора намного больше примесей, чем в этом же средстве в виде порошка. Ладно бы это были неорганические соединения, но ведь туда добавляют ПАВ, а после реакции с ними раствор очень сильно воняет. Хотя и порошок тоже хорош, но его можно прокалить и тогда весь наполнитель просто выгорит.)

С гидроксидом натрия реакция пойдет по схеме [K4]:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Выпадает голубой осадок гидроксида меди (II). Раствор сливаем, промываем осадок несколько раз горячей водой, сливаем воду. Добавляем уксусной кислоты:

2CH₃COOH + Cu(OH)₂ = Cu(CH₃COO)₂ + 2H₂O

2. Можно не заморачиваться с поиском гидроксида натрия и осуществить реакцию с помощью обычной пищевой соды NaHCO₃. Соду добавлять маленькими порциями, каждый раз ожидая окончания реакции. Раствор сильно пенится из-за выделения углекислого газа:

4NaHCO₃ + 2CuSO₄ = Cu₂CO₃(OH)₂↓ + 2Na₂SO₄ + 3CO₂↑ + H₂O

Здесь тоже выпадет осадок, но уже сине-зеленого цвета (если точнее, малахитового). Его тоже хорошенько промываем горячей водой, а затем добавляем уксусную кислоту и немного воды (ацетата меди образуется настолько много, что он не до конца растворяется) [K2]:

Cu₂CO₃(OH)₂ + 4CH₃COOH = 2Cu(CH₃COO)₂ + CO₂↑ + 3H₂O

Получившийся раствор фильтруем. Мы получили темно-зеленый, почти черный раствор ацетата меди (II).

Если вы купили эту соль, то растворять надо в холодной воде, так как растворимость низкая.

Затем ставим емкость с раствором с прохладное место, накрываем бумагой и ждем.

После нескольких месяцев выращивания выяснилось, что чистый ацетат меди черно-синего цвета, а не черно-зеленого. Последний получается из-за примесей, содержащихся в медном купоросе из магазина удобрений. Скорее всего, это железо. Если несколько раз перекристаллизовать купорос, а только потом получать ацетат меди, то цвет будет другим и раствор гораздо меньше пахнет уксусом (т.к. ацетат железа (II) окисляется с образованием основного ацетата железа (III) и уксусной кислоты).

Также чистый ацетат меди растет гораздо правильнее и практически не образует поликристаллов.

К сожалению, эти кристаллы также выветриваются. Довольно слабо, но если оставить кристаллы на неделю-две без лака, то это станет гораздо заметнее (более светлые участки на кристаллах и мутная поверхность). Так что лучше их все-таки покрыть лаком.

Кристаллы ацетата меди лучше выращивать осенью или в середине зимы, чтобы не было резких перепадов температур, иначе сильно пострадает их форма. У меня за день резко похолодало, скачки температуры были в течение недели. Начал фильтровывать раствор - а там все кристаллы стали шершавыми и сильно потрескались. Так что будьте внимательней! И еще - эти кристаллы невероятно хрупкие. Но, бесспорно, очень красивые.

Ацетат меди (II) [Cu(CH₃COO)₂·H₂O, уксуснокислая медь]

7. Сульфат алюминия-аммония [AlNH₄(SO₄)₂·12H₂O, алюмоаммонийные квасцы]

Квасцы - мои любимые кристаллы. А ведь это не одно вещество, а группа соединений, сходных по строению и свойствам. К ним и принадлежат алюмоаммонийные квасцы.

Сульфат алюминия-аммония - больше известный под названием алюмоаммонийных квасцов - можно купить в химмаге, в аптеке как кристалл-дезодорант или как средство для остановки кровотечения (жженые квасцы, но растворимость у них плохая [K5]), а также на рынке как средство от порезов. А можно и приготовить самому.

Понадобится уже привычная для нас серная кислота, алюминий (размер частиц лучше поменьше, но не порошок) и гидроксид аммония (NH₃·H₂O, нашатырный спирт - его можно взять в аптеке).

Для начала готовим раствор сульфата алюминия. Наливаем серную кислоту в емкость, нагреваем и добавляем туда алюминий. Как я уже сказал, брать лучше в измельченном виде, но не порошок. Порошок сильно окислен на поверхности, поэтому реакция почти не пойдет. А вот стружка растворяться будет.

2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

Советую запастись терпением, я, например, ждал несколько дней, пока алюминий прореагирует полностью. После реакции раствор фильтруем.

Затем берем серную кислоту и нашатырный спирт. Для литра раствора алюмоаммонийных квасцов понадобится две баночки по 100 мл. Реакцию проводить на улице! Аммиак сильно раздражает органы дыхания и глаза! Наливаем нашатырный спирт в емкость и медленно добавляем серную кислоту. Осторожно, раствор сильно нагревается и может закипеть!

H₂SO₄ + 2(NH₃·H₂O) = (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O

Заканчивайте приливать кислоту, когда почувствуете, что раствор перестал нагреваться.

Затем берем оба раствора - сульфата алюминия и сульфата аммония - нагреваем почти до кипения и сливаем растворы в одну емкость. После остывания профильтровать и поставить в прохладное место.

В итоге вырастают крупные прозрачные и бесцветные кристаллы интересной формы (октаэдр, если растить на дне, то форма немного искажается). Кристаллы растут довольно быстро, на выращивание самого большого из этих кристаллов понадобилось всего три недели.

Сульфат алюминия-аммония (алюмоаммонийные квасцы)

8. Сульфат калия-алюминия [KAl(SO₄)₂·12H₂O, алюмокалиевые квасцы]

Алюмокалиевые квасцы - прозрачные и бесцветные кристаллы (в сети есть немало фотографий фиолетовых кристаллов алюмокалиевых квасцов, такой цвет обусловлен добавкой хромокалиевых квасцов - именно они придают кристаллу более красивый вид).

Как всегда, их можно купить, а можно и получить. Для их получения нам понадобятся сульфат алюминия (его вы уже умеете делать) и сульфат калия.

Сульфат калия можно купить в садоводческом магазине - одно из калиевых удобрений. Его чистота оставляет ожидать лучшего, но нам в самый раз.

Конечно, можно и получить сульфат калия, если у вас есть серная кислота и гидроксид (KOH) либо карбонат (K₂CO₃) или гидрокарбонат (KHCO₃) калия. Но у меня нет ни одной из этих солей калия, так что этот пункт я не рассматриваю.

Для получения алюмокалиевых квасцов нужно нагреть до кипения сульфат алюминия и сульфат калия и слить их в одну емкость, остудить и профильтровать раствор.

Растут довольно быстро, эти выросли примерно за 3 недели. Но вот последний вырос из горячего раствора, причем на нижней части воронки - поставил на ночь фильтроваться горячий раствор, а утром уже висел выросший кристалл. Вот как иногда бывает.

Сульфат калия-алюминия [KAl(SO4)2·12H2O, алюмокалиевые квасцы]

Сульфат калия-алюминия [KAl(SO₄)₂·12H₂O, алюмокалиевые квасцы]

При добавлении буры форма кристаллов меняется на кубооктаэдр либо куб (чем больше концентрация буры, тем ближе к кубу). Причем сама бура в кристаллы не входит, а только меняет их форму, со временем ее концентрация повышается, и форма все сильнее меняется:

Алюмокалиевыеные квасцы, которые выросли в присутствии буры

Кристаллы хранятся неплохо, но покрывать лаком надо, иначе могут мутнеть или выветриваться. Без лака стали выветриваться примерно через 2-3 месяца, с лаком держаться больше полугода.

9. Сульфат аммония-железа (III) [NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O, железоаммонийные квасцы]

Как и все квасцы, имеет форму октаэдра. Цвет - от бесцветного до светло-розового и сиреневого. С чем связано такое отличие в окраске, неизвестно - примеси, а может и условия получения и выращивания.

Метод получения железоаммонийных квасцов аналогичен - смешать горячие растворы сульфата аммония и сульфата железа (III) (1 способ). Сульфат аммония мы уже умеем получать. Сульфат железа (III) получается при окислении раствора сульфата железа (II) перекисью водорода (с обязательной добавкой серной кислоты, иначе выпадет осадок).

Есть и немного другой путь получения. Смешать сульфат аммония и сульфат железа (II), добавить немного серной кислоты и только потом добавлять перекись (2 способ).

Я получал именно 2 методом, но у него довольно малый выход конечного продукта. Зато высокая чистота получившихся квасцови гидролиз идет гораздо медленней.

А вот и фотки:

Сульфат аммония-железа (III) [NH4Fe(SO4)2·12H2O, железоаммонийные квасцы]

Сульфат аммония-железа (III) [NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O, железоаммонийные квасцы]

Последняя фотография - через месяц после роста. Кристаллы мало того, что стали желто-коричневыми сами, так еще и покрылись желтым налетом основных солей. Удаление налета не помогает, пожелтение начинается опять. Вот такие упрямые соли железа, не хотят сохраняться.

Небольшое предупреждение - никогда не нагревайте повторно раствор, а уж тем более до кипения. У меня оказался избыток сульфата железа (III) (делал во второй раз, уже по первому способу), из-за чего раствор был желтым и кристаллы почти не росли, только маленькие с искаженной формой. Нагрел раствор, добавил туда сульфата аммония - и тут все мгновенно выпало в осадок, который ничем не растворить.

Позже я нашел третий способ получения железоаммонийных квасцов.

Берем аммиачную селитру и растворяем ее в серной кислоте, можно просто сыпать селитру прямо в электролит. Растворять нужно при небольшом подогреве, т.к. нитрат аммония при растворении сильно охлаждает раствор. Затем берем что-то железное (например, гвозди) и опускаем в раствор. Желательно делать это на улице, т.к. выделяется диоксид азота, газ оранжевого цвета с сильным неприятным запахом. Но его выделение будет достаточно медленным, так что обычно достаточно просто накрыть емкость с реагентами. Когда реакция прекратится (у меня она шла около 2-3 дней), фильтруем раствор.

Третий способ очень сильно помогает росту кристаллов. Если из квасцов, полученных первыми двумя способами, очень тяжело вырастить сколько-нибудь нормальный кристалл (часто выпадает осадок гидроксосульфата железа (III), кристаллы растут плохо и получаются желтыми, а не слабо-розовыми), то данным способом можно получить кристалл гораздо больших размеров и значительно быстрее.

10. Сульфат хрома(III)-калия [KCr(SO₄)₂·12H₂O, хромокалиевые квасцы]

Хромокалиевые квасцы - пожалуй, самые красивые из квасцов. Темно-фиолетовые, почти черные октаэдры - так и хочется их вырастить самому!

Хромокалиевые квасцы можно купить в химмаге. И больше нигде - у них почти нет применения, кроме разве что дубления кож. Поэтому если химмага нет, получаем их сами.

Для этого нам понадобятся сульфат калия (см выше) и сульфат хрома. Сульфат хрома можно купить в химмаге. Для получения хромокалиевых квасцов нагреем растворы этих сульфатов до кипения и сольем в один сосуд, затем остудим и профильтруем. У нас готов раствор хромокалиевых квасцов [K17].

Также их можно получить реакцией дихромата калия, серной кислоты и любого подходящего восстановителя (спирта, глюкозы, сернистого газа, сульфита или сульфида калия и т.д.).

А теперь любуемся этой красотой:

Сульфат хрома(III)-калия [KCr(SO4)2·12H2O , хромокалиевые квасцы]

Сульфат хрома(III)-калия [KCr(SO₄)₂·12H₂O, хромокалиевые квасцы]

К сожалению, сохраняются они плохо, выветриваются даже под слоем лака. Поэтому хранить их надо в масле или растворителе (можно использовать вазелиновое масло из аптеки, оно прозрачное). Есть еще вариант, так как квасцы изоморфны - т.е. имеют одинаковую кристаллическую решетку, то можно опустить кристалл хромокалиевых квасцов в раствор алюмокалиевых, причем кристалл не растворится, а будет продолжать расти, но слой будет уже прозрачный. Фактически, мы покрываем их слоем алюмокалиевых квасцов, которые сохраняются намного лучше. Так можно делать с любыми квасцами, получая кристалл в кристалле.

11. Сульфат аммония-железа (II) [(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, соль Мора]

Соль Мора - двойной сульфат железа и аммония. Порядок получения такой же, как и для железоаммонийных квасцов, только ничего окислять не надо - просто смешать горячие растворы сульфата аммония и сульфата железа (II).

Монокристаллы похожи на сульфат железа, но срастаясь, кристаллы образуют изумительные по красоте поликристаллы. Интересно то, что загрязненная соль Мора (с избытком одного из сульфатов либо другими примесями) растет исключительно поликристаллами, а чистая - исключительно монокристаллами.

Кристаллы растут по времени примерно как сульфат железа (II), причем не так сильно окисляются. Только иногда немного выветриваются, если не покрывать их лаком. Но все же, желательно покрыть, так как со временем кристаллы могут желтеть. Ничего больше о них сказать не могу, так что просто любуемся красотой:

11. Сульфат аммония-железа (II) [(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O, соль Мора]

Сульфат аммония-железа (II) [(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O, соль Мора]

12. Сульфат марганца (MnSO₄·5H₂O, марганцевый купорос)

Розовые или светло-розовые кристаллы, по форме могут быть как плоские параллелограммы с острыми углами (почти как кристаллы медного купороса, только плоские), так и ромбоэдры (призма с основанием в виде ромба).

С получением сульфатом марганца вышла целая история.

Первоначально его получение и не планировалось, собирался получить марганцовку (в аптеке больше не продают - прекурсор). Был довольно странный путь ее получения - сплавление оксида марганца (IV) с гидроксидом калия, последующее растворение плава в перекиси [K7] и диспропорционирование манганата калия до марганцовки и того же оксида марганца (IV).

Но этот план не удался: KOH было мало, да и сплавление получилось только частично. А при растворении что-то пошло не так и раствор даже не окрасился.

Оксид марганца пролежал около недели, пока не появилась мысль получить из него сульфат.

Методика довольно проста. Покупаем в магазине одну-две большие щелочные батарейки, расковыриваем, достаем черную массу оттуда, хорошенько промываем ее кипятком несколько раз (она сильно мажется, фильтровальной бумаги уйдет много), лучше дополнительно ее прокалить. Это оксид марганца (IV) MnO₂. Затем добавляем в него горячую соляную кислоту (можно обойтись смесью серной кислоты и поваренной соли, это не критично) [K8].

Происходит реакция:

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O

Внимание: проводить эту реакцию только на улице! Выделяется настолько много газообразного хлора, что ни одна вытяжка не успевает справиться. А делать такое дома даже и не думайте, это крайне опасно!

Дать отстояться день-два, чтобы осел непрореагировавший оксид марганца. Отфильтровываем осадок и переводим хлорид марганца в карбонат (строго говоря, образуется гидроксокарбонат, но это не так важно) с помощью обычной соды [K19]:

2NaHCO₃ + MnCl₂ = MnCO₃↓ + 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

И затем в сульфат с помощью серной кислоты:

MnCO₃ + H₂SO₄ = MnSO₄ + CO₂↑ + H₂O

В итоге у нас есть раствор сульфата марганца, правда сильно загрязненного. Можно очистить его двойной или тройной перекристаллизацией.

У меня кристаллы до очистки были такими:

Сульфат марганца (MnSO4·5H2O, марганцевый купорос)

Сульфат марганца (MnSO₄·5H₂O, марганцевый купорос)

А это кристаллы уже после перекристаллизации.

Почти такое же влияние на цвет и форму кристаллов оказывает концентрация кислоты и температура выращивания.

Хранятся эти кристаллы плохо, даже под слоем лака быстро выветриваются. Кристалл покрывается белым налетом за пару дней, за неделю-две рассыпается в порошок.

Если добавить в раствор сульфат калия, то кристаллы не будут выветриваться, но посветлеют и резко изменят форму - станут наклонными призмами с основанием в виде сплющенного шестиугольника:

Кристаллы сульфата марганца, которые выросли в присутствии сульфата калия

13. Сульфат цинка (ZnSO₄·7H₂O, цинковый купорос)

Бесцветные прозрачные кристаллы, форма - призма с основанием в виде прямоугольника с равносторонними треугольниками на концах.

Получение довольно простое - реакция между металлическим цинком и серной кислотой:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑

Цинк можно извлечь из марганец-цинковых батареек, из которых мы уже извлекли оксид марганца. Раньше из цинка делали стакан-оболочку (солевые марганец-цинковые батарейки, которые сейчас встречаются крайне редко). В современных - щелочных элементах стаканчик делают из железа, внутри стаканчика находится цинковый стержень и диоксид марганца, пропитанный KOH.

Как бы то ни было, цинк нужно извлечь, промыть и растворить в серной кислоте.

Есть вероятность, что кристалл расти не будут (примесь сульфата меди или железа). Если кристаллы не растут, а на поверхности просто образуется корка вещества, то добавляем немного серной кислоты и выносим на холод - должны начать выпадать. Если этого не произошло (как это было у меня), то берем блок питания и те два стержня (или остатки стаканчика), подключаем их к блоку питания и включаем в сеть на пару часов. Медь или железо выделятся на электродах, а сульфат цинка начнет расти нормально.

Вырастают обычно поликристаллы, но могут и моно. Выветриваются, хранятся плохо, хотя и лучше, чем сульфат марганца. Довольно хрупкие.

Сульфат цинка (ZnSO4·7H2O, цинковый купорос)

Сульфат цинка (ZnSO₄·7H₂O, цинковый купорос)

14. Сульфат натрия (Na₂SO₄·10H₂O, глауберова соль, мирабилит)

Бесцветные прозрачные кристаллы. Интересно то, что сульфат натрия в зависимости от условий роста образует кристаллы совершенно разных геометрических форм. Причем количество форм его кристаллов довольно большое: снежинки (>70-80°С), иглы (>40-50°С), шестиугольник и октаэдр (комнатная температура), призмы (<10°С).

Такое разнообразие не случайно: дело в том, что выше 32.384 °C декагидрат сульфата натрия Na₂SO₄·10H₂O переходит в безводную соль Na₂SO₄. Разумеется, кристаллогидрат и безводная соль образуют кристаллы с разной структурой, а, следовательно, - разной геометрической формой.

Получение сульфата натрия просто, как дважды два - реакция между содой и серной кислотой (последней возьмите чуть больше: это повлияет в лучшую сторону на рост кристаллов).

А теперь фотки (только призматические кристаллы, росли при 10°С):

Сульфат натрия (Na2SO4·10H2O), глауберова соль, мирабилит

Сульфат натрия (Na₂SO₄·10H₂O), глауберова соль, мирабилит

Хранится так же, как и сульфат марганца - отвратительно. Мгновенное выветривание, не сохраняется под лаком.

Сохранить кристаллы удается разве что с небольшим количеством раствора в герметичной емкости (перепады температуры чреваты: растворимость увеличится - и кристалла нет).

15. Иодид натрия (NaI)

Бесцветные прозрачные кристаллы. Как и сульфат натрия образует кристаллы различной формы: может расти кубами, параллелепипедами (комнатная температура) и призмами (резкое охлаждение раствора до 0-5 градусов).

Получение довольно необычное - реакция гидроксида натрия, йода и перекиси водорода.

Итак, нам понадобятся аптечный раствор йода, кислота, перекись и средство "Крот" из хозяйственного магазина. Вместо перекиси можно просто кинуть пару таблеток гидроперита, иначе раствор получается сильно разбавленный.

Сначала выделим иод из настойки. Аптечная настойка представляет собой раствор иода в водном растворе иодида калия. Чтобы выделить из раствора иод, окисляют иодид калия перекисью в присутствии кислоты (лучше - разбавленной серной, но можно добавить хотя бы уксусную), затем раствор разбавляют в несколько раз водой. Осадок иода фильтруют и используют для получения иодида натрия.

Берем иод, средство "Крот" (едкий натр) и перекись. Просто смешиваем все компоненты. Желательно йод добавлять в самую последнюю очередь маленькими порциями, а "Крот" нагреть до 50-60°С.

2NaOH + I₂ + H₂O₂ = 2NaI + O₂↑ + 2H₂O

Получили иодид натрия, правда, загрязненный. Очистить можно опять же кристаллизацией.

Фотографии:

Иодид натрия (NaI)

Эти кристаллы выращены резким охлаждением до 0 градусов. Выветриваются, хотя и слабее, чем сульфат. При хранении может темнеть из-за выделения йода на поверхности [K10].

16. Ацетат железа (II) [Fe(CH₃COO)₂, уксуснокислое железо]

Одни из самых капризных и сложных в получении кристаллов. Бесцветные прозрачные кристаллы с призматической или треугольной формой.

Получение соли описано ниже [K11].

К сульфату железа (II) добавляем соду, выпадает осадок гидроксокарбоната железа (II) [все аналогично получению ацетата меди]:

4NaHCO₃ + 2FeSO₄ = Fe₂CO₃(OH)₂ ↓ + 2Na₂SO₄ + 3CO₂ ↑ + H₂O

Осадок промывают и добавляют уксусной кислоты до прекращения выделения газа:

Fe₂CO₃(OH)₂ + 4CH₃COOH = 2Fe(CH₃COO)₂ + CO₂ ↑ + 3H₂O

Уксусной кислоты добавить больше необходимого, чтобы гидролиз не начался сразу. Далее добавляем серной кислоты и ставим в морозильную камеру в герметичной емкости. Температура должна быть около -7..-10 градусов, иначе кристаллы окислятся. После выпадения их нужно вытащить из емкости, промыть ледяной водой и сразу же покрыть лаком, иначе мгновенное выветривание и окисление. Я не шучу, кристаллы прямо на глазах белеют, через пару часов без лака - один порошок.

Если хоть одно из этих условий не выполнено, то ацетат железа (II) быстро окисляется кислородом воздуха до основного ацетата железа (III) [с одновременным гидролизом]. Образуется красная нерастворимая пленка, которая затем оседает на дно и засоряет раствор. И ничего не вырастет.

Вот фотографии тех, что смогли продержаться дольше остальных:

Ацетат железа (II) [Fe(CH3COO)2, уксуснокислое железо]

Ацетат железа (II) [Fe(CH₃COO)₂, уксуснокислое железо]

Через месяц они окончательно превратились в порошок, став белой пылью в оболочке из лака. Так что если вы собрались получать ацетат железа (II), то о его хранении даже и не думайте.

17. Дигидрофосфат аммония [NH₄(H₂PO₄), ADP]

Бесцветные прозрачные кристаллы в форме обелиска (четырехгранный карандаш или параллелепипед с пирамидами на концах). Монокристаллы не слишком примечательны.

Но вот поликристаллы просто восхитительны, похожи на друзы горного хрусталя или кристаллы гипса из мексиканской Пещеры кристаллов (Cueva de los Cristales).

Получение рассматривать не буду, так как покупал в магазине, удобрение называется "Аммофос". Также основное вещество в наборах по выращиванию кристаллов, наряду с дигидрофосфатом калия.

Можно конечно получать обменной реакцией между "Двойным суперфосфатом" (дигидрофосфат кальция) и сульфатом/карбонатом аммония, но вещество будет очень грязным, да и выход оставляет желать лучшего [K12].

Просто любуемся красотой:

Дигидрофосфат аммония [NH₄(H₂PO₄), ADP]

18. Фосфат калия (K₃PO₄)

Бесцветные, прозрачные кристаллы с очень интересной формой - гексагональная бипирамида (две пирамиды с общим шестиугольным основанием). Отдаленно напоминает бриллиант.

Получение - реакция между удобрением "Суперфосфат" (дигидрофосфат кальция) и сульфатом/карбонатом калия:

Ca(H₂PO₄)₂ + K₂SO₄ = 2KH₂PO₄ + CaSO₄ ↓

либо

Ca(H₂PO₄)₂ + K₂CO₃ = 2KH₂PO₄ + CaCO₃ ↓

Вторая реакция предпочтительнее: карбонат кальция значительно хуже растворим в воде, чем сульфат (растворимость сульфата кальция в воде довольно существенна). Плюс сульфат разбухает в воде и застывает, так что фильтровать его - то еще "удовольствие".

В обоих случаях выпадает осадок. Отфильтровываем его и отбрасываем.

Затем добавляем карбонат калия до прекращения выделения газа.

KH₂PO₄ + K₂CO₃ = K₃PO₄ + H₂O + CO₂↑

Еще раз фильтруем, оставляем в емкости и ждем.

Растворимость у фосфата калия не очень, так что воды лучше добавлять побольше. Растет он тоже довольно долго, но он настолько красив, что не обращаешь на это внимания.

Что ж, фотографии в студию:

Фосфат калия (K₃PO₄)

Просто красота, не правда ли?

Хранится хорошо, без лака практически не мутнеет, с лаком не изменяется совсем. Что ж, это не хлориды или сульфаты, которые достаточно трудно сохранить.

19. Тетраборат натрия (Na₂B₄O₇·10H₂O, бура)

Тетраборат натрия можно приобрести в химмаге, аптеке (бура) или получить из борной кислоты (H₃BO₃) и пищевой соды (NaHCO₃).

Борную кислоту растворите в горячей воде. Она достаточно малорастворима в воде, поэтому последней нужно много.

Далее маленькими порциями добавляем туда пищевую соду, ожидая окончания выделения пузырьков углекислого газа.

4H₃BO₃ + 2NaHCO₃ = Na₂B₄O₇ + 7H₂O + 2CO₂↑

Образуется малорастворимый тетраборат натрия. Кристаллы похожи формой на алюмоаммонийные квасцы, но они белого цвета и полупрозрачные.

Тетраборат натрия (Na₂B₄O₇·10H₂O, бура)

Не выветривается, только мутнеет на поверхности. Иногда может мутнеть сразу после вынимания из раствора, а иногда и через 2 месяца - это непредсказуемо.

20. Тетраборат аммония [(NH₄)₂B₄O₇·10H₂O]

Тетраборат аммония - аналог тетрабората натрия. Это относится к форме, цвету и растворимости кристаллов, все они практически одинаковы.

Получение - реакция между борной кислотой и аптечным нашатырным спиртом. Но здесь получение немного легче, т.к. легко избавиться от избытка одного из компонентов:

4H₃BO₃ + 2NH₃·H₂O = (NH₄)₂B₄O₇ + 2H₂O

Аммиак нужно брать с избытком, т.к. во-первых, у аптечного концентрация всего 10%, а во-вторых, он легко испаряется, и его избыток быстро пропадет сам собой.

Фотографии:

Тетраборат аммония [(NH₄)₂B₄O₇·10H₂O]

21. Ацетат цинка (II) [Zn(CH₃COO)₂·2H₂O, уксуснокислый цинк]

Ацетат цинка - очень красивые бесцветные кристаллы шестиугольной или треугольной формы. Получение почти аналогично сульфату цинка, но вместо серной кислоты нужно взять уксусную.

Растворимость средняя, заметно лучше ацетата меди. Не выветривается, монокристаллы достаточно прочны, но поликристаллы очень и очень хрупкие.

Только начал его растить, так что это пока вся информация о нем. Любуемся:

Ацетат цинка (II) [Zn(CH3COO)2·2H2O, уксуснокислый цинк]

Ацетат цинка (II) [Zn(CH₃COO)₂·2H₂O, уксуснокислый цинк]

22. Гексацианоферрат (III) калия (K₃[Fe(CN)₆], красная кровяная соль)

Красная кровяная соль - красные кристаллы с несколькими формами - ромбы, призмы с ромбическим основанием, иногда обелиски. Получение рассматривать не буду - навряд ли вы будете спекать бычью кровь с железными опилками и поташем, как это делали несколько веков назад. Купить ее можно в химмаге, да и больше нигде, т.к. в быту не используется.

Растворимость примерно как у медного купороса.

Один важным момент - реагирует с кислотами с образованием одного из сильнейших ядов - синильной кислоты HCN, так что экспериментировать с ней нужно аккуратно.

Зато кристаллы очень красивы:

Гексацианоферрат (III) калия (K3[Fe(CN)6], красная кровяная соль)

Гексацианоферрат (III) калия (K₃[Fe(CN)₆], красная кровяная соль)

23. Лимонная кислота (C₆H₈O₇·H₂O)

Да, кристаллы из кислоты - что-то необычное. Но твердых кислот много, так что ничего удивительного.

Бесцветные прозрачные кристаллы, форма - многогранник со всеми гранями в форме ромбов (научного названия не нашел).

Купить ее можно в любом продуктовом магазине. Растворимость большая, причем если растворять в горячей воде, то получится что-то вроде сиропа, кристаллы растут плохо и в виде снежинок.

Так что лучше растворить в холодной воде.

Ну и фотографии, конечно же:

Лимонная кислота (C₆H₈O₇·H₂O)

Просто восхитительные кристаллы!

Жаль сохраняются они не очень хорошо, если не покрыть сразу же лаком, то через недели 2-3 образуются белые точки.

Даже если покрыть, через полгода они все равно образуются из-за постепенного выветривания.

24. Сера (S₈)

Да, да, это не опечатка, мы будем выращивать кристаллы простого вещества.

Сами кристаллы - желтые ромбические, иногда вытянутые октаэдры. Но они крайне малы, максимум 2-3 миллиметра.

Покупаем серу в зоомагазине (кормовая), будет самая чистая, в отличие от серы в магазине для садоводов.

Затем ищем растворители. Самое лучшее растворение серы наблюдается в сероуглероде и толуоле, чуть хуже в ксилоле, но их нигде не достать.

Так что ищем растворители 646 или 650 [К13], первый наполовину толуол, а второй содержит ксилол. Также можно использовать дихлорэтан, но в нем растворяется хуже, да и кристаллы растут еще меньше.

Выделять отдельные вещества из растворителей мы не будем, это довольно сложное занятие, к тому же запах у них не из приятных, да и запросто можно схлопотать отравление или от родителей.

Просто сыпем в емкость (желательно в стеклянную) серу, заливаем растворителем и ставим в довольно горячее место (>50°С; в идеале вообще все 100, но пары растворителей пожароопасны, так что не делайте этого! ). И ждем. Лучше серу взять с избытком.

Через сутки-двое можно профильтровать раствор (накройте воронку чем-нибудь - растворители очень быстро испаряются), а затем вылить в емкость с узким горлом (по той же причине). И оставить в месте с температурой около 35-40 градусов.

В результате получаем вот такие кристаллы (клетка 5 миллиметров):

Сера (S₈)

Да, они маленькие, но ведь мы смогли вырастить кристаллы из серы!

Кристаллы не выветриваются и не окисляются по вполне понятным причинам - это не кристаллогидрат, да и при комнатной температуре сера инертна.

Можно пробовать выращивать их и из других растворителей, тут надо экспериментировать.

Конечно, есть и другой методы выращивания кристаллов - из расплава. Сера плавится при 113°С, нужно осторожно нагреть ее до этой температуры (но так, чтобы она не загорелась), аккуратно опустить в расплав что-нибудь острое и медленно вынимать. Но образуются кристаллы другой аллотропной модификации (не ромбическая, а моноклинная), форма у них совершенно другая. И через небольшое время они переходят в ромбическую, рассыпаясь в порошок. Так что полученные этим методом кристаллы серы не продержатся и недели.

Что ж, на этом я заканчиваю. Напоследок фотография всей моей коллекции (того, что сохранилось):

Кристаллы

Выращивание кристаллов - не пиротехника, но про технику безопасности все равно не следует забывать. Работа с токсичными веществами требует осторожности - как во время приготовления растворов, так и во время самого выращивания кристаллов.

Здоровье дается нам только один раз и его следует беречь.

***

Данная статья является объединением двух более ранних статей:

http://toplivo2.ru/?p=351 - первая статья
http://toplivo2.ru/?p=1072 - вторая статья

В них вы найдете ссылки на другие интересные ресурсы, посвященные выращиванию кристаллов, а также на остальные фотографии.

Ну вот, в принципе и все. Удачи с выращиванием ваших кристаллов!

Комментарии

^К1 Основный карбонат никеля не имеет четкого состава, его формулу правильнее было бы изобразить так: xNiCO₃·yNi(OH)₂. В значительно меньшей мере это относится и к основному карбонату меди. - Прим. ред.

^К2 В свое время приходилось получать ацетат меди (не с целью выращивания кристаллов), я брал уксусную кислоту и продажный основный карбонат меди, который хранился много лет. Карбонат растворялся в кислоте не полностью, причем остаток не растворялся, ни в воде, ни в избытке уксусной кислоты. Похоже, что он представлял собой основные соли. В практикуме Карякина рекомендуется такой осадок отфильтровать и отбросить.

В экспериментах автора осадок, который образовывался при реакции, растворялся при добавлении воды: т.е. он представлял собой ацетат меди (растворимость ацетата меди в воде сравнительно небольшая). Видимо, дело в том, что автор использовал свежеосажденный основный карбонат меди, который реагировал с кислотой без остатка. - Прим. ред.

^К4 Если реакцию сульфата меди и гидроксида натрия проводить в крепких растворах (особенно при нагревании), гидроксид меди частично переходит в черный оксид, который почти не растворим в уксусной кислоте. - Прим. ред.

^К5 Жженые квасцы содержат калий, а не аммоний. - Прим. ред.

^К6 У меня основные соли образуются даже при избытке кислоты, а нагревание делает этот процесс мгновенным, раствор почти твердеет в результате превращения сульфата железа в основную соль (очень густой желтоватый осадок, кислотами не растворяется, только прокаливание и повторное действие кислотой). - Автор.

^К7 Для получения перманганата калия диоксид марганца сплавляют с гидроксидом калия и окислителем - например, хлоратом калия. Плав растворяют в воде - не в перекиси водорода. К сожалению, приходится констатировать, что хороших лабораторных способов получения перманганата калия на сегодняшний день не разработано. Более целесообразно использовать заменители перманганату, а не пытаться получить это вещество "из принципа". - Прим. ред.

^К8 При получении сульфата марганца (II) из оксида марганца (IV) в качестве восстановителя целесообразно использовать не соляную кислоту (хлориды), а перекись водорода или другие вещества, которые не вносят примесей в раствор и не выделяют токсичных продуктов в атмосферу. В случае использования перекиси можно получить сульфат марганца непосредственно упариванием раствора после фильтрования - без промежуточного осаждения основного карбоната марганца. - Прим. ред.

^К10 Иодиды (особенно - влажные) способны окисляться на воздухе. - Прим. ред.

^К11 Основный карбонат железа (II) легко окисляется кислородом воздуха [подобно гидроксиду железа (II)]. Кроме того, он имеет переменный состав (подобно основным карбонатам других металлов).

Ацетат двухвалентного железа также очень склонен к окислению воздухом. Помню случай, когда один доктор химических наук безуспешно пытался получить эту соль (причем это был не "бумажный химик", а специалист, который реально работает руками). - Прим. ред.

^К11-1 Да, это действительно так. Пробовал получать вещество разными методами, но, ни один из них сколько-нибудь нормальной защиты от окисления не давал. Ацетат двухвалентного железа окисляется воздухом крайне интенсивно, я пытался выращивать кристаллы испарением раствора в сосуде с узким горлом, но это не помогло. Избыток уксусной кислоты тоже не помогал.

Тогда сделал среду еще более кислой (электролит) и поставил на улицу (примерно январь 2013, температура колебалась от -5 до -10°С). Через неделю в емкости красовались эти пластинки (выросли почти вертикально), внизу емкости были зеленые кристаллы сульфата железа. Раствор слил в другую емкость, кристаллы аккуратно достал пинцетом, промокнул фильтровальной бумагой, сфотографировал (в это время стали сильно белеть, было видно невооруженным глазом) и сразу покрыл лаком. Через сутки побелели даже под лаком, а на третьи сутки, несмотря на полное покрытие без единого изъяна (один из них окунул в лак, а не покрывал кисточкой), кристаллы стали просто порошком. - Автор.

^К12 Если и получать дигидрофосфат аммония, то делать это целесообразно исходя из аммиака (или карбоната аммония) и фосфорной кислоты (продается в магазинах для радиолюбителей). Из суперфосфата и карбоната аммония вряд ли выйдет что-то хорошее. - Прим. ред.

^К13 В наше время вместо растворителей 646 или 650, произведенных согласно старым ГОСТ, все чаще продают суррогаты, в которых, например, толуол заменяют этилацетатом. - Прим. ред.

^К14 Есть подозрение, что на фотографии хлорокись меди - по цвету похоже. Хлорокись меди (оксохлорид меди) - также фунгицид, его тоже продают садоводам. Продавцам без разницы, как называется товар...

А, возможно, продавец изменил название специально, поскольку медный купорос все знают, а что такое хлорокись только старики помнят. Хорошо, если там действительно соединение меди: были случаи, когда вместо медного купороса сахар крашенный подсовывали (см. статью Пока живут на свете дураки... (о подделках редких и рассеянных металлов, их соединений и не только...) [ссылка]). - agrael.

^К15 При использовании "корректирующего электролита" для авто аккумуляторов (наиболее концентрированная серная кислота в свободной продаже) упаривать ничего не нужно. Реакция с поваренной солью идет с должным выделением хлороводорода при нагреве смеси.

При поглощении хлороводорода водой целесообразно на конец трубки надеть вороночку (так, будто мы что-то через нее хотим влить в трубку). Широкая часть воронки должна лишь на пару миллиметров быть погружена в воду. Таким образом, мы увеличиваем площадь поглощения и не дышим хлороводородом. Не нужно бояться затягивания образующейся соляной кислоты в реакционную колбу при изменении ее температуры: в случае чего соляная кислота поднимется только на эти пару миллиметров в вороночку, затем проскочит внутрь пузырь воздуха из атмосферы и давление выровняется. Так удобно и эффективно поглощать хорошо растворимые газы.

Кажущаяся безвредной атмосфера хлороводорода обманчива - она сильно разрушает зубы.

Дистиллированную воду можно купить в авто магазине.

5-10% соляную кислоту можно купить в радиомагазине, в маленьких бутылочках, это дорого, но проще, чем получать, если концентрированная кислота не нужна.

^К16 Соли никеля канцерогенны, с ними следует быть особенно аккуратными.

^К17 При нагревании раствора хромокалиевых квасцов ("ЧДА ", дистиллят) бывает, что раствор становится темно-зеленым, и по охлаждение ничего не выпадает. Видимо, это связано с избыточной комплексной гидратацией. В этом случае стоит затравить раствор исходным фиолетовым кристаллом, и все же в фиолетовую "норму" раствор придет далеко не сразу.

^К17-1 Трудности при кристаллизации хромовых квасцов связаны с тем, что координационные соединения хрома(III) имеют сравнительно низкие скорости обмена лигандов. Так, при нагревании исходного фиолетового раствора, содержащего симметричный октаэдрический [Cr(H₂O)₆]³⁺, молекулы воды во внутренней координационной сфере хрома замещаются другими лигандами: OH^- (гидролиз), SO₄^2-, а в присутствии хлорида - и Cl^-. Возможно, имеет место и полимеризация с образованием полиядерных оксокатионов хрома(III). Образующиеся координационные соединения окрашены в зеленый цвет.

При понижении температуры равновесие смещается в обратную сторону, однако скорость обратного процесса оказывается заметно меньше.

Реакции обмен лигандов в оксокатионах хрома(III) значительно ускоряются в присутствии ионов водорода. Можно рекомендовать подкисление маточного раствора хромовых квасцов серной кислотой до pH~1 и ниже.

Кинетическая инертность позволяет выделить многие координационные соединения хрома(III) и их изомерные формы, включая стереоизомеры, в виде индивидуальных кристаллических веществ, подобно трехвалентному кобальту или непревзойденным "королям" химии координационных соединений - металлам платиновой группы.

^К18 Можно порекомендовать вырастить кристалл сульфата неодима, растут хорошо. Соли неодима выглядят крайне бледно-розовыми или очень насыщенно розовыми в зависимости от типа освещения. Исходить можно из неодимовых магнитов от HDD: нагреть для снятия магнетизма, механически удалить никелевую оболочку, раздробить, растворить в кислоте, отфильтровать бор, итого сульфат железа и неодима в растворе. Если не ошибаюсь, у сульфата неодима интересная "обратная" растворимость, т.е. ее ухудшение с повышением температуры, с этим можно поиграть, или же через соль какой-то органической кислоты неодим селективно осадить, возможно, подойдет даже щавелевая (не помню, давно было).

^К19 Обратите внимание: основный карбонат марганца (II) легко окисляется воздухом, особенно - во влажном состоянии. А если его высушить и долго хранить, то в кислотах он будет растворяться гораздо хуже.

Основный карбонат марганца имеет переменный состав (как и основный карбонат никеля), но в данном случае это не имеет значения. - Прим. ред.

^К20 Тот медный купорос зелёного цвета не купорос. Это хлорид меди (I), который продают под видом сульфата меди (II)

Пещера кристаллов (Мексика). Содержит огромные кристаллы гипса

<Кристаллы> <Выращивание кристаллов>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Выращиваем кристаллы - видео, фотографии, описание, обсуждение (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]