Bản dịch máy từ tiếng Nga (gpt-5-6). Chưa được người kiểm tra. Bản gốc →
⟦trang 42⟧
Công nghiệp hiện đại không thể thiếu những tinh thể đa dạng nhất. Chúng được sử dụng trong đồng hồ, máy thu transistor, máy tính, laser và nhiều thứ khác. Phòng thí nghiệm vĩ đại — thiên nhiên — đã không còn có thể đáp ứng nhu cầu của kỹ thuật đang phát triển, và thế là tại các nhà máy chuyên dụng người ta nuôi cấy các tinh thể nhân tạo: những tinh thể nhỏ, hầu như không đáng chú ý, và những tinh thể lớn — nặng vài kilogram.
Có nhiều phương pháp khác nhau để nuôi cấy tinh thể. Thường thì quá trình này đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất rất lớn (ví dụ, để thu được kim cương nhân tạo), nhưng một số tinh thể có thể được nuôi cấy ngay cả trong điều kiện gia đình. Chúng tôi sẽ kể cho các bạn về cách có thể làm việc này.
Dễ nhất là nuôi cấy tinh thể phèn nhôm-kali tại nhà — KAl(SO₄)₂·12H₂O. Chất này có thể mua ở bất kỳ cửa hàng hóa chất nào, và nó hoàn toàn vô hại (đôi khi phèn còn được thêm vào nước uống để làm sạch nước khỏi độ đục). Nhưng trước khi bắt tay vào công việc, hãy xem quá trình nuôi cấy tinh thể là gì.
Nếu hòa tan một chất nào đó trong nước ở nhiệt độ không đổi, thì sau một thời gian quá trình hòa tan sẽ ngừng lại. Dung dịch như vậy được gọi là bão hòa, còn lượng chất tối đa có thể hòa tan ở nhiệt độ đã cho trong 100 °С nước được gọi là độ hòa tan của nó. Rõ ràng khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan tăng. Vì vậy dung dịch bão hòa
Công nghiệp hiện đại không thể thiếu những tinh thể đa dạng nhất. Chúng được sử dụng trong đồng hồ, máy thu transistor, máy tính, laser và nhiều thứ khác. Phòng thí nghiệm vĩ đại — thiên nhiên — đã không còn có thể đáp ứng nhu cầu của kỹ thuật đang phát triển, và thế là tại các nhà máy chuyên dụng người ta nuôi cấy các tinh thể nhân tạo: những tinh thể nhỏ, hầu như không đáng chú ý, và những tinh thể lớn — nặng vài kilogram.
Có nhiều phương pháp khác nhau để nuôi cấy tinh thể. Thường thì quá trình này đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất rất lớn (ví dụ, để thu được kim cương nhân tạo), nhưng một số tinh thể có thể được nuôi cấy ngay cả trong điều kiện gia đình. Chúng tôi sẽ kể cho các bạn về cách có thể làm việc này.
Dễ nhất là nuôi cấy tinh thể phèn nhôm-kali tại nhà — KAl(SO₄)₂·12H₂O. Chất này có thể mua ở bất kỳ cửa hàng hóa chất nào, và nó hoàn toàn vô hại (đôi khi phèn còn được thêm vào nước uống để làm sạch nước khỏi độ đục). Nhưng trước khi bắt tay vào công việc, hãy xem quá trình hòa tan là gì. Dung dịch như vậy được gọi là bão hòa, còn lượng chất tối đa có thể hòa tan ở nhiệt độ đã cho trong 100 °С nước được gọi là độ hòa tan của nó. Rõ ràng khi nhiệt độ tăng thì độ hòa tan tăng. Vì vậy dung dịch bão hòa
Công nghiệp hiện đại không thể thiếu những tinh thể đa dạng nhất. Chúng được sử dụng trong đồng hồ, máy thu transistor, máy tính, laser và nhiều thứ khác. Phòng thí nghiệm vĩ đại — thiên nhiên — đã không còn có thể đáp ứng nhu cầu đang phát triển của kỹ thuật, và thế là tại các nhà máy chuyên dụng người ta nuôi cấy các tinh thể nhân tạo: những tinh thể nhỏ, hầu như không đáng chú ý, và những tinh thể lớn — nặng vài kilogram.
Có nhiều phương pháp khác nhau để nuôi cấy tinh thể. Thường thì quá trình này đòi hỏi nhiệt độ cao và lượng nước lớn, điều này có thể gây hư hại cho cấu trúc tinh thể. Vì vậy, nên sử dụng phòng thí nghiệm chuyên dụng để nuôi cấy tinh thể.
⟦trang 43⟧
bão hòa ở một nhiệt độ trở thành chưa bão hòa ở nhiệt độ cao hơn. Nếu làm lạnh dung dịch bão hòa, lượng chất dư sẽ kết tủa. Hình 1 cho thấy sự phụ thuộc của độ tan của phèn kali nhôm vào nhiệt độ. Từ đồ thị có thể thấy rằng, chẳng hạn, khi làm lạnh đến 10°С 100 g dung dịch vốn bão hòa ở 30°С, hơn 10 g chất sẽ phải kết tủa. Do đó, một phương pháp nuôi tinh thể là để cho dung dịch bão hòa nguội đi.
Có thể nuôi tinh thể bằng cách bay hơi. Vì nếu dung dịch bão hòa bay hơi, thể tích của nó giảm, còn lượng chất hòa tan vẫn giữ nguyên. Nói cách khác, lại tạo ra lượng chất dư, lượng này sẽ kết tủa.
Bây giờ ta hãy xem sự tách ra của lượng chất dư diễn ra như thế nào.
Lấy một dung dịch bão hòa và đun nóng nó. Đậy bình chứa dung dịch chưa bão hòa thu được bằng kính và để dung dịch từ từ nguội xuống đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bão hòa. Khi đó kết tủa có thể không xuất hiện, và ta thu được dung dịch quá bão hòa. Vấn đề là để hình thành
tinh thể cần có «mầm». Mầm có thể là một tinh thể nhỏ của chính chất đó hoặc một hạt bụi đơn giản. Đôi khi chỉ cần nhanh chóng lắc bình chứa dung dịch quá bão hòa hoặc tháo tấm kính đậy nó ra là quá trình kết tinh tức thời bắt đầu. Khi đó thường hình thành rất nhiều tinh thể nhỏ. Để nuôi được một tinh thể lớn, cần hạn chế số lượng «mầm». Tốt nhất là đưa vào một «mầm» nhân tạo, vai trò của nó do một trong những tinh thể thu được trước đó đảm nhiệm.
«Mầm» được chuẩn bị như sau. Lấy hai lọ thủy tinh và rửa chúng thật sạch. Đổ nước ấm vào một lọ và hòa tan phèn cho đến bão hòa. Khi cho dung dịch vào, hãy theo dõi quá trình hòa tan. Khi chất không còn hòa tan nữa, cẩn thận rót dung dịch sang lọ thứ hai sao cho chất chưa tan không lọt vào đó. Sau đó đậy lọ bằng kính. Khi dung dịch nguội đi, hãy tháo kính ra. Sau một thời gian, bạn sẽ thấy trong lọ hình thành rất nhiều tinh thể. Hãy để chúng lớn thêm và chọn những tinh thể lớn nhất làm «mầm».
Bây giờ có thể bắt đầu nuôi tinh thể. Trước hết cần chuẩn bị dụng cụ. Để loại bỏ những tạp chất không mong muốn-