Выращивание кристалла представляет собой чрезвычайно увлекательный захватывающий процесс. Мельчайшие частички самоорганизующейся материи формируются в строгие линии из атомов и молекул, обеспечивая собственно уникальную и удивительную форму этого вещества.
Стоит, однако, подготовиться к тому, что займёт это также немало времени. Из обычной поваренной соли вполне возможно вырастить крупный чрезвычайно красивый кристалл, но для этого потребуется много терпения и четкое следование технологии.
Кстати, под понятие соль подходит не только кухонная, но и самые разнообразные соединения . Разумеется, наиболее доступным является хлорид натрия.
Стоит отметить, что раскрашивание какими-либо красками невозможно. Более того, добавляя краситель в такой раствор, вы не добьетесь эффекта: кристалл всё равно не окрасится, расти он будет намного хуже. Только идеальная природная белая раскраска способна проявить его лучшие характеристики. Стоит отметить, что никаких особых знаний и умений для этого не потребуется. Также не нужно особых реагентов и препаратов. Достаточно взять только поваренную соль, подходящую тару, аккуратность и терпение.
Основой для кристаллообразования является чрезвычайно соленая среда. Именно для этого потребуется создать соответствующую концентрацию . Лучше всего за основу взять дистиллированную воду, которая в большей или меньшей степени освобождена от наличия других примесей.
Лучшее растворение соли обеспечивается при температуре в районе 50 – 60 градусов Цельсия. Для ее получения в простых домашних условиях, достаточно смешать одну часть только что закипевшей воды и 2 части комнатной. Вылить полученную воду в емкость большего объёма, например миску, а уже у неё поставьте емкость с дистиллированной водой.
Если оставить эту композицию минут на 5 , то вода станет одинаковой температуры. Засыпьте соль в маленькую кастрюлю и оставьте на несколько минут. Постепенное добавление и размешивание кристаллов необходимо проводить вплоть до того состояния, когда соль растворяется уже просто перестанет. Это будет насыщенный или даже перенасыщенный раствор. После этого необходимо перелить его в емкость соответствующего объема. Стоит исключить попадание нерастворившихся кристаллов в новую емкость, где будет расти новый кристалл.
После этого в пакете с солью выберите кристаллик, который будет крупнее прочих, положите непосредственно на одну насыщенного солевого раствора. Это всё, теперь достаточно только ждать результатов. Если вы взяли достаточно чистую воду, то в ней отсутствуют любые другие примеси, что обеспечит максимально точное и качественное формирование кристаллов непосредственно только из соли.
Уже 2х дней хватит для того, чтобы заметить, что помещенный кристаллик начал расти. Каждый день увеличивает его размеры. Чтобы существенно ускорить весь процесс, необходимо к
аждые несколько дней доставать получившейся кристалл и снова приготавливать соответствующий насыщенный раствор той же концентрации. После чего растущий кристалл помещается внутрь и всё продолжается дальше.
Также как растение нуждается в подкормке, кристалл соли нуждается в высокой концентрации. Единственным условием является наличие только одного кристалла в своеобразной питающей среде. Это позволит всем имеющимся и выпадающим в осадок ионам оседать исключительно на нём, формируя его максимально быстро. Температура также играет большую роль.
Растворение соли максимального объема возможно только при условии, что вода будет достаточно тёплой . Чем горячее вода, тем больше соли можно растворить, при этом избегайте любого осадка в банке с растущим кристаллом.
В отдельных случаях рекомендуют не подкладывать кристалл на дно, а подвешивать на ниточке . Данный способ имеет как преимущества, так и недостатки. К первым относится то, что это получается равномерно, поскольку соль оседает на него со всех сторон. Таким образом, работает весь объем емкости, они только то, что находится непосредственно над кристаллом.
Недостатком является то, что нитка или палочка, на которой подвешен инициализирующий кристаллик соли, также будет впечатываться в растущий большой кристалл, что автоматически сделает его неидеальным. С другой стороны, часто кристаллы являются окрашенными в белый цвет благодаря сложной комплексной внутренней структуре. Именно поэтому нитка может быть совсем незаметна.
Стоит отметить также, что это хоть и простой, безопасный, но всё же лабораторный эксперимент. Любые загрязнения, которые могут оказаться в банке кристалла, способны погубить результат. Избегайте касаться его пальцами или привносить другие загрязнения на всем периоде его формирования. Имейте терпение, и соль обязательно порадует вас самыми необычными и прекрасными формами.
Что понадобится для эксперимента:
Чистая емкость (желательно взять банку или кастрюлю).
- Палочка, которой будете перемешивать раствор.
- Фильтровальная бумага.
- Выбранная соль.
- Бесцветный лак.
- Пуговица или правильно развитый кристаллик соли (для "Затравки").
- Нитка.
Вы когда-нибудь кристаллы видели? В том случае, если ответ утвердительный, то не станете отрицать, что это необычайно интересное зрелище. Кристаллы так красиво переливаются под солнечными лучами, а их грани зачастую образуют удивительные узоры. А знаете ли вы, что они могут создаваться не только природой, но и людьми? Спрашивается, как вырастить кристалл в домашних условиях?
Что такое кристалл.
Следует помнить, что кристалл - это растяжимое понятие. Монокристаллы и поликристаллы существуют. Здесь можно обойтись и без сложных научных определений. Примерами монокристаллов могут послужить бриллианты, топазы, сапфиры, изумруды и другие драгоценные камни, которые вставляют в украшения. А определение "Поликристалл" само за себя говорит. Это несколько сросшихся монокристаллов. Все эти разновидности кристалла довольно легко выращиваются в домашних условиях. Сейчас вы научитесь создавать монокристалл.
Как вырастить монокристалл.
Учтите, что этот процесс займет не одну неделю, ведь такой кристалл растет очень медленно. Многие, услышав фразу "из Соли", тут же рисуют в своем воображении маленькую крупинку из пакета с поваренной солью. Несомненно, из хлорида натрия можно сделать кристалл, и его чаще всего используют для этой цели. Но в результате он получится бесцветным, почти прозрачным. В том случае, если вы стремитесь именно к этому - пожалуйста, растите кристалл из поваренной соли. Но можно сделать его и зеленым, и синим, и т. п., необходимо только взять другие соли. Так, зеленые кристаллы образуются, если использовать хлорид меди или сульфат никеля. А синий кристалл получится из сульфата меди (II. Бывают и другие варианты расцветок.
Ход работы.
Для начала нужно приготовить насыщенный раствор выбранной соли. Насыпьте ее в кастрюлю с водой (лучше дистиллированной. Добавляйте и перемешивайте соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Затем уберите излишки соли при помощи фильтровальной бумаги.
Дистиллированную воду можно сделать самостоятельно. Для этого возьмите обычную воду и поставьте ее в кастрюле на огонь, накрыв конусообразной крышкой. Собравшийся в результате кипения на внутренней стороне крышки пар слейте в отдельную емкость. Это и будет дистиллированная вода.
Затем следует изготовить "Затравку", которая будет своеобразным "эмбрионом" кристалла. Ведь, как известно, ни один предмет не появляется ниоткуда. В случае если выбор пал на пуговицу, то необходимо вымочить ее в насыщенном растворе соли, а после этого высушить. Внимание! Только в том случае, если вам больше по душе кристаллик, то, подбирая его, нужно учитывать следующее:
Размеры (примерно с ту же пуговицу).
Отсутствие повреждений (царапины, испорченные грани и т. п.).
Все, "Затравка" готова. Теперь привяжите ее к нитке и опустите в банку с насыщенным раствором.
Затем поставьте емкость с раствором и "Затравкой" в место с постоянной температурой. Теперь остается только ждать. Кристалл начнет расти где-то через 3 дня.
Рекомендуется каждую неделю обновлять раствор по вышеприведенной схеме. Когда кристалл достигнет нужного размера, вытащите и высушите его, а затем смажьте бесцветным лаком (это нужно для того, чтобы плод работы красиво блестел и был защищен от царапин.
Можно сделать сложный монокристалл. Для этого, когда размер увеличится примерно до 2 см, опустите кристалл в насыщенный раствор другой соли. Меняйте химическую среду каждые 2 недели. Рекомендуется использовать как можно больше растворов солей. В том случае, если полученный в итоге кристалл распилить лобзиком, то вы увидите, что цветные слои сменяют друг друга.
На создание монокристалла среднего объема понадобится приблизительно 3-4 месяца. Чем больше желаемый размер, тем больше срок выращивания. Поликристалл же можно изготовить за считанные минуты, но об этом речь пойдет в другой раз.
Выращивание кристаллов из медного купороса.
Наряду с поваренной солью, медный купорос относится к веществам, кристаллы которого легко вырастить в домашних условиях. Выращивание кристаллов медного купороса - процесс, не требующий какого-то особенного оборудования и специальной технической подготовки.
Технология выращивания кристаллов медного купороса схожа с ростом кристаллов поваренной соли. Во-первых, мы готовим насыщенный раствор медного купороса.
Напоминаю, что лучше использовать дистиллированную воду (воду без растворенных в ней солей), это защитит кристалл купороса от примесей и улучшит его качество.
Воду из-под крана при выращивании кристаллов медного купороса лучше не брать. Причина в том, что медный купорос химически более активен, чем поваренная соль, а присутствующие в проточной воде хлориды непременно будут вступать в химические реакции с раствором и ухудшать его качество. Это в свою очередь пагубно может сказаться на процессе выращивания кристалла. Далее, выбираем приглянувшийся кристалл (как правило, приглянувшимся оказывается просто самый большой) и помещаем его в наш насыщенный раствор. Поместить можно на дно или подвесить в толще раствора на нити, так чтобы кристалл не касался стенок сосуда. В случае размещения на дне, напоминаю, что нужно следить, чтобы кристалл не соприкасался с другими кристалликами, иначе они срастутся и требуемая правильная форма нарушится. Но это нам не нужно, ведь так?
В процессе роста кристалла медного купороса, мы как обычно должны следить за концентрацией, растворенной в растворе соли купороса. Раствор всегда должен оставаться насыщенным!
Через несколько дней вы сможете воочию увидеть, как ваш кристалл подрос и заметно прибавил в весе. На заметку: если вы хотите ограничить рост отдельных граней кристалла, то необходимо просто их смазать жиром или вазелином.
Как вырастить монокристалл из медного купороса за 1 день. Как вырастить кристалл из медного купороса
Всем привет, юные химики и те, кто постарше, и этот день настал! Блог «Химия» открывает пожалуй самый простой, но требующий много терпения опыт, но терпение того стоит. Сегодня я расскажу вам, как можно вырастить кристаллы и медного купороса.
Медный купорос - вещество, которое благодаря красивому ярко-синему цвету идеально подходит для выращивания кристаллов. Их можно подарить своим близким или использовать в качестве элемента декора. В любом случае они никого не оставят равнодушным, а процесс изготовления может стать по-настоящему увлекательным. Итак, как же вырастить кристалл из медного купороса?
Подготовительные мероприятия
Медный купорос можно приобрести практически в любом хозяйственном магазине. Он активно применяется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Однако не следует забывать о том, что это вещество является токсичным. При работе с медным купоросом в домашних условиях обязательно используйте резиновые перчатки и не допускайте его попадания в пищевод и на слизистые оболочки. По окончании работ тщательно мойте руки в проточной воде.
Из медного купороса можно вырастить настоящее чудо, однако в процесе изготовления не забывайте о технике безопасности
Для того чтобы сделать кристалл, вам понадобятся:
вода - если есть возможность, используйте дистиллированную или в крайнем случае кипячёную. Сырая вода из-под крана категорически не подходит из-за содержания в ней хлоридов, которые вступят в реакцию с раствором и ухудшат его качество;
медный купорос;
стакан;
проволока;
нить из шерсти - проследите, чтобы она была тонкой. Можно использовать длинный волос. Кристаллы сульфата меди прозрачны, и нитка не должна просматриваться сквозь них.
Помещая затравку в ёмкость с раствором, следите, чтобы она не соприкасалась со стенками или дном сосуда. Это может нарушить процесс роста кристалла и его структуру.
Инструкция по выращиванию кристалла
Существует две технологии выращивания кристаллов из медного купороса.
1.Если вы не хотите долго ждать, то можете воспользоваться быстрым способом. По времени это займёт около недели, а в результате вы получите множество небольших кристаллов, закреплённых один на другом, будто колония ракушек-мидий.
2.Второй метод более продолжительный. Он поможет вам вырастить крупный цельный кристалл, похожий на драгоценный камень.
Но оба они основаны на работе с насыщенным раствором вещества.
Обратите внимание! Чем выше температура воды, тем быстрее в ней растворяется медный купорос. Но при достижении жидкостью +80С° последующее нагревание никак не влияет на растворимость солей.
Быстрый способ
1.Возьмите стакан или банку объёмом 500 мл, добавьте 200 г сульфата меди и залейте их 300 мл воды. Поставьте ёмкость на песчаную баню и начинайте разогревать, постоянно помешивая. Кристаллы медного купороса должны полностью раствориться.
Тщательно растворите медный купорос в тёплой воде
2.Уберите посуду с песчаной бани, поставьте на плоскость с прохладной поверхностью, например, керамическую плитку. Раствор должен немного остыть. Теперь в него нужно поместить затравку. Ею послужит кристаллик сульфата меди, который нужно выбрать предварительно – самый крупный и ровный.
Поместите затравку в раствор
3.Проследите, чтобы затравка не соприкасалась с внутренними поверхностями стакана. Даже если кристаллик растворится, не переживайте, - это не имеет значения. Охлаждаясь, насыщенный раствор отдаёт соли, которые оседают на нитке. Самое большое количество купороса сосредоточится на дне посуды, поскольку именно в этом месте стакан контактирует с прохладной поверхностью.
Насыщенный раствор купороса начнёт образовывать кристаллы на поверхностях
4.Извлеките нитку с образовавшимися кристаллами из ёмкости с раствором. Повторите процедуру: поставьте стакан на баню из песка и подогрейте так, чтобы осадок растворился. Отключите нагрев. Не снимая посуды с бани, накройте её подходящей по диаметру крышкой (например, чашкой петри) и дайте раствору немного остыть.
Нить с первыми кристаллами
5.Поместите нитку с кристаллами в раствор, закрепите её так, чтобы она не соприкасалась с дном и стенками. Накройте ёмкость и оставьте на ночь. Утром вы обнаружите в стакане большую гроздь прекрасных кристаллов необычной формы.
Такой кристалл у вас может получиться через сутки
6.Вы можете попробовать придать скоплению кристаллов определённую форму. Для этого нужно вместо нити использовать проволоку. Согните её в виде квадрата, круга, сердечка или звезды. Проволока станет прочным устойчивым каркасом для будущего фигурного кристалла. Если при этом вам понадобится ограничить рост некоторых граней, смажьте их вазелином или жиром. Выращивая кристаллы сульфата меди быстрым способом, вы можете не беспокоиться о затравке: можно и вовсе обойтись без неё. Осадок легко закрепится на нитке.
Второй способ
В этом случае вы сможете вырастить крупный кристалл сульфата меди, однако это займёт гораздо больше времени. Кроме того, в отличие от первого способа, выбор затравки принципиально важен. К тому же вам придётся следить, чтобы к ней не прилипали мелкие кристаллики. Чем крупнее и ровнее будет выбранный из общей массы кристаллик медного купороса, тем красивее получится конечное изделие.
Вам понадобятся 200 г тёплой воды и около 110 г медного купороса.
Инструкция по изготовлению:
1.смешайте купорос и воду в подходящей посуде (стакане или банке), оставьте на сутки. Периодически помешивайте: активное вещество должно полностью раствориться. После этого отфильтруйте раствор через вату или специальную фильтровальную бумагу. Оставшийся на поверхности фильтра осадок можно высушить и использовать снова при необходимости;
2.полученный раствор залейте в чистую ёмкость;
3.выберите кристаллик для затравки, привяжите его к нити (волосу). Второй конец нитки закрепите на палочке, положите её горизонтально на ёмкость. Затравка должна опуститься в раствор в строго вертикальном положении. Посуду накройте кусочком ткани, чтобы внутрь не попадала пыль;
Подходящий по размеру для затравки кристаллик медного купороса
4.спустя несколько дней вы заметите, что кристалл растёт. Через неделю он достигнет 1 см, а со временем увеличится ещё больше;
Обязательно накройте ёмкость с раствором и затравкой кусочком ткани
Во время работы вы можете столкнуться с некоторыми трудностями. Их несложно преодолеть, придерживаясь простых правил.
1.Если в процессе роста внутри ёмкости образуются дополнительные мелкие кристаллики, раствор нужно перелить в чистую посуду и перенести туда основной кристалл.
2.На нитке, удерживающей затравку, со временем могут образоваться мелкие кристаллики. Чтобы этого избежать, поднимите основной кристалл немного выше: меньший отрезок нити будет находиться в контакте с раствором.
3.Вы можете поэкспериментировать и вместо хлопчатобумажной или шерстяной нити использовать капроновую. Подойдёт также тонкая проволока из меди. Но в этом случае затравка будет расти хуже и на процесс роста уйдёт больше времени.
4.Если в помещении, в котором вы проводите эксперимент, повысится температура, затравка может раствориться. Добавьте несколько ложек сульфата меди в раствор и дайте настояться 5–7 часов, регулярно помешивая. Слейте раствор так, чтобы в нём не осталось осадка, и повторите эксперимент.
Крупный кристалл, полученный путём длительного выращивания
При воздействии воздуха кристалл медного купороса теряет часть влаги, выветривается и со временем разрушается. Чтобы избежать этого, храните его в плотно закрытой ёмкости в прохладном месте. Специалисты советуют покрывать его бесцветным лаком, - это создаст надёжную защитную плёнку.
Как вырастить монокристалл в домашних условиях. Выращивание кристаллов в домашних условиях
Возможно создание самоцветов и дома. Это, конечно, потребует больших затрат времени и терпения, так как условия, как ни крути, не те. Зачастую в условиях обычной квартиры создание драгоценностей подразумевает под собой выращивание кристаллов для детей. Если Вы человек не творческий либо у Вас время расписано по минутам, можно приобрести набор для выращивания кристаллов. Такие можно найти в магазинах детского творчества, в крупных супермаркетах. Если же Вам по нраву возиться с детишками, то покопайтесь в Интернете или в специальной литературе и создайте кристаллы своими руками от А до Я. Один из самых популярных способов - выращивание кристаллов из медного купороса. Этот порошок голубого цвета можно найти практически в любом магазине «Сад и огород», стоимость его невелика, а вот впечатлений у Вас и Ваших домочадцев будет уйма. На самом деле, создать красоту можно, как уже упоминалось выше, практически из любого материала. Даже выращивание кристаллов из сахара не является исключением.
В случае, если Вы решили заниматься выращиванием кристаллов дома в промышленных целях, Вам придется запастись терпением и необходимым оборудованием. Ведь для создания искусственного камня, которым заинтересуется ювелир, обычного стакана и ниточки будет маловато. Но нет ничего невозможного, и все зависит только от желания и настойчивости.
Не нужно быть великим экономистом, чтобы понять выгоду от выращивания кристаллов. Например, чтобы получить кристалл рубина приблизительно в 30 карат, Вам понадобиться 3 часа времени и 3кВт*час электроэнергии, то есть около 2$. Стоимость материалов (не более, чем 0,2 г окиси хрома и 6 г окиси алюминия) составляет около 1 $. Учитывая данные факты можно смело утверждать, что рентабельность данного бизнеса зашкаливает. Необходимо наладить пути сбыта и найти долгосрочных покупателей – прибыль не заставит себя ждать. А эмоциональное вознаграждение жены так точно гарантировано!
Видео Как вырастить зеленый монокристалл из соли?
Кристалл – это просто очень красиво. А если вы любите эксперименты и хотели бы приобщить к ним вашего ребенка, лучше, чем выращивание кристалла сахара, вам опыта и не придумать. Опыт может получиться интересным и с чисто практической точки зрения, если вы хотите удивить ваших гостей необычным старинным напитком. Вырастив очень большой кристалл сахара, вы сможете использовать его для приготовления пунша.
Инструкция
Приготовьте насыщенный раствор сахара. Для этого наберите в кастрюльку воды, поставьте ее на огонь и доведите до кипения. Постепенно высыпайте в кипящую воду сахар. Кастрюльку при этом с огня не снимайте. Сыпьте сахар до того момента, пока он не прекратит растворяться.
Снимите кастрюлю с огня и дайте раствору немного остыть. Можно изготовить еще немного сиропа на случай, если потребуется его доливать.
Опустите нитку с кристалликом в раствор. Закрепите ее в вертикальном положении. Это можно сделать, например, привязав ее к ручке окна или шкафа и поставив кастрюльку рядом. Неважно, попадает нитка в центр кастрюльки или нет. Место, где стоит раствор, должно быть довольно теплым, поскольку раствор должен медленно остывать быстро остывшем растворе кристалл получится неправильный.
Оставьте всю конструкцию в покое на один-два дня. По мере того, как уменьшается уровень жидкости в посуде, в которой растет кристалл, доливайте сироп. Он не должен быть горячим.
Как вырастить монокристалл из соли. ВВЕДЕНИЕ
Большинство веществ, окружающих нас находятся в твердом состоянии. Мы живём на поверхности твердого тела - земного шара, в сооружениях, построенных из твёрдых тел, - домах. Наше тело, хотя и содержит приблизительно 65% воды также считается твёрдым телом. Вокруг нас огромное количество предметов из твердых тел. Следовательно, знать свойства твердых тел жизненно необходимо.
Твёрдые тела сохраняют не только свой объем, но и форму, так как они находятся преимущественно в кристаллическом состоянии. Кристаллические тела делятся на монокристаллы и поликристаллы. Твёрдое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллом. Одиночные кристаллы называют монокристаллами.
В природе встречаются довольно большие монокристаллы минералов, а иногда и металлов. В лабораториях получают искусственно монокристаллы многих веществ. Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить некоторые монокристаллы и в домашних условиях. Монокристаллы выращивают из перенасыщенных растворов и перегретых расплавов, вводя в них небольшие затравочные кристаллики. Вполне возможно вырастить, например, монокристаллы из перенасыщенных растворов поваренной соли или медного купороса.
Мы заинтересовались, как растут монокристаллы, какими могут получиться монокристаллы, выращенные из перенасыщенных растворов в домашних условиях и какое применение можно найти монокристаллам в повседневной жизни. Поэтому мы решили провести экспериментальное исследование по выращиванию монокристаллов из перенасыщенных растворов поваренной соли и медного купороса.
Цель эксперимента по выращиванию монокристаллов:
- вырастить монокристаллы поваренной соли и медного купороса из перенасыщенных растворов;
- изучить особенности роста монокристаллов и формы полученных кристаллов;
- найти применение выращенных кристаллов в повседневной жизни.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Изучить кристаллическое строение твёрдых тел.
2. Познакомиться с методами выращивания кристаллов.
3. Освоить методики выращивания кристаллов из растворов солей.
4. Провести наблюдения за процессом кристаллизации.
5. Исследовать факторы, влияющие на размер и форму кристаллов.
Для получения перенасыщенного раствора необходимо избыток соли залить горячей водой и размешать. Затем отделить раствор от не растворившейся соли и охладить. Чтобы вырастить монокристалл нужно привязать к нити кристаллик и опустить его в охлажденный раствор соли. Затем поставить всё в тёплое место на несколько недель, при этом необходимо регулярно добавлять раствор. Через три - четыре недели монокристалл может вырасти до 0,5 - 1см. Монокристаллы поваренной соли должны получится правильной кубической формы, монокристаллы медного купороса - ромбической формы.
Кроме того, по мере выращивания монокристаллов, мы планируем узнать почему кристаллы имеют различную форму. Для этого изучим теоретический материал о строении кристаллов, типах кристаллических решёток.
Таким образом, мы изучим строение твёрдых тел, находящихся в кристаллическом состоянии. Попытаемся вырастить монокристаллы поваренной соли и медного купороса из перенасыщенных растворов. Выпустим листовку с рекомендациями по выращиванию кристаллов.
Производство монокристаллов кремния в основном осуществляют методом Чохральского (до 80-90% потребляемого электронной промышленностью) и в меньшей степени методом бестигельной зонной плавки.
Метод Чохральского
Идея метода получения кристаллов по Чохральскому заключается в росте монокристалла за счет перехода атомов из жидкой или газообразной фазы вещества в твердую фазу на их границе раздела (Рис. 2.1.1).
Рис. 2.1.1 Кристаллизация по Чохральскому
поликремний установка солнечная энергетика
Применительно к кремнию этот процесс может быть охарактеризован как однокомпонентная ростовая система жидкость - твердое тело.
Скорость роста V определяется числом мест на поверхности растущего кристалла для присоединения атомов, поступающих из жидкой фазы, и особенностями переноса на границе раздела.
Установка для выращивания монокристаллического кремния
Установка (Рис. 2.2.1) состоит из следующих блоков
· печь, включающая в себя тигель (8), контейнер для поддержки тигля (14), нагреватель (15), источник питания (12), камеру высокотемпературной зоны (6) и изоляцию (3, 16);
· механизм вытягивания кристалла, включающий в себя стержень с затравкой (5), механизм вращения затравки (1) и устройство ее зажима, устройство вращения и подъема тигля (11);
· устройство для управления составом атмосферы (4 - газовый вход, 9 - выхлоп, 10 - вакуумный насос);
· блок управления, состоящий из микропроцессора, датчиков температуры и диаметра растущего слитка (13, 19) и устройств ввода;
ѕ дополнительные устройства: смотровое окно - 17, кожух - 2.
Рис. 2.2.1 Установка по выращиванию методом Чохральского
Технология процесса
Затравочный монокристалл высокого качества опускается в расплав кремния и одновременно вращается (Рис. 2.3.1). Получение расплавленного поликремния происходит в тигле в инертной атмосфере (аргона при разрежении ~104 Па.) при температуре, незначительно превосходящей точку плавления кремния Т = 1415°С. Тигель вращается в направлении противоположном вращению монокристалла для осуществления перемешивания расплава и сведению к минимуму неоднородности распределения температуры. Выращивание при разрежении позволяет частично очистить расплав кремния от летучих примесей за счет их испарения, а также снизить образование на внутренней облицовке печи налета порошка монооксида кремния, попадание которого в расплав приводит к образованию дефектов в кристалле и может нарушить монокристаллический рост.
Рис. 2.3.1 Процесс роста монокристалла
В начале процесса роста монокристалла часть затравочного монокристалла расплавляется для устранения в нем участков с повышенной плотностью механических напряжений и дефектами. Затем происходит постепенное вытягивание монокристалла из расплава.
Для получения монокристаллов кремния методом Чохральского разработано и широко используется высокопроизводительное автоматизированное оборудование, обеспечивающее воспроизводимое получение бездислокационных монокристаллов диаметром до 200 - 300 мм. С увеличением загрузки и диаметра кристаллов стоимость их получения уменьшается. Однако в расплавах большой массы (60-120 кг) характер конвективных потоков усложняется, что создает дополнительные трудности для обеспечения требуемых свойств материала. Кроме того, при больших массах расплава снижение стоимости становится незначительным за счет высокой стоимости кварцевого тигля и уменьшения скорости выращивания кристаллов из-за трудностей отвода скрытой теплоты кристаллизации. В связи с этим с целью дальнейшего повышения производительности процесса и для уменьшения объема расплава, из которого производится выращивание кристаллов, интенсивное развитие получили установки полунепрерывного выращивания. В таких установках производится дополнительная непрерывная или периодическая загрузка кремния в тигель без охлаждения печи, например путем подпитки расплава жидкой фазой из другого тигля, который, в свою очередь, также может периодически или непрерывно подпитываться твердой фазой. Такое усовершенствование метода Чохральского позволяет снизить стоимость выращиваемых кристаллов на десятки процентов. Кроме того, при этом можно проводить выращивание из расплавов небольшого и постоянного объема. Это облегчает регулирование и оптимизацию конвективных потоков в расплаве и устраняет сегрегационные неоднородности кристалла, обусловленные изменением объема расплава в процессе его роста.
Многие любуются гранями драгоценного камня, всматриваясь в их причудливое сверкание в лучах света. Камень, который огранила сама природа – это кристалл, и для того, чтобы иметь это чудо у себя дома, вовсе не обязательно отправляться в пещеру. Важно просто знать секрет, как вырастить кристалл из соли или другого минерала у себя дома. Ничего затруднительного в этом искусстве нет, реально каждый раз пробовать себя в создании новых кристаллов, и даже если материал для них выбран один и тот же, результат получится разным и интересным. Выращивание кристаллов дома – увлекательное и несложное занятие.
Что понадобится для работы
Для выращивания кристаллов дома понадобится ровно то, что имеется для их роста в природе: вода и соль. Наиболее доступный материал – пищевая соль, однако в химии имеются и другие вещества, называемые солями. Под это определение подходят и медный купорос, и гипосульфит натрия, из которых также получится вырастить чудесные кристаллы. В ход идут марганцовка, лимонная кислота, жжёные квасцы, свекловичный сахар и многие другие вещества, применяемые в обиходе.
Самый простой вариант – вырастить кристалл из соли мелкого помола, пищевой, не йодированной. Химическая формула такой соли – NaCl. У йодированной соли формула сложнее из-за включения йодатов и йодидов калия или натрия, поэтому её стоит оставить для последующих экспериментов.
Материалы
Кроме соли для выращивания кристаллов нужна вода. Лучше всего использовать дистиллированную воду – для чистоты эксперимента. Если таковой не найдётся в доме, хорошо использовать фильтрованную воду.
Также понадобится емкость, инертная к агрессивным химическим веществам, ведь именно таким можно называть насыщенный раствор соли. Проще всего приспособить стеклянную банку, так как через неё хорошо наблюдать процесс роста кристалла.
Основой или каркасом для кристаллов может стать обычная крупинка или кристаллик соли, нитка, веточка, проволока. Из проволоки удобно скрутить фигурный каркас, на котором осядет несколько прозрачных кубиков соли, нитка аналогично обрастёт несколькими кристалликами, а вот из одной крупинки реально получить единственный красивый кристалл, однако есть большой риск, что это основание растворится раньше, чем начнётся процесс кристаллизации. Это может случиться, если раствор соли окажется недостаточно насыщенным.
Подкрашенные кристаллы из соли удастся получить, если добавлять к ним пищевые красители. Сохранить шедевр получится при помощи бесцветного лака для ногтей.
Инструмент
В качестве инструмента для выращивания кристаллов можно выделить ложку или палочку для перемешивания раствора, ёмкость для его приготовления, марлю для фильтрования, бумагу для промокания готового шедевра, когда он вынимается из воды. Проволоку, используемую для каркаса, лучше выбирать с лаковым покрытием, чтобы не произошло химической реакции с металлом.
Сделать удивительный прозрачный камень или россыпь небольших камешков получится из обычной соли, которую употребляют в пищу. Главное – правильно рассчитать пропорции насыщенного раствора, чтобы процесс кристаллизации начался.
Из поваренной соли и воды
Чтобы раствор из этих ингредиентов вышел насыщенным, нужно взять на 100 мл воды 40 г соли. Рекомендуется воду отфильтровать и нагреть, после чего засыпать туда соль и перемешать. Если обнаружатся посторонние включения, которые не растворятся, жидкость придётся пропустить сквозь фильтр вторично.
Всё выливается в банку, куда опускается основа для кристалла:
- крупинка соли;
- нитка;
- проволока и т.д.
Далее нужно аккуратно поместить ёмкость с раствором и основой в такое место, где не будет встрясок и вибрации, резких перепадов температуры и влажности. Все эти требования – в разумных пределах: многим удаётся вырастить кристаллы из соли на кухне, а именно там чаще всего меняется и влажность, и температура.
Ждать результата придётся несколько дней. Для основы из кристаллика соли это будет большой прозрачный кубик. На нитке или проволоке появится гирлянда из небольших кубиков. Если раствор перенасыщенный, то на дне банки образуется что-то вроде фантастического ландшафта, переливающегося «ледяными» гранями.
Из морской соли
Выращивать кристаллы получится и из морской соли. Так как мы не знаем, что именно входит в купленную в аптеке соль, то готовить насыщенный раствор будем постепенно. В отмеренное количество воды соль нужно добавлять порциями, например, ложкой и ею же перемешивать. Добавлять соль нужно до того момента, пока она не прекратит растворяться. Далее всё делается аналогично предыдущему пункту.
Цветной кристалл
Чтобы получить цветные кристаллы, можно пойти двумя путями: изменить вещество с поваренной соли, на медный купорос или марганцовку. Если же использовать соль, то в неё стоит добавить пищевой краситель. Когда его нет, выручает прозрачный лак с оттенком, которым покрывается уже вытащенный из раствора и обсушенный бумагой кристалл.
Способы выращивания кристаллов из соли
Получить из одного и того же вещества разные кристаллы получится, хотя соль даёт «камни» в виде кубиков, готовая работа может дать неожиданные результаты. Интересно смотрятся кристаллы, состоящие из нагромождения кубиков разной величины. Вырастить такую «конструкцию» – вполне реально. Намного сложнее даже получить монокристалл, на поверхности которого не появится дополнительных наростов.
Кристалл с множеством граней
Многогранный соляной кристалл получится вырастить на проволоке или нитке. Аналогично можно вырастить кристалл из соли, взяв за основу несколько её крупинок. На каждой будет расти свой кристалл, и если она окажутся рядом, их грани могут причудливо пересекаться. Подобная волшебная картина напомнит удивительные самородки драгоценных минералов, которые попадались счастливым геологам в пещерах и при изыскательских раскопках.
Один большой кристалл
Эта задача несколько труднее. Здесь выращивание кристалла потребует ухода за его поверхностью. Если получилось ввести основу в виде крупинки соли, и она не растворилась – это уже удача. Лучше отломить кристалл с проволоки или нитки из прошлого опыта и поместить его как основу для выращивания большого кубика. Из-за загрязнений в исходном сырье могут на гранях образовываться отдельные мелкие кристаллы. Их придётся счищать.
Чем покрыть и как хранить изделие
Если удалось вырастить кристалл из соли, когда-то придёт время его доставать. Обязательно нужно осушить его от всякой влаги. Соляные кристаллы её боятся, так как их материал хорошо растворяется в воде. Спасти от нежелательного эффекта способно защитное покрытие, например, бесцветный прозрачный лак для ногтей.
Кристаллы из соли – хрупкие, поэтому их стоит оберегать от ударов и прочих сильных механических воздействий.
Видео: кристалл из соли
Как правильно вырастить кристалл из соли, как его дополнительно украсить и уберечь от воздействий времени, можно узнать из видеоматериалов. Также можно полюбоваться прекрасными образцами, выращенными любителями столь интересного искусства, и вдохновиться на аналогичные подвиги.
Иногда дома хочется заняться чем-то интересным, например, проделать простой химический опыт. Наверняка каждому из нас интересно, как сделать кристалл в домашних условиях. Такое занятие обязательно понравится не только маленьким детям, но и взрослым. Для выращивания кристалла из соли не требуется много усилий, а результат непременно порадует и восхитит всех домочадцев.
Что нужно для выращивания кристалла?
Для того чтобы вырастить кристалл из соли в домашних условиях, нужно запастись необходимыми материалами. Некоторые из них есть в любом доме, а некоторые, возможно, придётся докупить в магазине. Также важно помнить, что солевой микролит не вырастет за несколько часов. Возможно, придётся ждать около 3–4 недель, а то и больше.
Материалы:
1. Соль .
Этот материал – основа для микролита, выращенного в домашних условиях. Формула поваренной соли – NaCl. Соль, как правило, растворяется в тёплой воде. В нашем случае она будет реагировать с водой, образуя уплотнения, которые превратятся в микролиты. Лучше использовать чистую соль без примесей, что обеспечит успех эксперимента.
Лучше всего использовать дистиллированную воду, которая используется в химических опытах для чистоты эксперимента. Если нет такой возможности, можно использовать фильтрованную воду. Так в ней не окажется ненужных примесей, которые могут помешать росту кристалла.
3. Ёмкость .
Важно учесть материал, из которого сделан, например, стаканчик. В нём будет расти кристалл, поэтому к выбору ёмкости следует отнестись с особой ответственностью. Стаканчик должен быть неметаллическим, чтобы металл не вступал в реакцию с солью. Стакан нужно предварительно сполоснуть и отмыть от посторонних соринок или песчинок, ведь они могут способствовать росту мелких микролитов.
4. Нитка, проволока или плотный кусок поваренной соли .
Эти элементы – важнейшая часть химического опыта. Нитка с проволокой или кусок соли станут основой для будущего кристаллика, «ядром», вокруг которого будет обрастать солевое уплотнение. Можно выбрать близкий к форме параллелепипеда кусок поваренной соли, который можно с лёгкостью найти на дне полупустой солонки.
5. Деревянная шпажка .
Подойдёт и деревянная палочка. Она необходима для помешивания готового раствора.
6. Салфетки .
Бумажные салфетки нужны для уборки излишек жидкости. Для этой цели подойдёт туалетная бумага или бумажные платочки.
7. Фильтровальная бумага .
Такая бумага – необходимый компонент почти любого химического опыта.
8. Бесцветный лак для ногтей .
Для придания блеска готовому микролиту нужно покрыть его прозрачным лаком для ногтей.
Все материалы для создания кристалла можно также найти в магазинах для творчества. Существуют специальные коробочки с уже готовыми ингредиентами для выращивания микролитов в домашних условиях.
Определение основы кристалла
Чтобы вырастить красивый кристалл, важно определиться с основой:
- если взять в основу кусок соли, микролит получится традиционным;
- если взять нитку с проволокой, можно получить уникальные и оригинальные формы кристалла;
- если взять просто нитку и опустить её в готовый раствор так, чтобы она свободно плавала в нём, не касаясь дна и стенок ёмкости, то получится удлинённый микролит.
Следуя пошаговой инструкции, можно получить оригинальный микролит, выращенный в домашних условиях:
Чтобы кристалл рос быстрее , можно схитрить и раз в неделю добавлять новый насыщенный солью раствор. Так он будет формироваться гораздо быстрее и будет больше в размере. Микролит может вырасти совершенно необычной формы – разрастаться по предмету (проволоке или куску соли) в разные стороны. В этом и заключается прелесть домашнего кристалла. У правильно выращенного кристаллика будут чётко видны грани и выступы.
Хранить готовый раствор нужно в прохладном месте, где нет сквозняков. Не стоит выбирать для «дома» ёмкости ванную комнату с повышенной влажностью. Лучше расположить микролит на подоконнике с закрытым окном. Не стоит подвергать кристалл резким воздействиям – не нужно встряхивать, наклонять и толкать ёмкость. Важно помнить о том, что кристалл, который мы выращиваем, очень хрупкий и ломкий, и любое механическое воздействие на него может привести к неприятным для роста последствиям.
Если хочется поэкспериментировать со структурой и цветом микролита , следует обратить внимание на следующие компоненты:
- медный купорос, который сделает кристалл насыщенно-голубым;
- морская соль, окрашенная пищевыми красителями;
- цветной лак вместо прозрачного для покрытия кристалла.
Экспериментировать с выращиванием кристаллов из соли в домашних условиях – это интересно и увлекательно, особенно если самому контролировать процесс химического опыта. Микролит, сделанный своими руками, обязательно принесёт море положительных эмоций, и время ожидания обязательно оправдает себя.
Видео
Если вы тяготеете к химии или у вас дома есть непоседливый ребенок, которого хочется занять чем-то интересненьким, то технология выращивания кристалла просто создана для вас. О том, как вырастить кристалл в домашних условиях из соли читайте в нашей статье с фото!
Набор ингредиентов
Выращивание – длительное занятие, но в результате вы получите удивительный натуральный кристалл, который займет достойное место на полочке ваших поделок.
Для выращивания нам потребуются такие ингредиенты:
- пищевая соль
- много терпения
Для изготовления красавца-кристалла используйте очищенную воду, ведь в ней не содержится хлор и прочие вредные примеси.
Выращивание кристалла
Отвечая на вопрос о том, как вырастить кристалл в домашних условиях из соли, стоит сказать, что работа начинается с приготовления соляного раствора:
- возьмите стакан воды и перелейте его в небольшую емкость
- перелитую воду поставьте в емкость большего размера и долейте туда воды с температурой 50-60 С.
Чтобы получить жидкость необходимой температуры смешайте половину стакана крутого кипятка со стаканом воды комнатной температуры.
- Теперь насыпьте 2-3 ст. л. соли в маленькую емкость, помешайте и оставьте минут на 5, чтобы частички соли растворились в воде. Растворение будет происходить за счет прогревания воды в маленькой емкости.
- Далее вам требуется через каждые 5 минут добавлять в маленькую емкость 1-2 ст. л. соли до тех пор, пока хлорид натрия не перестанет растворяться.
После 2-3 добавлений хлорид натрия уже не будет растворяться в воде. Настало время полученный концентрированный солевой раствор перелить в небольшую емкость. Во время переливания следите за тем, чтобы нерастворенные кристаллики не проникли в новый сосуд.
Выбираем основной кристалл
После подготовки солевого раствора выберите из пакета с обычной солью большой кристалл, а потом опустите его на дно емкости с концентрированной жидкостью. Все, осталось отправить будущий кристалл на подоконник и наблюдать за его ростом, который может длиться несколько недель.
Если вы хотите ускорить рост кристалла, то через 3-4 дня его можно аккуратно извлечь из емкости, а потом подготовить новый раствор. Процедура значительно ускорит рост кристалла, ведь он получить новый материал для наращивания объема. Но такие действия могут разрушить кристалл, поэтому лучше просто доливать понемногу солевого раствора через каждые 2-3 дня по мере испарения жидкости.
Как вырастить кристалл из хлорида натрия?
Отвечая на вопрос о том, как вырастить кристалл в домашних условиях из соли, стоит рассказать о ряде факторов, влияющих на окончательную форму соляного изделия:
- Если опустить на дно баночки с кристаллом бечевку, то кристалл будет формироваться вокруг этой импровизированной опоры. Для создания опоры посередине карандаша привяжите бечевку и опустите ее в раствор. Все, частички соли самостоятельно будут находить опору.
- Если быстро охладить солевой раствор, то кристалл сформируется скорее, но его форма будет некрасивой. При постепенном охлаждении жидкости формирование кристалла будет боле долгим, а форма – совершенной.
- Не трясите банку с кристаллом, чтобы не нарушить его формирование.
- Не добавляйте в солевую жидкость красители, ведь они только замедлят формирование кристалла.
- После изготовления кристалла вы можете использовать его для декорирования интерьера, ведь соль забирает в себя посторонние запахи, вредные испарения и излучение электрических приборов!
Загрузка...
