Творческая работа, о кристаллах. Как вырастить кристалл Нужны кристаллы

Современному человеку стало под силу многое: нанотехнологии, искусственное оплодотворение, изучение далеких галактик. Что уж тогда говорить о выращивании минералов в домашних условиях. Да-да, каждый из нас сегодня может вырастить настоящий кристалл у себя на кухне без лабораторного оборудования и научных знаний. Все что потребуется, это смекалка, терпение и несколько подручных материалов.

Кристаллы независимо от того, природные они или искусственные, поражают своей красотой, многогранностью и необычностью. Именно поэтому интерес к домашнему выращиванию кристаллов возрастает. Их выращивают самых необычных форм и цветов, используя для этого простые ингредиенты, такие как соль, сода, лимонная кислота, красители и др.

Вырастить для себя самый красивый и уникальный кристалл можно разными методами, выбрав тот, что больше понравился. В продаже даже есть специальные наборы для фанатов домашних экспериментов, с помощью которых удается получить кристаллы просто невероятных форм.

Вот какие фото готовых кристаллов химики-любители выкладывают в сети:

Видео как выращивать лучистые кристаллы

Чтобы вникнуть в суть и заполучить самый фантастический кристалл, стоит посмотреть подробный видео-урок, и лишь потом приступать к необычному процессу выращивания кристаллов.

Инструкция как выращивать кристаллы

Выращивание домашних кристаллов ― простой и увлекательный процесс, если заранее изучить правила эксперимента и подготовить нужные материалы. Единственный минус ― растет кристалл довольно долго, в среднем на это уходит не меньше месяца.

Формирование решетки кристалла, скорость его роста, цвет, плотность ― все это зависит от качества приготовленного раствора, выбранной посуды, влажности внешней среды. К этим деталям нужно отнестись ответственно. Но первое, с чего надо начать, это подбор инвентаря.

Для выращивания красивого кристалла нужно:

• Емкость для кристалла. Это своего рода инкубатор, который должен соответствовать правилам: он не должен окисляться, отдавать цвет, истощать запах. Оптимальный вариант ― стекло или эмалированная посуда. Металлические, глиняные, пластиковые посудины исключаем сразу. Что касается размера ― ограничений нет: тут важно какого размера вам нужен кристалл.
• Палка для размешивания раствора. Тут опять акцент делается на материале ― выбираем дерево или стекло.
• Бумага. В процессе выращивания вам понадобятся белые салфетки хорошего качества или фильтрующая бумага.
• Основной компонент для раствора. Это может быть поваренная соль, сахар, сода или что-то другое. Этот продукт подбираете в соответствии с выбранным рецептом.

Хотя для выращивания кристаллов используют растворы из разных веществ, суть самого процесса практически идентичная во всех рецептах.

Базовый алгоритм выращивания заключается в следующем:

• Соль или другой ингредиент растворяют в горячей воде до получения концентрированного раствора.
• Основу-затравку для кристалла (это может быть крупный кусок соли) промывают в воде и погружают в приготовленный раствор.
• Емкость с раствором плотно закрывают. Примерно через 24 часа крышку снимают. Где-то на 3-4 неделе уже будет заметен большой кристалл.
• Как только вершина кристалла вынырнет на поверхность раствора, жидкость сливают, а кристалл аккуратно извлекают из емкости.
• Потом кристалл высушивают и держат в защищенном от воды месте и любуются его красотой.

Как вырастить кристалл из купороса в домашних условиях, пошаговая инструкция

Если бесцветным кристаллом никого не удивишь, то ярко-синий кристалл точно станет настоящим сюрпризом. Для создания такой красоты используют специальный ингредиент - медный купорос. Он дает более яркий и натуральный оттенок синего, нежели пищевые красители.

Это вещество продается в магазинах с товарами для сада и огорода. Он является химическим веществом, поэтому для творчества с детьми не подходит.

Если придерживаться следующей инструкции, через пару недель у вас вырастит шикарный темно-синий кристалл:

• Влейте в стеклянную емкость дистиллированную воду.
• Растворяйте в ней порошок медного купороса до тех пор, пока гранулы перестанут растворяться в воде.

• Простую нить опустите в раствор, зафиксировав один край над емкостью. Выждите несколько часов, чтобы на нитке сформировались мелкие кристаллики.
• Выберите тот, что понравился больше, и оставьте его на нитке, а остальные отсоедините и отложите в сторону.

• Нить с кристалликом вновь опустите в раствор, зафиксировав конструкцию таким образом, чтобы она не касалась дна емкости. Дайте кристаллу несколько недель и он подрастет, окрасившись в синий цвет.
• Достав кристалл из воды, высушите его и покройте бесцветным лаком, чтобы обеспечить его сохранность.

Как вырастить кристалл из соли быстро

Кристаллы прекрасно растут из соли, но в большинстве рецептов предлагают использовать простую поваренную соль. Она, конечно же, подходит, но если вы не отличаетесь терпеливостью или же кристалл вам нужен как можно скорее, советуем вам использовать морскую соль. Она не только ускорит темп образования массива кристалла, но и сделает его значительно крепче. Но, независимо от того, какую соль вы возьмете, внешний вид кристалла останется неизменным - он будет крупным, белым, немного прозрачным и, конечно же, будет напоминать соль причудливой формы.

Приступим к выращиванию солевого кристалла:

• Возьмите вскипяченную родниковую или фильтрованную воду, налейте в стеклянную банку.
• Размешайте в ней много морской соли, а когда ее кристаллы откажутся растворяться, раствор процедите сквозь марлю.

• Влейте раствор обратно в банку, выберите кристаллик соли большого размера, привяжите к нему нитку и опустите в раствор. Потом раствор быстро охладите (это ускорит образование мелких кристаллов на основе).

• Выждите от недели до месяца в зависимости от того, какого размера нужен кристалл.
• Насухо вытрите его салфеткой, при желании полакуйте.

Как вырастить кристалл из сахара

Сахарные кристаллы ― не просто шедевр домашнего творчества, но и необычное лакомство. Только представьте себе, что вы станете творцом съедобных кристаллов! Только не забывайте, что использовать нужно продукты высшего качества.

Итак, начнем:

• Подготовьте простой сахар, по желанию можете взять пищевые красители, также понадобятся деревянные палочки, вода и несколько салфеток.

• Возьмите 2 ст. воды и 5 ст. сахара, но использовать мы будем их не сразу. В кастрюле нагрейте ¼ ст. воды и 2 ст. л. сахара ― у вас получится сладкий сиропчик.
• На чистую салфетку насыпьте горсть сахара и обваляйте в нем палочки, смоченные в сиропе. Проследите, чтобы сахар плотно облепил всю палочку, иначе кристалл будет асимметричным.

• Дайте подготовленным палочкам хорошо высохнуть, чтобы сахар не осыпался.
• Пока заготовки сохнут, возьмите кастрюлю, отправьте в нее 2.5 ст. сахара и 2 ст. воды, варите сироп. Когда весь сахар растворится, высыпьте остаток сахара и проварите сироп 15 минут.
• Возьмите несколько листов бумаги в виде квадрата. Проткните их палочками посередине.

• Потом быстро разлейте сироп по стаканам, в каждый из них капните несколько капель разноцветных пищевых красителей и сразу погрузите в них палочки. Заготовка не должна достигать дна или соприкасаться со стенками стакана.
• Благодаря листу, палочка будет надежно закреплена, к тому же бумага будет щитом, защищающим сироп от проникновения пилы и влаги.

Ваши кристаллы вырастут через 7-14 дней и будут вполне съедобными даже для детишек. Правда, при условии, что красители использовались натуральные.

Как вырастить кристалл из лимонной кислоты

Для выращивания кристалла вам понадобится около 180 г лимонной кислоты на каждые 100 г воды. Сразу оговоримся, что процесс более сложный, нежели в случае использования соли или сахара.

Процесс выращивания:

• В воде (100 мл) с температурой 20⁰С, растворите лимонную кислоту (130 г). В процессе работы емкость с раствором нужно будет немного подогревать, чтобы температура стабильно удерживалась на 20⁰С. Для этого можно использовать другую емкость с горячей водой, в которую можно погружать стакан с лимонной кислотой. Желательно контролировать процесс с помощью градусника.
• Потом в течение недели нужно подсыпать лимонную кислоту, до момента, когда она перестанет растворяться. Для этого вам хватит оставшихся 50 г лимонной кислоты. Раствор станет похожим на густой кисель, а на дне возникнут мелкие кристаллы.
• На этом этапе раствор процедите. Один кристалл обмотайте леской и погрузите в раствор-затравку.
• Через 7-10 дней кристалл достигнет 10-12 см в диаметре. Можете его вытянуть, обсушить и покрыть лаком, или продолжить его выращивание.

Кристалл из лимонной кислоты очень чувствительный к перепадам температур и может треснуть, поэтому выращивать его нужно в стабильных климатических условиях.

Как вырастить цветной кристалл

Если выращивание кристаллов из пищевых продуктов уже успешно освоено, можно замахнуться на домашний рубин. Конечно же, он будет не настоящий, но не менее привлекательный и яркий. Получить такой камешек поможет химическое вещество Гексацианоферрат(III) калия, которое в народе называют красной кровяной солью. Купить вещество можно без проблем в интернет-магазине или магазине с товарами для химической промышленности. Растет кристалл около трех недель. На свое усмотрение можете вырастить монокристалл или сад из множества мелких кристаллов.

Процесс выращивания домашних рубинов:

• Вскипятите 175 мл воды, растворите в ней 100 г красной кровяной соли. Температура воды не должна быть ниже 90⁰С.

• Теперь, если вам нужен монокристалл, возьмите небольшой кристалл обычной соли, обмотайте вокруг него леску, с помощью деревянной палочки или карандаша зафиксируйте леску с кристаллом на стакане так, чтобы он погрузился в раствор.
• Если вы хотите вырастить сад из кристаллов, возьмите гладкий камешек, лучше гранитный, опустите его на дно посуды с раствором.
• С каждым днем кристалл будет увеличиваться. Через три недели кристалл начнет «выглядывать» из воды. В этот момент его нужно извлечь из емкости, высушить и покрыть лаком для ногтей.
• Важно помнить, что красные кристаллы очень хрупкие, поэтому работать с ними нужно максимально аккуратно.

Как вырастить красивый кристалл

Быстро вырастить кристалл красивой правильной формы можно из квасцов алюминиевых. Если вы не знаете что это такое, мы уточним: это лекарственный препарат (двойные соли) для остановки внешнего кровотечения и купирования воспалительного процесса. Он продается в аптеке и стоит пару рублей.

Процесс довольно простой:

• Для начала купите необходимый препарат в аптеке. Выглядит он вот так:

• Вскипятите 0.5 л воды, растворите в ней 6 ст. л. квасцов.
• Теперь остается только ждать. Главное, пока кристаллы не вырастут, не тревожьте их: не мешайте раствор, не встряхивайте емкость.
• Через неделю кристаллы заметно подрастут:

• Теперь выберите затравочный кристалл, проделайте в нем отверстие, зафиксируете нитку, другой конец которой примотайте к палочке.

• Опустите кристалл-основу в раствор и подождите 1-2 недели. Его форма в виде октаэдра останется такой же, но величина кристалла существенно увеличится.
• У вас получится вот такой эксклюзивный кулон:

Как вырастить кристалл за два дня

Вырастить правильный кристалл с красивыми гранями из подручных веществ за 1-2 дня невозможно. В лучшем случае у вас получится много мелких кристалликов, сращенных в одну причудливую фигурку. Но можно легко решить такую дилемму ― купить готовый набор для выращивания кристаллов за два дня. Найти его можно в любом магазине для творчества. Процесс понятный и доступный даже для детей. Как вырастить лучистый кристалл за 48 часов расскажет видео:

Как вырастить кристалл на нитке

Чтобы вырастить кристаллы на нитке понадобится сода. Перед началом процесса убедитесь в чистоте всех рабочих поверхностей, поскольку даже самая мелкая соринка может испортить все ваши старания. Для работы вам понадобится два стеклянных стакана, пачка соды, шерстяная нить, кипяток.

Кристаллы из соды на нитке ― выращивание:

• Подготовленные стаканы наполовину наполните кипятком. В каждый из них отправьте по 6 ч. л. соды.
• Когда сода растворится, добавляем еще по 3 ч. л. порошка и так до тех пор, пока он не перестанет растворяться.
• Возьмите нить длиной 35 см, на ее концах закрепите по скрепке. Поставьте стаканы с содовым раствором в один ряд, расположив между ними блюдце, концы нити погрузите в стаканы.

Как вырастить кристалл за час

Как вырастить кристалл из марганцовки

Из перманганата калия растут ромбовидные кристаллы красивого темно-фиолетового оттенка. Процесс выращивания проходит так же, как и в случае использования соли или сахара. Но кристаллы получаются намного интереснее.

Как выращивать:

• Возьмите 100 мл воды. Ее температура должна быть не ниже 20⁰С.
• Растворите в этом количестве 6-7 г марганцовки.
• Когда раствор станет однородным, опустите в него кристалл соли, зафиксированный на леске.
• А теперь, как обычно, выждите несколько недель, наблюдая за ростом фиолетового кристалла.



Как вырастить зеленый кристалл

Владея азами химии, несложно вырастить домашний кристалл эксклюзивного зеленого цвета. Конечно же, проще всего купить специальный набор в магазине, но предлагаем пойти другим путем и провести настоящий эксперимент.

Выращивание:

• В магазине «Сад и город» купите удобрение Аммофос на основе дигидрофосфат аммония. Это вещество будет затравкой для выращивания большого кристалла.
• Возьмите маленький шарик пенопласта, обмотайте его шерстной ниткой, словно клубочек.



• Посыпьте клубок порошком Аммофос, чтобы у вас выросли крупные кристаллы. Опустите шарик в пустой стакан.



• В другой стакан отправьте 40 г Аммофоса и 10 г зеленого пищевого красителя, налейте 50 г кипятка, все перемешайте и перелейте в стакан с шариком.
• Важно вливать жидкость по краю емкости, чтобы не смыть с нашего шарика раствор Аммофоса. Наполнить стакан нужно на ¾ поскольку шарик всплывет на поверхность (это важное условие).
• Теперь из бумажного листа А4 сделайте цилиндр, наденьте его на стакан, сверху накройте конструкцию салфеткой.
• Уже на пятый день у вас вырастит отличный кристалл.



Домашнее выращивание кристаллов станет для каждого из вас чем-то особенным. Кто-то увлечется необычным хобби, собирая свою коллекцию кристаллов, кто-то весело проведет время с детьми, а кто-то улучшит свои знания по химии. Но, в любом случае вы познавательно проведете время. Удачных экспериментов!

природные кристаллы горного хрусталя

Красивые шестигранные кристаллы горного хрусталя выросли из горячих водных растворов, насыщенных кремнеземом SiO 2.

природные кристаллы серы

Ромбические желтые кристаллы серы выросли из сероводородных вод горячих источников и гейзеров.

На берегах соленых озер и морей можно увидеть кубические кристаллы каменной соли — галита; белые, красные, желтые и даже синие кристаллы карналлита и мирабилита.

Алмазы , самые твердые кристаллы, образовались при гигантском давлении в так называемых трубках взрыва (кимберлитовых трубках).

Итак, природа создала и продолжает создавать кристаллы минералов. Можем ли мы увидеть таинство роста кристаллов? Можем ливырастить их сами? Да, конечно можем. И сейчас я расскажу, как это сделать в домашних условиях.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ СОЛИ

Выращенные кристаллы поваренной соли

Для того, чтобы вырастить кристаллы поваренной (каменной) соли (галита — NaCl), нужно поставить на плиту емкость с водой и довести воду до кипения. Затем снять емкость с плиты и растворить в ней обычную соль из пачки. Постоянно помешивая раствор, досыпайте соль до тех пор, пока не заметите, что она больше не растворяется.

Полученный соленый раствор нужно отфильтровать иналить в плоскую посуду, например, в блюдце. Вода остынет и начнет испаряться, а на краях блюдца и на его дне вы увидите прозрачные кубики правильной формы – это и естькристаллы каменной соли, галита.

Можно вырастить большой кристалл, или несколько больших кубических кристаллов. Для этого в емкость, в которой вы растворили соль, следует опустить шерстяную нитку. При остывании раствора она покроется кубиками соли. Чем медленнее остывает раствор – тем более правильную форму будут иметь кристаллы. Через некоторое время рост прекратится.

Чтобы вырастить один большой кристалл, нужно из множества образовавшихся на дне кристаллов выбрать один, самый правильный, положить на дно чистого стакана, а сверху налитьраствор из прежней посуды.

Для роста правильных кристаллов нужен покой. Нельзя трясти или передвигать стол или полку, на которой стоит емкость с растущими кристаллами.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ САХАРА

Вырастить кристаллы сахара можно точно также, как и кристаллы соли. Кристаллы сахара можно вырастить также на деревянных палочках, это может быть красивым дополнением к какому-либо праздничному сладкому блюду. Пищевые красители, добавленные в раствор,окрасят сахар во все цвета радуги.

Кристаллы сахара

Ниже приводится полная инструкция, как вырастить кристаллы сахара на палочках .

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ МЕДНОГО КУПОРОСА

Медный купорос продается в магазинах для огородников, из него, и из гашеной извести, готовят «бордоскую жидкость» длязащиты растений от грибков и различных заболеваний.

Для того, чтобы выраститькристалл медного купороса (Cu SO 4 * 5H 2 O) правильной формы, следует растворитьпорошковый медный купоросв воде при температуре 80 градусов Цельсия. При более высокой температуре растворимость медного купороса падает.Растворяем порошок до тех пор, пока растворение не прекратится. На конецпроволочки или шерстяной нити привязываем затравку – мелкий кристаллик того же медного купороса. Где его взять? Можно поискать в том же пакете, из которого вы сыпали купорос в воду, кристаллик побольше. Если такой не нашелся – оставьте ваш раствор остывать, и через некоторое время вы увидите на дне мелкие кристаллы.

Выберите один и привяжите его (или приклейте) к проволоке или нити. Раствор отфильтруйте. Затем опустите в него приготовленную затравку (кристалл на нити). Ни в коем случае не опускайте затравку в горячий раствор! Затравка может попросту раствориться. Большой кристалл медного купороса растет несколько недель. Кристалл, выращенный до нужных размеров, нужно покрыть лаком, так как влага, содержащаяся в воздухе, со временем приведет к его оплавлению и разрушению.

Выращивают аналогичным образом, подробную статью об этом можно прочитать, пройдя по ссылке в этом предложении.

КАК ВЫРАСТИТЬ КРИСТАЛЛ ИЗ АЛЮМОКАЛИЕВЫХ КВАСЦОВ

выращенные кристаллы алюмокалиевых квасцов

Алюмокалиевые квасцы (KAI 2 * 12H 2 O — минерал алунит ) продаются в аптеке в виде порошка. Это хорошее средство, которое «сушит кожу» и убивает болезнетворные микроорганизмы, это вещество не вызывает аллергии и оно не токсично. Из порошка алюмокалиевых квасцов можно вырастить хорошие кристаллы.Квасцы следует растворить в теплой воде до насыщения и раствор отфильтровать. Через несколько дней нахождения в спокойном месте, при комнатной температуре, на дне емкости появятся маленькие кристаллы.

алюмокалиевые квасцы (квасцы жженые) можно купить в аптеке

Из этих кристалликов нужно выбрать несколько штук, правильной формы и поместить в другую емкость. Затем их заливают тем же раствором.Можно подвесить затравки на тонких ниточках (к нити их можно приклеить прочным водостойким клеем).Раз в два-три дня кристаллы нужно переносить в новый стакан, а раствор фильтровать и снова заливать им растущие кристаллы.Кристаллы квасцов, выращенные до нужных размеров, следует покрыть лаком, чтобы они не оплавились от влаги воздуха и не потеряли форму.

Растворы для выращивания кристаллов желательно готовить на дистиллированной воде.

В домашних условиях можно получить искусственный малахит , используя медный купорос и стиральную соду, но это будут не красивые кристаллы или ажурный рисунчатый камень, а зеленый или грязно-зеленый осадок на дне сосуда (порошок). Красивый малахит, практически не отличающийся от натурального, можно получить только на промышленном оборудовании.

На предприятиях тоже выращивают кристаллы многих минералов. Но дома это повторить невозможно, для этого нужно специальное оборудование.Большинство кристаллов (кварц, аметист, рубин, изумруд, алмазы, малахит, гранаты и др.) выращивают в чугунных автоклавах под высоким давлением. Температуры достигают 500-1000 градусов, а давление – 3000 атмосфер.

Наборы для выращивания кристаллов

набор для выращивания кристаллов

Сейчас в магазинах игрушек,в крупных городах, появилисьв продаже наборы для выращивания кристаллов. Из порошков дигидрофосфата аммония и калия, в которые добавлены красители, можно вырастить интересные призматические и игольчатые кристаллы. Для того, чтобы кристаллы получились достаточно большими и красивыми, надо строго следовать прилагаемой инструкции.

Странно, но в инструкции, которая находится в изображенной на фотографии коробке, не указано, какое именно химическое вещество используется для выращивания кристаллов и какой краситель используется. В остальном она достаточно подробная.

Случалось ли вам слышать слово «кристалл»? Разумеется. Но спросите себя, какие кристаллы вам знакомы? Первыми на ум приходят скорее всего яркие самоцветы: изумруд, кто-то вспомнит лиловый аметист, кто-то вишнёво-красный гранат, а кто-то горный хрусталь – бесцветный кварц. Не будь этих блестящих разноцветных камушков, жизнь потускнела бы, лишившись их красок, их маленьких тайн.

В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий и симметрией, в которой скрывается необыкновенная красота. Я сразу заинтересовалась темой «кристаллы». Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Удивительные многогранники издавна привлекали внимание людей. Средневековые алхимики думали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями.

Кристаллы так хороши собой, что ими можно любоваться часами. Каких только кристаллических форм не создала природа! Столбики, кубики, пирамиды, звёзды! Поражает разнообразие причудливых форм и цветов кристаллов.

Красота кристаллов всегда восхищала человека. Раньше считалось, что горный хрусталь (вид кварца) – это окаменевший лед, который никогда не растает. На самом деле кристаллы (от греческого слова «Криос» - «ледяной холод») – это твердые тела со строгим внутренним расположением атомов, которому соответствуют симметрия их внешних гладких поверхностей – граней.

Наука, занимающаяся изучением кристаллов и их свойств, называется кристаллографией.

Кристаллография зародилась в древности и развивалась в тесной связи с минералогией как наука, устанавливающая законы огранения кристаллов.

Наблюдение и измерение огранения кристаллов, установление законов огранения - предмет геометрической кристаллографии. На основе геометрической кристаллографии возникла гипотеза об упорядоченном, трёхмерно-периодическом расположении в кристалле составляющих его частиц, в современном понимании - атомов и молекул, которые образуют кристаллическую решетку. Структурная кристаллография исследует атомно-молекулярное строение кристаллов методами рентгеноструктурного анализа, электронографии, нейтронографии, электронной микроскопии.

Симметрийные и структурные закономерности, изучаемые кристаллографией, находят применение в рассмотрении общих закономерностей строения и свойств конденсированного состояния вещества: аморфных тел и жидкостей, полимеров, биологических макромолекул, надмолекулярных структур и т. п. Этим занимается обобщенная кристаллография. Изучать кристаллы – это значит изучать почти все окружающие нас тела. Изучением строения и свойств кристаллов занимаются такие науки, как физика, химия.

Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Кристаллы характеризуются значительными силами межмолекулярного взаимодействия.

Они имеют правильную геометрическую форму, которая является результатом упорядоченного расположения частиц, составляющих кристалл. Регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях, называется пространственной (кристаллической) решеткой. Форму, которую принимает монокристалл тогда, когда при его росте устранены все случайные факторы, называют идеальной. Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми рёбрами и обладает симметрией.

Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.

Особенностью монокристаллов является зависимость физических свойств (упругих, механических, тепловых, электромагнитных, оптических и т. д.) от направления наблюдения, т. е. анизотропность. Поликристалл состоит из множества беспорядочно ориентированных мелких монокристаллов и поэтому анизотропностью не обладает.

Анизотропность сохраняется на уровне мелких монокристаллов

Кристаллы обладают симметрией атомной структуры, соответствующей ей симметрии внешней формы, а также анизотропией физических свойств. При изменении внешних условий структура кристаллов может измениться. Большинство природных твёрдых материалов являются поликристаллами.

1. 2 Жидкие и твердые кристаллы

В природе часто можно встретить переливчатые крылья жука или стрекозы, наблюдать за быстро меняющимися цифрами электронных часов. Трудно догадаться, что может объединять эти вроде бы совсем не связанные вещи. Оказывается, общими их участниками являются жидкие кристаллы.

Есть такие вещества, и природные, и искусственные, которые в определенном диапазоне температур текучи, как жидкости, но сохраняют внутренний порядок составляющих их частиц-молекул, присущий твердым телам. При понижении температуры они превращаются в твердые кристаллы, а нагрей их - станут обычными жидкостями.

Эти вещества объединяют в себе свойства кристаллов и жидкостей. Образуются они из органических цепочек, похожих на полимеры. Удлиненная форма этих мельчайших частиц определяет необычные качества жидких кристаллов. Известно несколько тысяч органических соединений, образующих жидкие кристаллы, молекулы которых имеют удлиненную или дискообразную форму.

Однако при температурах ниже критической (которая у каждого вещества своя) в жидкости возникает выделенное направление, вдоль которого начинают ориентироваться оси молекул. В результате образуется жидкий кристалл с характерной анизотропией свойств.

Частицы жидких кристаллов способны сразу, по внешнему сигналу, менять свою ориентацию. При наблюдении за сменой цифр на табло микрокалькулятора или часов, там происходит похожий процесс – на определённые участки подаётся электрический сигнал и они изменяют свою прозрачность.

Всё чаще мы стали встречаться с термином “жидкие кристаллы”. Мы все часто с ними общаемся, и они играют немаловажную роль в нашей жизни. Многие современные приборы и устройства работают на них. К таким относятся часы, термометры, дисплеи, мониторы и прочие устройства. Что же это за вещества с таким парадоксальным названием “жидкие кристаллы” и почему к ним проявляется столь значительный интерес? В наше время наука стала производительной силой, и поэтому, как правило, повышенный научный интерес к тому или иному явлению или объекту означает, что это явление или объект представляет интерес для материального производства. В этом отношении не являются исключением и жидкие кристаллы. Интерес к ним, прежде всего, обусловлен возможностями их эффективного применения в ряде отраслей производственной деятельности. Внедрение жидких кристаллов означает экономическую эффективность, простоту, удобство.

В конце девятнадцатого - начале двадцатого века многие очень авторитетные учёные весьма скептически относились к открытию Рейнитцера и Лемана. Дело в том, что не только описанные противоречивые свойства жидких кристаллов представлялись многим авторитетам весьма сомнительными, но и в том, что свойства различных жидкокристаллических веществ (соединений, обладавших жидкокристаллической фазой) оказывались существенно различными. Так, одни жидкие кристаллы обладали очень большой вязкостью, у других вязкость была невелика. Одни жидкие кристаллы проявляли с изменением температуры резкое изменение окраски, так что их цвет пробегал все тона радуги, другие жидкие кристаллы такого резкого изменения окраски не проявляли. Наконец, внешний вид образцов, или, как принято говорить, текстура, различных жидких кристаллов при рассматривании их под микроскопом оказывался совсем различным. В одном случае в поле поляризационного микроскопа могли быть видны образования, похожие на нити, в другом - наблюдались изображения, похожие на горный рельеф, а в третьем - картина напоминала отпечатки пальцев. Стоял также вопрос, почему жидкокристаллическая фаза наблюдается при плавлении только некоторых веществ? Жидкие кристаллы обладающие анизотропией свойств, связанной с упорядоченностью в ориентации молекул. Благодаря сильной зависимости свойств жидких кристаллов от внешних воздействий они находят разнообразное применение в технике.

Твердые тела подразделяются на кристаллические и аморфные.

Кристаллические тела характеризуются наличием дальнего порядка - пространственной периодичностью в расположении атомов. В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек, в этом случае говорят о наличии ближнего порядка.

Устойчивым является кристаллическое состояние, аморфное состояние – нестабильное, с течением времени аморфные тела должны закристаллизоваться.

Аморфное состояние - это твердое некристаллическое состояние вещества, характеризующееся изотропией физических свойств и отсутствием определенной температуры плавления. При повышении температуры аморфное вещество (стекло, многие пластмассы) размягчается и переходит в жидкое состояние постепенно. При продолжительном воздействии с малой силой аморфные тела, подобно жидкостям, обнаруживают текучесть.

По типам связи между частицами твёрдые тела делят на пять классов:

1) ионные кристаллы в которых основными силами притяжения, действующими между ионами, являются электростатические силы;

2) кристаллы с ковалентной связью, в которых валентные электроны соседних кристаллов обобществлены; кристалл представляет собой как бы огромную молекулу;

3) металлы, у которых энергия связи обусловлена коллективным взаимодействием подвижных электронов с ионным островом - металлическая связь;

4) молекулярные кристаллы, в которых молекулы связаны слабыми электростатическими силами (ван-дерваальсовы силы), обусловленными динамической поляризацией молекул;

5) кристаллы с водородными связями, в которых каждый атом водорода связан силами притяжения одновременно с двумя другими атомами. Именно водородная связь вместе с электростатическим притяжением дипольных моментов молекул воды определяет свойства воды и льда.

1. 3 Снежинки

Каждую зиму на землю падают миллиарды снежных кристаллов. Их холодное совершенство и абсолютная симметрия поражают. Странно, что люди разглядели эти «драгоценности изо льда» совсем недавно.

Сколько писателей и философов были очарованы этой недолговечной красотой! Вот какими увидел снежинки герой Томаса Манна: «С виду это была бесформенные клочочки, но он уже не раз смотрел на них через свое увеличительное стекло и отлично знал, из каких изящных, отчетливо сделанных крохотных драгоценностей они составляются – из подвесок, орденских звезд, брильянтовых аграфов; роскошнее и тщательнее их не мог бы сработать самый умелый ювелир».

Снежинки (снег), твердые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов различной формы.

Рассматривать снежинки очень интересно хотя бы потому, что еще ни разу на землю не упало двух одинаковых.

Снежинки не раз становились предметом серьезных научных исследований. Самый первый трактат о снежинках написал в 1611 году Иоанн Кеплер. В нем он размышляет о том, почему кристаллы снега имеют шестигранную форму.

С тех пор многие ученые пытались ответить на этот вопрос. Им на помощь приходила даже рентгеновская техника, но точного объяснения нет и сегодня.

Отчаявшись, ученые решились предположить, что Кеплер был прав, считая, будто снежинки, как растения, обладают подобием души, которая и моделирует их форму.

В 1635 году философ и математик Рене Декарт впервые занялся описанием видов снежинок, разглядывая их невооруженным глазом. Он первый нашел и описал достаточно редкую 12-конечную снежинку.

В 1665 г. Роберт Хук рассматривал снежинки уже под микроскопом.

А первый снимок снежного кристалла под микроскопом сделал 15 января 1885 года молодой Уилсон Бентли, сын фермера из штата Вермонт. И был так поражен результатом, что всю оставшуюся жизнь Снежинка -так прозвали Бентли –посвятил снегу. За 47 лет (умер он в 1931 году) Бентли успел сфотографировать около 5600 снежных кристаллов.

Сравнивая снимки, фотограф-самоучка обнаружил, что среди них нет двух одинаковых. И, между прочим, до него этого никто не замечал! Влюбленный в снег фотограф, снимавший снежинки самодельной громоздкой камерой, признавался: «Каждый раз я не могу до конца поверить в то, что вся эта красота через мгновение растает и исчезнет без следа».

Первые систематические исследования снежных кристаллов предпринял в 1930-х годах японец Укихиро Накайя. Началось всё с отсутствия денег. В лаборатории профессора Хоккайдского университета катастрофически не хватало необходимых приборов. А вот снега вокруг было сколько угодно. Как и многие японцы, физик Накайя всегда восхищался его красотой – в японской культуре есть даже особое понятие «юкими», что значит «любование снегом».

В Японии существует Музей снега и льда имени Укихиро Накайя, в котором хранятся первые снимки и машина для получения снежинок.

Учёный решил приглядеться к снежинкам внимательнее. Соорудив морозильную камеру, Накайя стал наблюдать под микроскопом, какие формы принимают снежные кристаллы в различных условиях. Несмотря на головокружительное разнообразие снежинок, Накайя сумел усмотреть в них что-то общее. В результате он выделил 41 тип снежинок и составил первую классификацию. Кроме того, трудолюбивый японец вырастил первую «искусственную» снежинку и выяснил, что величина и форма образующихся кристаллов льда зависят от температуры воздуха и влажности.

Хотя двух одинаковых снежинок не найти, можно условно разделить их на несколько видов:

ЗВЕЗДОЧКИ

Имеют обычно шесть симметричных лучей, идущих от центра и разветвляющихся, как ветки дерева, на концах. Диаметр – 5 мм и больше, толщина 0,1 мм.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ

Плоские, как будто расплющенные, звезды с разным количеством граней и ошеломляющим разнообразием форм кончиков.

ПОЛЫЕ КОЛОНКИ – главные элементы большинства снегопадов – подобны деревянному карандашу, с коническими полыми концами. Бывает, из-за резкого перепада температуры колонка вдруг продолжается пластинчатым фрагментом.

ИГОЛЬЧАТЫЕ

Снежинки с длинными, тонкими концами.

НЕСТАНДАРТНЫЕ

Вообще у снежинок трудная жизнь. Оказавшись в турбулентном облаке, многие ломаются, не успевают приобрести правильную форму. “Теплые” снегопады с сильным ветром приносят больше всего нестандартных, бракованных снежинок.

А иногда они обрастают снегом и превращаются в шарики.

Лабораторные опыты по выращиванию снежинок показали, что форма снежинок напрямую зависит от температуры и влажности воздуха.

Каждый снежный кристалл уникален. Однако все снежинки имеют общую черту – они обладают гексагональной симметрией. Поэтому у «звёздочек» всегда вырастают три, шесть или двенадцать лучей.

В градинах размером от нескольких миллиметров до 20 см чередуются прозрачные и мутные слои льда, иногда в них «застревают» частицы пыли и даже насекомые.

Мало кого приводит в восторг град, но даже в таких кристаллах есть своя прелесть: чем сложнее и необычнее путь градин, тем уникальнее их форма. И тем удивительнее загадка. Недаром однажды Укихиро Накайя сказал: «Снег – это послание небес, написанное тайными иероглифами».

Симметрия многолика. Она обладает свойствами, которые одновременно и просты. И сложны, способны проявляться и единожды, и бесконечно много раз.

«Я считаю, что теплоту, охранявшую до сих пор вещество, одолел холод, и она как действовала (исполненная формообразующего начала), соблюдая порядок, и как сражалась, не нарушая его, так и в бегство обратилась, сохраняя известный порядок, и отступила». И. Кеплер

II. Симметрия в кристаллах

Рассматривая различные кристаллы, мы видим, что все они разные по форме, но любой из них представляет симметричное тело. И действительно, симметричность это одно из основных свойств кристаллов. К понятию о симметрии мы привыкли с детства. Симметричными мы называем тела, которые состоят из равных одинаковых частей.

Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией».

В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.

Например, кристаллы в форме куба (Хлорид калия, поваренная соль и др.) имеют девять плоскостей симметрии, три из которых проходят параллельно граням куба, а шесть – по диагоналям. Кроме того, куб имеет три оси симметрии 4-го порядка, четыре оси 3-го порядка и шесть осей 2-го порядка. Куб ещё имеет центр симметрии. Всего в кубе 23 элемента симметрии.

Кристаллы алмаза, калиевых квасцов имеют форму октаэдров. Октаэдры обладают такими же элементами симметрии, что и кубы. На рисунке показаны оси вращения октаэдра.

У кристаллов магния, имеющих форму гексагональной призмы (т. е. призмы, опирающейся на правильный шестиугольник), 6 плоскостей симметрии и одна ось симметрии 6-го порядка.

У кристаллов медного купороса имеется лишь центр симметрии, других элементов симметрии у них нет.

Из этого небольшого обзора симметрий различных кристаллов можно сделать вывод, что различные кристаллы обладают разной симметрией.

Симметричность кристаллов всегда привлекала внимание учёных. Уже в 79 г. нашего летоисчисления Плиний Старший упоминает о плоскогранности и прямобедренности кристаллов. Этот вывод и может считаться первым обобщением геометрической кристаллографии. С тех пор на протяжении многих столетий весьма медленно и постепенно накапливался материал, позволивший в конце XVIII в. открыть важнейший закон геометрической кристаллографии - закон постоянства двухгранных углов. Этот закон связывается обычно с именем французского учёного Роме де Лиля, который в 1783г. опубликовал монографию, содержащую обильный материал по измерению углов природных кристаллов. Для каждого вещества (минерала), изученного им, оказалось справедливым положение, что углы между соответственными гранями во всех кристаллах одного и того же вещества являются постоянными.

Не следует думать, что до Роме де Лиля никто из учёных не занимался данной проблемой. История открытия закона постоянства углов прошла огромный, почти двухвековой путь, прежде чем этот закон был отчётливо сформулирован и обобщён для всех кристаллических веществ. Так, например, И. Кеплер уже в 1615 г. указывал на сохранение углов в 60° между отдельными лучиками у снежинок. В 1669 г. Н. Стенон открыл закон постоянства углов в кристаллах кварца и гематита. Внимательно разглядывая реальные кристаллы кварца, Стенон также обратил внимание на их отклонение от идеальных геометрических многогранников с плоскими гранями и прямыми рёбрами. В своём тракте он впервые ввёл в науку реальный кристалл с его несовершенствами и отклонениями от идеализированных схем. Однако все эти отклонения не помешали учёному открыть на тех же кристаллах кварца основной закон геометрической кристаллографии. Однако написал он об этом очень кратко в пояснениях к рисункам, приложенным к его сочинению, поэтому честь называться автором закона досталась Лилю. Годом позже Стенона Э. Бартолин сделал тот же вывод применительно к кристаллам кальцита, а в 1695г. Левенгук – к кристаллам гипса. Он показал, что и у микроскопически малых и у больших кристаллов гипса углы между соответственными гранями одинаковы. В России закон постоянства углов был открыт М. В. Ломоносовым для кристаллов селитры (1749г.) пирита, алмаза и некоторых других минералов.

Однако вернёмся к определению данному Лилем. В его версии закон постоянства углов звучит следующим образом: «Грани кристалла могут изменяться по своей форме и относительным размерам, но их взаимные наклоны постоянны и неизменны для каждого рода кристаллов».

Что же понимают под соответственными гранями?

В геометрии грани (плоские многоугольники) считаются равными, если они при наложении совпадают всеми своими точками. В кристаллографии равенство граней означает совершенно иное. Грани могут отличаться межу собой по форме и всё-таки считаться равными, если они обладают одинаковыми физическими и химическими свойствами. Установить равенство граней в кристаллографическом смысле удаётся иногда путём внешнего их осмотра. В сомнительных случаях производят травление поверхности кристалла кислотой. На равных гранях рисунок, полученный при травлении, будет одинаковым.

В кристалле кварца можно установить три сорта граней Хотя в разных кристаллах кварца грани имеют разный размер и форму, они считаются равными.

Закон постоянства углов утверждает, что двугранный угол, образованный гранями а и b, в различных кристаллах данного вещества будет один и тот же. Соответственно во всех кристаллах данного вещества будут равны и двугранные углы, образованные гранями а и с, b и c.

Итак, все кристаллы обладают тем свойством, что углы между соответственными гранями постоянны. Грани у отдельных кристаллов могут быть развиты по-разному: грани, наблюдающиеся на одних экземплярах, могут отсутствовать на других – но если мы будем измерять углы между соответственными гранями, то значения этих углов будут оставаться постоянными независимо от формы кристалла.

Однако по мере совершенствования методики и повышения точности измерения кристаллов выяснилось, что закон постоянства углов оправдывается лишь приблизительно. В одном и том же кристалле углы между одинаковыми по типу гранями слегка отличаются друг от друга. У многих веществ отклонения двухгранных углов между соответственными гранями достигает 10 – 20’, а в некоторых случаях и градуса.

Грани реального кристалла никогда не представляют собой идеальных плоских поверхностей. Нередко они бывают покрыты ямками или бугорками роста, в некоторых случаях грани представляют собой кривые поверхности, например у кристаллов алмаза.

III. Практические исследования

Кристалл, поэтом обновленный

Укрась мой мирный уголок,

Залог поэзии священной,

И дружбы сладостный залог.

В тебе таится жар целебный.

А. С. Пушкин

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.

В природе кристаллы растут вблизи водоёмов.

В соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр.

Рост кристаллов в искусственных условиях:

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава.

Развитие науки и техники привело к тому, что многие редко встречающиеся в природе кристаллы стали необходимыми для изготовления деталей приборов, машин, для выполнения научных исследований. Потребность во многих кристаллах возросла настолько, что удовлетворить ее за счет выработки старых и поисков новых природных месторождений оказалось невозможным. Возникла задача разработки технологии искусственного изготовления кристаллов

Наиболее распространенные способы выращивания кристаллов ― кристаллизация из расплава и кристаллизация из раствора. Эти технологии очень сложны.

Однако каждый желающий может вырастить некоторые кристаллы в домашних условиях путём кристаллизации из водного раствора кристаллического вещества.

Выращивают кристаллы из раствора, в основном, двумя способами. Один из них - охлаждение насыщенного раствора вещества. С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе появляются крошечные кристаллы-зародыши и постепенно они превращаются в красивые кристаллы правильной формы.

Другой метод выращивания кристаллов - постепенное удаление воды (испарение) из насыщенного раствора. В этом случае, чем медленнее удаляется вода, тем лучше получаются кристаллы. Надо оставить открытый сосуд с раствором при комнатной температуре - вода при этом будет испаряться медленно.

Вырастить кристаллы – это не пустая забава. В природе кристаллы растут на протяжении миллионов лет. А нельзя ли ускорить этот процесс? Оказывается можно.

Ни рубинов, ни алмазов, ни других драгоценных камней в условиях школьной лаборатории мы вырастить не можем.

Но и то, что нам по плечу, тоже достаточно красиво. Все кристаллы мы получали из насыщенных растворов, то есть из таких, в которых растворено так много вещества, что больше оно уже не растворяется. Воду для этих целей необходимо нагреть, тогда она вместит больше вещества.

Раствор мы готовили так: в горячую (но не кипящую) воду насыпали порциями вещество и размешивали стеклянной палочкой до полного растворения. Как только вещество перестаёт растворяться, это значит, что при данной температуре раствор насыщен.

Мы начали выращивать кристаллы с простых веществ – с поваренной соли и сахара. В двух тонких стаканах приготовили горячие насыщенные растворы. Сверху положили палочку, вокруг которых обмотана нитка. К свободному концу нитки привесили маленький груз – пуговицу. Чтобы нить распрямилась и висела в растворе вертикально, не доставая до дна.

Стакан мы оставляли на 2 – 3 дня.

Мы увидели, что нитка обросла кристалликами: в одном сосуде сахарными, а в другом – соляными. Проведя испытания с поваренной солью и сахаром, мы заинтересовались вопросом выращивания кристаллов из других веществ, которые имеются в нашей лаборатории.

Все кристаллы мы выращивали методом испарения насыщенного раствора.

IV. Кристаллы в современном мире.

Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Они обладают оптическими и механическими свойствами, именно поэтому первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Кристаллы до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках XX века. Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них.

Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов.

Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи. Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку.

Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.

В последнее время по несколько миллиардов долларов в год вкладывают в развитие новейших технологий, на смену обычным телевизорам и компьютерным мониторам приходят жидкокристаллические. С жидкими кристаллами связывают большие надежды – многие учёные прогнозируют в ближайшее десятилетие самый быстрый рост этого направления в микроэлектронике. Жидкие кристаллы широко применяются в производстве наручных часов и небольших калькуляторов. Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном. Сравнительно недавно было получено углеродное и полимерное волокно на основе жидкокристаллических матриц.

Жидкие кристаллы применяют так же и в медицине. Идея замены рентгеновского излучения ультразвуком возникла давно, ведь ультразвук для человеческого организма безвреден. Однако трудность заключалась в регистрации ультразвукового потока, прошедшего тело пациента. И вот тут жидкие кристаллы предложили свою помощь – они оказались чувствительны к ультразвуку. При этом нарушается молекулярная упаковка жидкого кристалла, и оптическая картина этих нарушений позволяет судить о состоянии внутренних органов человека.

Кроме этого, в последнее время серьёзно рассматривается вопрос о роли жидких кристаллов в возникновении некоторых заболеваний в организме человека. Распространённость жидких кристаллов в живых тканях не удивительна. Основная деятельность клетки – обмен веществ. Жидкие кристаллы являются идеальным образованием для этого. Они могут поглощать вещества из газовой или жидкой фазы, могут растворять многие вещества, даже другой молекулярной структуры. Важную роль жидкокристаллическое состояние играет в системах, обеспечивающих смазку различных поверхностей в организме. На основе многих исследований созданы новые лазерные установки, которые используются в стоматологии для лечения кариеса.

V. Заключение

Человек встречается с кристаллами повсюду: употребляет в пищу, соль и сахар, любуется искрящимся снегом в ясную зимнюю погоду и, вообще, живёт в поражающем своим многообразием мире кристаллов. Кристаллы необычайно интересны и удивительны.

Инструкция

Для того чтобы вырастить соляной кристалл дома, вам следует подготовить необходимое оборудование, материалы и инструменты.
1) Основным компонентом является соль. Чем она чище, тем успешнее будет результат эксперимента, и тем четче получатся грани кристалла. Учитывая то, что поваренная соль в большинстве случаев в себе большое количество мелкого мусора, предпочтение лучше отдать морской соли без красителей и всевозможных добавок.
2) Воду также правильнее брать ту, которая максимально очищена от разнообразных примесей, т.е. дистиллированную. Если же таковой под рукой не оказалось, предварительно отфильтруйте обычную воду.
3) Для выращивания кристаллов используйте тщательно вымытую неметаллическую емкость, которая не будет окисляться под воздействием солей. Лучше взять стеклянную посуду. Если внутри чаши все же окажутся даже мельчайшие соринки, они непременно замедлят рост основного кристалла, превратившись в своеобразную основу для развития мелких экземпляров.
4) Основой для будущего большого кристалла может стать как небольшой кристаллик соли, так и любой другой объект, например, проволока, нитка, кусочек ветки.
5) Также пригодятся при формировании кристалла из соли деревянная палочка для помешивания раствора, бумажные салфетки, фильтровальная или марля, лак для покрытия готового соляного кристалла.

Подготовьте необходимые для выращивания кристалла материалы и инструменты, запаситесь терпением и приступайте к работе. Сам процесс не потребует от вас особого участия. В стеклянной чашке приготовьте насыщенный солевой раствор из 100 мл горячей воды и 40 г соли, дайте жидкости остыть и пропустите ее через фильтрованную бумагу или свернутую в несколько слоев марлю.

Следующий этап – помещение предмета, вокруг которого впоследствии сформируется кристалл, в емкость с соляным раствором. Если вы хотите получить экземпляр традиционной формы, положите обычную крупинку соли на дно чашки. Если желаете вырастить вытянутый кристалл, привяжите соляную крупинку к нитке и закрепите ее в емкости так, чтобы она не касалась ее дна и стенок. Если же в ваших планах получение сложной причудливой формы, основой для будущего кристалла должна послужить небольшая изогнутая веточка или скрученная проволока. В качестве основы для кристалла можно использовать совершенно любой предмет, который не подвержен окислению солей.

Чашку с кристаллом обязательно накройте крышкой, листом бумаги или салфеткой для исключения попадания в нее мусора и пыли. Далее отправьте емкость на хранение в темное прохладное место без сквозняков и обеспечьте ей полное спокойствие. На протяжении развития кристалла не допускайте изменения влажности воздуха и резких скачков температуры в помещении, где он находится, исключите его встряхивание и слишком частые передвижения. Не размещайте кристалл вблизи отопительных приборов и возле кухонной плиты.

По мере роста кристалла содержание соли в окружающей его жидкости будет уменьшаться. Учитывая это, раз в неделю добавляйте в емкость насыщенный соляной раствор. Когда кристалл вырастет до необходимых размеров, аккуратно выньте его из жидкости, выложите на чистую бумажную салфетку и осторожно промокните мягкой тканью. Для того чтобы хрупкий кристалл приобрел прочность, покройте его бесцветным маникюрным лаком. Если этого не сделать, поделка разрушится. В сухой воздушной среде кристалл рассыплется в порошок, при повышенной влажности воздуха превратится в кашицу.

Из поваренной и морской соли получаются кристаллы белого . Получить поделку другого оттенка вы можете с помощью нескольких нехитрых способов.
1) Цветной соляной кристалл можно получить, если использовать не обычную соль, а к примеру, медный купорос, который может наделить результат ваших трудов насыщенным синим цветом.
2) Вместо прозрачного лака для ногтей для обработки кристалла вы можете использовать цветное покрытие.
3) На стадии приготовления кристалла добавьте в соляной раствор пищевые красители, например, для окрашивания пасхальных яиц.

Если вы заметили, что кристалл приобретает не ту форму, какая была запланирована, аккуратно соскоблите с помощью острого ножа или маникюрной пилочки для ногтей лишние участки. В последствие обработайте те места кристалла, роста которых вы не хотели бы допускать, глицерином или любым другим густым жирным составом. Удалить нанесенное средство можно с помощью спирта или ацетона.

Потерпеть неудачу в выращивании кристалла из соли можно по нескольким причинам. Во-первых, взятый за основу кусочек соли может раствориться. Об этом, как правило, сигнализирует недостаточно насыщенный соляной раствор, который вы использовали для роста поделки. Во-вторых, вместо одного большого кристалла вы можете получить сразу несколько маленьких. Такое может случиться из-за наличия в растворе посторонних примесей или попадания в него соринок, частичек пыли и прочих нежелательных объектов. В-третьих, при получении цветных экземпляров окраска готовых кристаллов может оказаться неравномерной. Основная причина такой реакции – недостаточно тщательное размешивание красителя после добавления его в соляной раствор.

Мало-мальски приличный по величине кристалл сформируется не ранее, чем через 3-4 недели после помещения его основы в солевой раствор, поэтому наберитесь терпения и не забывайте выполнять основные рекомендации по самостоятельному выращиванию кристаллов из соли в домашних условиях.

Времени были теоретизированы всего несколько лет назад и подтверждены недавно. Статьи, сообщающие об этом, не говорят о том, для чего они могут быть использованы. Конечно, каждая отрасль физики может помочь нам лучше понять мир, но были ли какие-либо предложения по практическому применению временных кристаллов?

Есть и были события, особенно в ядерной физике, когда практическое применение чего-либо задумывалось до того, как оно было впервые доказано или синтезировано. А как насчет так называемых «кристаллов времени»? Для чего их можно использовать там, где обычных сверхпроводников недостаточно?

Ответы

анна v

О состоянии исследования к лету 2017 года. Я копирую выводы:

В настоящей статье мы рассмотрели современное состояние исследований временных кристаллов, первоначально предложенных Вильчеком (Wilczek, 2012), то есть явлений, связанных с самоорганизацией квантовых систем многих тел во времени. Этот вид самоорганизации является действительно квантовым эффектом и его следует отличать от классических явлений самоорганизации, когда нелинейные осцилляторы синхронизируют свое движение, если связь между ними достаточно сильна. Образование временных кристаллов вполне аналогично образованию космических кристаллов.

В то время как первоначальное предложение о кристалле времени оказалось невозможным для реализации, видение Вильчека открыло новую область исследований и стало вдохновением для других ученых.

Продолжает описывать последние предложения и заканчивается:

Мы полагаем, что текущая сильная активность в области временных кристаллов откроет новые явления, которые трудно обнаружить в системах с конденсированным веществом или которые до сих пор просто не замечены. Учитывая, что временная степень свободы добавляет дополнительное измерение, открываются дополнительные возможности для новых открытий.

Нигде в этом обзоре нет списка «практических приложений».

В общих поисках можно найти расплывчатые предположения, что временные кристаллы будут полезны для квантовых вычислений:

В то время как Яо трудно представить себе использование временного кристалла, другие предложенные фазы неравновесного вещества теоретически обещают почти идеальные воспоминания и могут быть полезны в квантовых компьютерах.

Так что, по-моему, он все еще находится на исследовательском уровне, экспериментальном и теоретическом, и еще слишком рано оценивать возможные применения. В конце концов, когда Максвелл придумал свои уравнения, которые предсказывали электромагнитные волны, ~ 1860-е годы Герц измерил их в 1887 году, почти тридцать лет спустя, а первое практическое применение в области связи произошло в 1890-х годах. Во времена электромагнитных волн предложения о беспроводной связи даже не снились.

С нашими ускоренными временами (5 лет между предложением Вильчека и экспериментами, и многими исследователями, работающими вдали) приложения не должны быть далеко.

Гарет Клаборн

Кристаллы времени могут быть очень полезны в квантовых вычислениях и, возможно, в синтезе по тем же причинам. По существу, временные кристаллы обеспечивают более стабильную квантовую среду, чем обычный пучок частиц.

Поскольку временные кристаллы обладают некоторой самосохраняемостью своего состояния, даже без временного внешнего воздействия, они также обладают дополнительной устойчивостью ко всей случайности тепловой энтропии и внешних вибраций. Это делает их идеальными для некоторых конструкций оперативной памяти.

Также должно быть теоретически возможно создать временную и пространственную решетку при высоких давлениях и температурах, но мне неизвестно, какой уровень технологии это потребует. Я думаю, что резонансное напряжение на материалах будет довольно высоким.

Конечно, существуют другие варианты использования. Еще одно использование квантовых вычислений будет таймер.

Рококо

Чего ждать? Я вообще не вижу отношения к лучам слияния или частиц...

Рококо

Или почему это был бы лучший таймер, чем любой другой генератор...

Гарет Клаборн

@Rococo о, хорошо. вы будете в конце концов. согласно лучам, некоторые реализации временных кристаллов уже были в форме пучка частиц. согласно слиянию, это довольно сложное обсуждение. часто одна цель в термоядерном реакторе состоит в том, чтобы вводить давление / тепло / энергию в небольшую локальную область с точным временем и регулярностью. Кристаллы времени дают возможность точной настройки независимо от того, находятся ли реакции выше или ниже порогового значения, необходимого для поддержания плавления, и в то же время обеспечивают характеристики тепла, которое должны выдерживать стенки реактора.

Гарет Клаборн

@Rococo, согласно использованию в качестве таймера, никто не упомянул «лучше», однако они лучше, чем стандартный генератор, поскольку временные кристаллы менее подвержены влиянию системного шума.

Рококо

«Согласно лучам, некоторые реализации временных кристаллов уже были в форме пучка частиц», не могли бы вы привести цитату или ссылку, объясняющую, что вы имеете в виду? Благодарю.