Кристали ростуть - дитяча енциклопедія (перше видання)

Як утворюються кристали?

Коли випаровується ( «висихає») солона вода в каструлі або солодкий чай в склянці, на стінках каструлі або па дні чарки залишається білий наліт. В лупу можна розгледіти в ньому дрібні блискучі кристалики солі або цукру.

Якщо повільно випаровувати розчин квасцов або мідного купоросу, то через кілька днів з розчину виростуть досить великі кристали.

Неважко зробити досвід вирощування кристалів з розплаву. Насипте в скляну колбу білого порошку водного гипосульфита натрію (фіксажу), який можна купити в магазині фотографічного приладдя. Обережно нагрійте колбу. Гіпосульфіт розплавиться і перетвориться в рідину. Заткніть колбу ватою і швидко охолодити її під струменем холодної води. Якщо не трясти колбу, гипосульфит буде остигати, що не кристаллизуясь. Коли він зовсім охолоне, киньте в колбу крупинку твердого гипосульфита. Ця крупинка почне швидко рости, від неї витягнуться голки, промені, пелюстки; такі ж голки, пластинки, зірки, багатогранники виникнуть і в інших місцях колби. Вони будуть швидко рости в усі сторони, стикатися один з одним, і через кілька хвилин вся рідина затвердіє. Ці зірочки і багатогранники - кристали гіпосульфіту, що виросли з розплаву.

Кристали ростуть - дитяча енциклопедія (перше видання)

Узорная шестилучевая зірочка сніжинки вражає своєю симетрією.

Кристали можуть утворитися і з пара. У морозному повітрі пар, який видихає людина, осідає білими пластівцями. Вони являють собою скупчення дрібних кристалів снігу або льоду, що утворилися і виросли на морозі з водяної пари. Іній - це теж закристалізуватися пари води. Хмари, які ми бачимо на небі, - це скупчення водяних крапель або кристалів снігу; а снігові кристали виростають або з цих крапель, або з водяної пари, що містяться в атмосфері.

Обледеніння літаків в арктичних польотах - це теж процес росту кристалів. У холодних верхніх шарах атмосфери водяні пари можуть довго зберігатися, чи не кристаллизуясь, але лише тільки в ці пари вріжеться летить літак, як зараз же почнеться швидке зростання крижаних кристалів, і в кілька хвилин літак виявиться обліплені купою кристалів льоду.

Швидкість росту кристалу за різними напрямками різна, так само як різні всі інші властивості кристала. У цьому легко переконатися на досвіді. Якщо обламати у кристала всі кути, обточити грані або виточити з кристала кульку і помістити його в остигає розчин або розплав того ж речовини, кристал почне рости. Якби швидкість росту кристала не залежала від напрямку, то кулька, виростаючи, збільшував би свій обсяг, не змінюючи форми. Він як і раніше залишався б кулькою. Але досвід показує, що це не так. На зростаючому кристалічному кульці з'являються крихітні плоскі цятки - рівні майданчики граней; в одних напрямах кристал росте, в інших він може розчинятися. Поступово збільшуючись, розширюючись, межі зустрічаються один з одним, і в кінці кінців весь куля перетвориться в багатогранник; при цьому різні грані ростуть з різною швидкістю, чому і виникають різні форми кристалів.

Таким чином, кристал, позбавлений своєї багатогранної форми, не втрачає здатності самоограняться. Багатогранна форма кристала залежить від того, що кристал росте нерівномірно, з різною швидкістю в різних напрямках.

Отже, кристали ростуть. І чудово, що вони завжди ростуть у вигляді правильних симетричних багатогранників, якщо тільки їм ніщо не заважає при зростанні. Як же ростуть кристали в природі?

У глибинах нашої планети знаходиться магма, т. Е. Складний розчин-розплав безлічі різних речовин, що дає при охолодженні різні мінерали з різним кристалічним будовою.

Чому ж з однорідної магми виходять різні мінерали? Кожне хімічна речовина твердне або плавиться при певній температурі. Наприклад, якщо ви будете нагрівати кристал льоду, то до 0 ° кристал залишається незмінним. Але як тільки температура досягає 0 °, кристал раптом намне плавитися, причому, скільки б ми не гріли далі, температура льоду не підвищуватиметься, поки весь кристал не розплавиться. Лише коли весь кристал перетвориться в воду, температура води почне підвищуватися. Якщо ж ми будемо охолоджувати воду, то точно при 0 ° рідину закрісталлізуется, і її температура буде незмінною, поки вся вода не перетвориться н лід, після чого температура знову почне падати.

Також і будь-кристалічна речовина плавиться і кристалізується при строго певній температурі, характерною для нього, наприклад для кварцу 1 713 ° і т. Д.

У некристалічних тіл немає постійної температури плавлення (а отже, і температури кристалізації), при нагріванні вони розм'якшуються поступово. У склі вже і до нагрівання всі атоми розташовані безладно. При охолодженні розплавлене скло стає все більш в'язким і застигає поступово.

Кристали ростуть - дитяча енциклопедія (перше видання)

Кристал кварцу в Мінералогічному музеї Академії наук СРСР.

Кристалічна ж речовина твердне відразу при певній температурі кристалізації.

Коли в глибинах землі магма поступово застигає, хімічні речовини, що складають її, тверднуть не всі відразу, а по черзі, тому що температура кристалізації їх різна. Тому магма розпадається на різнорідні, майже завжди складаються з кристалів мінерали.

Ми говорили, що кристали завжди ростуть у вигляді правильних багатогранників, якщо тільки їм ніщо не заважає при зростанні. Але ж якщо багато кристалів росте разом, то, збільшуючись, вони починають стикатися, тіснити один одного. Якщо кристал зіткнувся з сусіднім кристалом, далі в цю сторону він уже рости не може, а в інші сторони він ще буде рости, поки йому знову не зустрінеться перешкода. В результаті кристал виростає в одні боку більше, ніж в інші: виходять неправильні багатогранники, безформні зерна. Ось чому в гірських породах або в твердих металах кристалічні «зерна» зазвичай мають неправильні обриси. Окремі кристали добре видно в мікроскоп і навіть неозброєним оком, але правильних багатогранників серед них дуже мало, а частіше і зовсім немає.

Але чому ж ми все-таки говоримо, що характерною властивістю кристалів є їх багатогранна форма?

Тому, що якби це ж саме кристалічна зерно росло не в тісноті, а так, щоб йому ніщо не заважало, то воно прийняло б форму правильного багатогранника. Неправильна форма - це вимушена форма кристала. Кристалу не вдалося вирости багатогранним тому, що сусідні кристали заважали йому рости вільно.

Кристали, що ростуть у великих пустотах і тріщинах в землі, не тіснять один одного: саме там утворюються чудові величезні Багатогранники гірського кришталю, берилу, польового шпату та інших мінералів. У таких «кришталевих льохах» Північного Уралу знайдені, наприклад, кристали гірського кришталю ідеально правильної форми вагою до 500 кг. А влітку 1945 року на Волині було знайдено кристал кварцу вагою близько 10 Т. Його довжина 2,7 м, ширина 1,5 м.

У музеї Гірничого інституту в Ленінграді зберігається кристал гірського кришталю висотою майже в метр; він довгий час служив тумбою біля воріт одного з будинків м Свердловська. На Алтаї був знайдений кристал берилу довжиною в 1,3 ж.

Озера і моря - це природні лабораторії, в яких відбувається зростання кристалів з розчинів. Південний Урал, Донбас, Західна Сибір, Закавказзя, Середня Азія рясніють соляними озерами, в воді яких розчинено безліч солей. Влітку, коли під променями палючого сонця вода озер швидко випаровується, з розчину починають виділятися кристали солі, зовсім так само, як осідає соляна накип на дні і стінках каструлі.

Ці кристали плавають на поверхні озера, відкладаються на берегах, осідають на дні. Так шляхом кристалізації з розчину виникають родовища солей.