Выращиваем кристаллы меди

В последнем опыте с кристаллами мы вырастим из медного купороса кристаллы… меди. Да-да, эго не опечатка: именно металлической меди! Но разве можно вырастить кристаллы металла? А почему бы и нет? Кристаллы меди получают даже на уроках химии, проводя реакцию железа с раствором медного купороса. Когда в раствор соли меди погружают железный гвоздь, железо, как более активный металл, вытесняет медь из ее соединения. При этом гвоздь покрывается красным медным налетом. Так вот, это самые настоящие кристаллы меди. Только они такие маленькие, что различить отдельные кристаллики можно только с помощью очень сильного (электронного) микроскопа.

Бывают кристаллы металлов и покрупнее. Например, на поверхности только что застывшего расплавленного цинка или на его изломе, а также на новом оцинкованном ведре отчетливо видны кристаллы этого металла. Русский металлург Дмитрий Константинович Чернов (1839–1921), один из основателей современного металловедения, описал в 70-х годах XIX века кристалл стали, найденный им внутри 100-тонного металлического слитка. В полости застывшей стальной отливки вырос ветвистый кристалл длиной более 40 см — самый большой из известных металлических кристаллов.

Теперь вы уже знаете, в каких случаях кристаллы получаются мелкими и что надо сделать, чтобы они выросли крупнее. На поверхности гвоздя медь выделяется очень быстро, поэтому и кристаллы ее слишком мелкие. Огромная стальная болванка застывала очень медленно, поэтому и кристалл в ней вырос большой. Значит, чтобы вырастить кристалл меди побольше, процесс выделения металлической меди из раствора на поверхности железа надо замедлить. Сделать это можно таким способом. Возьмите небольшую стеклянную банку. На дно ее положите несколько кристаллов медного купороса (лучше взять кристаллы покрупнее). Как выращивать такие кристаллы, вы уже знаете, а после выращивания одного большого кристалла медного купороса у вас наверняка еще осталось некоторое количество этого вещества в виде насыщенного раствора — из него путем медленного испарения можно получить несколько кристаллов для данного опыта. Засыпьте кристаллы на дне банки слоем тонко помолотой поваренной соли толщиной несколько сантиметров. На соль положите кружок фильтровальной бумаги, который должен доходить до стенок банки. А уже на этот кружок положите еще один — железный, диаметром чуть поменьше. Такой кружок можно вырезать, например, из крышки старой консервной банки. (Только не порежьтесь о ее острые края!) С крышки с помощью наждачной бумаги надо счистить тонкий слой олова. Приготовьте в отдельной посуде насыщенный раствор поваренной соли и аккуратно налейте его в банку так, чтобы он покрывал железный кружок. Закройте банку крышкой поплотнее, поставьте ее куда-нибудь в сторону и ждите. Что произойдет, можно предсказать заранее. Медный купорос начнет медленно растворяться в рассоле. Рассол — не чистая вода, растворимость купороса в нем меньше. Ионы меди будут очень медленно подниматься вверх (этот процесс называется диффузией). За ним можно наблюдать сквозь прозрачные стенки банки по движению окрашенной границы. Обратите внимание на то, как изменится цвет ионов меди в присутствии хлорид-ионов поваренной соли. Достигнув железной пластинки, ионы меди начнут превращаться в атомы металла. Но так как процесс этот будет происходить очень медленно (потому что ионы меди подходят к пластинке с малой скоростью), образующиеся понемногу атомы меди будут успевать выстраиваться в красивые блестящие кристаллы металлической меди. Иногда эти кристаллы срастаются, образуя гроздья — дендриты. Меняя условия опыта (температуру, размер кристаллов купороса, толщину слоя соли и т. п.), можно менять условия кристаллизации меди. Когда вы закончите опыт (а он может продолжаться 1–2 недели и больше), извлеките полученные медные кристаллы. Чтобы они оставались такими же блестящими и не потускнели со временем, их надо покрыть бесцветным лаком или же хранить в плотно закупоренной баночке (например, из-под пенициллина), залитой доверху водой, в которую добавлено несколько капель уксуса. Это предохранит поверхность меди от окисления кислородом воздуха.

Дата добавления: 2015-08-21