Работа 11. Влияние концентрации раствора на форму кристаллов

Многообразие форм кристаллов определятся, с одной стороны, их химическими и структурными особенностями, а с другой — условиями роста (движущей силой и температурой кристаллизации, величиной pH среды, примесями и т. д.).

При малых пересыщениях или переохлаждениях формируются полногранные индивиды. С увеличением этих значений или при кристаллизации из низкоконцентрированных сред кристаллы могут изменять свой облик, превращаясь, в частности, в скелеты или дендриты. Одной из основных причиной подобных трансформаций является неравномерное распределение пересыщения (переохлаждения) вдоль поверхности грани на фронте кристаллизации. Выступающие элементы кристалла, его вершины и ребра, находятся в более выгодном положении относительно поступления питающего вещества по сравнению с гранями, что выражается в различных скоростях их роста. Кроме того, при отсутствии дислокационных источников роста новые слои берут свое начало преимущественно на ребрах и вершинах. Возникающая неоднородность на фронте кристаллизации препятствует полному развитию граней, что в конечном счете приводит к смене полиэдрической формы на скелетную (или ее расщепленную разновидность — дендритную) и искажению облика кристалла в целом.

Напротив, при локализации точек роста в центральных частях граней образуются антискелетные кристаллы с положительными гранными и отрицательными вершинными или реберными формами. В отличие от скелетных форм в антискелетных рост слоев направлен в сторону вершин и ребер. Дальнейшее их расщепление также приводит к образованию различных ветвистых дендритов, сферокристаллов и сферолитов.

Переход от полиэдрической формы кристаллов к скелетной или дендритной, как правило, обратим. При определенных условиях возможна регенерация подобных вершинных или реберных образований в полногранные.

Цель работы: наблюдение процесса кристаллизации в тонком слое водных растворов NH₄C1, CuS0₄-5H₂0, K₂Cr₂0₇, MgS0₄-5H₂0, KI, KC1, Kal (So₄)₂-12H₂0.

Материалы: насыщенные при комнатной температуре водные растворы NH₄C1, CuS0₄-5H₂0, K₂Cr₂0₇, MgS0₄-5H₂0, KI, KCl; насыщенный при 75 °C раствор алюмокалиевых квасцов.

Инструменты: предметные стекла, бинокуляры.

Описание работы

• 1. Приготовить водные растворы перечисленных выше соединений трех концентраций путем последовательного разбавления исходного насыщенного в 2 и 5—10 раз. Полученные растворы нанести тонким слоем на предметное стекло. Образовавшиеся после испарения воды кристаллы изучить под микроскопом и зарисовать. Объяснить изменение их формы в зависимости от концентрации раствора.
• 2. Приготовить водные растворы алюмокалиевых квасцов, насыщенные при температурах 75, 50 и 30 °C. Капли полученных растворов при температуре ~100°С нанести на предметное стекло. Зарисовать образовавшиеся после охлаждения и испарения воды полученные кристаллы и объяснить результаты опытов.

Вопросы к работе

• 1. Какие основные факторы определяют реальную форму кристаллов?
• 2. Что такое вершинные и реберные формы кристаллов?
• 3. Чем различаются условия образования положительных и отрицательных многогранников?
• 4. Каковы причины образования антискелетных форм кристаллов?