Z roztworu soli wyrasta idealny, przezroczysty kryształ o geometrycznej formie – w ciągu kilku dni. Można go mieć w dłoni i patrzeć jak szkło, a twardszy jest od paznokcia.

Co nam będzie potrzebne?

Jak wykonać doświadczenie?

Przygotuj nasycony roztwór: zagrzej wodę niemal do wrzenia i wsypuj ałun, mieszając, aż przestanie się rozpuszczać – na dnie zacznie osiadać nierozpuszczona sól. Odlej czysty płyn do drugiego naczynia. To roztwór nasycony w wysokiej temperaturze.

Odczekaj kilka godzin lub do następnego dnia. Na dnie naczynia osadzi się kilka małych kryształków. Wybierz jeden – najładniej uformowany, możliwie regularny – i przywiąż do nitki bawełnianej. To będzie twój zarodek – kryształ-matka, na którym będzie rósł większy kryształ.

Przygotuj świeży nasycony roztwór i przelej do czystego słoika. Zawieś zarodek na nitce zawiązanej na ołówku, tak żeby wisiał w środku roztworu, nie dotykając ścianek ani dna. Przykryj słoik papierową serwetką (żeby kurz nie wpadał, ale para mogła uciekać) i postaw w spokojnym, nienaruszanym miejscu w temperaturze pokojowej.

Odwiedź słoik po 24 godzinach – zobaczysz, że zarodek jest wyraźnie większy. Po tygodniu masz kryształ wielkości 1–2 cm. Po miesiącu – nawet 3–5 cm.

Co kilka dni sprawdzaj, czy na dnie słoika nie tworzą się “pasożytnicze” kryształki. Jeśli tak – przełóż zarodek do świeżego roztworu, żeby rosnące przy dnie kryształki nie odbierały mu materiału.

Wyjaśnienie naukowe

Ałun (i ogólnie sole) rozpuszcza się w wodzie tym lepiej, im cieplejsza woda. Gdy gorący, nasycony roztwór stygnie, woda nie jest już w stanie utrzymać w roztworze całej soli – nadmiar wytrąca się jako ciało stałe. Roztwór “ma za dużo” soli jak na daną temperaturę – jest przesycony.

W przesyconym roztworze sole szukają miejsca, żeby wytrącić się do stanu stałego. Najłatwiej jest im to zrobić na istniejących powierzchniach – takich jak twój zarodek. Cząsteczki soli z roztworu wędrują do powierzchni kryształu i przyłączają się do jego siatki krystalicznej w ściśle określonych miejscach, wyznaczonych przez symetrię sieci. Każda nowa cząsteczka musi “wskoczyć” w odpowiednie miejsce – dlatego kryształ rośnie powoli i zachowuje regularny kształt.

Ałun krystalizuje w układzie regularnym (kubicznym) i tworzy piękne ośmiościany foremne – kryształ wygląda jak dwa piramidy złączone podstawami. Ten kształt jest wyznaczony przez geometrię jonów potasu, glinu i siarczanu, które się sieciują.

Szybkość wzrostu zależy od stopnia przesycenia (im bardziej przesycony roztwór, tym szybszy wzrost, ale i bardziej nieregularny kryształ) i temperatury (w temperaturze pokojowej wzrost jest powolny i regularny).

Warianty

Kryształ barwiony – zamiast czystego ałunu użyj mieszaniny ałunu z siarczanem miedzi (niebieski) lub siarczanem żelaza (zielonkawy). Kryształ ałunu jest przezroczysty; domieszki zabarwiają go na różne kolory.

Kryształ na kamyku – zamiast nitki połóż zarodek na małym kamyku lub muszli. Kryształ obrośnie go ze wszystkich stron, tworząc efektowną formę.

Wyścig kryształów – przygotuj dwa słoiki z różnym stężeniem ałunu (jeden nasycony, drugi tylko lekko nasycony). W którym kryształ rośnie szybciej, a w którym regularniej?

Często zadawane pytania

Dlaczego kryształ ma zawsze taki sam kształt (ośmiościan)? Bo siatka krystaliczna ałunu ma określoną geometrię: jony K⁺, Al³⁺ i SO₄²⁻ zawsze układają się w ten sam regularny wzorzec. Nowe jony dołączające do kryształu muszą trafić w miejsca wyznaczone przez tę sieć, więc kryształ rośnie zawsze w tę samą formę geometryczną. To samo dotyczy wszystkich soli: NaCl tworzy sześciany, siarczan miedzi tworzy trójskośne bryły.

Czy kryształ można wyczyścić, jeśli jest mętny? Tak – mętność to zwykle cienka warstwa drobnych kryształków na powierzchni lub zanieczyszczenia. Krótko zanurz kryształ w gorącym nasyconym roztworze (kilkanaście sekund), a wierzchnia warstwa rozpuści się i kryształ odzyska przezroczystość.

Jak przechować gotowy kryształ? Kryształy ałunu są higroscopijne – wchłaniają wilgoć z powietrza i mogą zmętnić lub zmienić kształt. Najlepiej przechowywać je w zamkniętym pudełku z woreczkiem silica gel (pochłaniacz wilgoci). Można też pokryć kryształ bezbarwnym lakierem do paznokci lub lakierem modelarskim – zapobiega to wchłanianiu wilgoci.