Подробно как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях

Выращиваем кристалл в домашних условиях

Вы когда-нибудь видели кристаллы? Если ответ утвердительный, то не станете отрицать, что это необычайно интересное зрелище. Кристаллы так красиво переливаются под солнечными лучами, а их грани зачастую образуют удивительные узоры. А знаете ли вы, что они могут создаваться не только природой, но и людьми? Спрашивается, как вырастить кристалл в домашних условиях?

Что такое кристалл?

Следует помнить, что кристалл – это растяжимое понятие. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Здесь можно обойтись и без сложных научных определений. Примерами монокристаллов могут послужить бриллианты, топазы, сапфиры, изумруды и другие драгоценные камни, которые вставляют в украшения. А определение «поликристалл» говорит само за себя. Это несколько сросшихся монокристаллов. Все эти разновидности кристалла довольно легко выращиваются в домашних условиях. Сейчас вы научитесь создавать монокристалл.

Как вырастить монокристалл из соли?

Учтите, что этот процесс займет не одну неделю, ведь такой кристалл растет очень медленно. Многие, услышав фразу «из соли», тут же рисуют в своем воображении маленькую крупинку из пакета с поваренной солью. Несомненно, из хлорида натрия можно сделать кристалл, и его чаще всего используют для этой цели. Но в результате он получится бесцветным, почти прозрачным. Если вы стремитесь именно к этому – пожалуйста, растите кристалл из поваренной соли. Но можно сделать его и зеленым, и синим, и т.п., необходимо только взять другие соли. Так, зеленые кристаллы образуются, если использовать хлорид меди или сульфат никеля. А синий кристалл получится из сульфата меди(II). Бывают и другие варианты расцветок.

Что понадобится для эксперимента:

Чистая емкость (желательно взять банку или кастрюлю)
Выбранная соль
Палочка, которой будете перемешивать раствор
Фильтровальная бумага
Бесцветный лак
Пуговица или правильно развитый кристаллик соли (для «затравки»)
Нитка

Ход работы

1. Для начала нужно приготовить насыщенный раствор выбранной соли. Насыпьте ее в кастрюлю с водой (лучше дистиллированной). Добавляйте и перемешивайте соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Затем уберите излишки соли при помощи фильтровальной бумаги.

2. Дистиллированную воду можно сделать самостоятельно. Для этого возьмите обычную воду и поставьте ее в кастрюле на огонь, накрыв конусообразной крышкой. Собравшийся в результате кипения на внутренней стороне крышки пар слейте в отдельную емкость. Это и будет дистиллированная вода.

3. Затем следует изготовить «затравку», которая будет своеобразным «эмбрионом» кристалла. Ведь, как известно, ни один предмет не появляется ниоткуда. Если выбор пал на пуговицу, то необходимо вымочить ее в насыщенном растворе соли, а после этого высушить. Если вам больше по душе кристаллик, то, подбирая его, нужно учитывать следующее:

Размеры (примерно с ту же пуговицу)
Отсутствие повреждений (царапины, испорченные грани и т.п.)

4. Все, «затравка» готова. Теперь привяжите ее к нитке и опустите в банку с насыщенным раствором.

5. Затем поставьте емкость с раствором и «затравкой» в место с постоянной температурой. Теперь остается только ждать. Кристалл начнет расти где-то через 3 дня.

Рекомендуется каждую неделю обновлять раствор по вышеприведенной схеме. Когда кристалл достигнет нужного размера, вытащите и высушите его, а затем смажьте бесцветным лаком (это нужно для того, чтобы плод работы красиво блестел и был защищен от царапин).

Можно сделать сложный монокристалл. Для этого, когда размер увеличится примерно до 2 см, опустите кристалл в насыщенный раствор другой соли. Меняйте химическую среду каждые 2 недели. Рекомендуется использовать как можно больше растворов солей. Если полученный в итоге кристалл распилить лобзиком, то вы увидите, что цветные слои сменяют друг друга.

На создание монокристалла среднего объема понадобится приблизительно 3-4 месяца. Чем больше желаемый размер, тем больше срок выращивания. Поликристалл же можно изготовить за считанные минуты, но об этом речь пойдет возможно в другой раз.

https://youtube.com/watch?v=rSna6bWbFFI

https://youtube.com/watch?v=auub4IJL5Tk

http://www.syl.ru/article/207668/new_kak-vyiraschivat-kristallyi-doma-iz-sahara-soli-mednogo-kuporosa-kak-vyirastit-kristall-za-den

Как вырастить кристалл из соли в домашних условиях

http://pikabu.ru/story/vyirastit_kristall_za_1_den_3941566

http://darsovet.ru/kak-vyrastit-kristall-iz-soli.html

Что понадобится для выращивания кристаллов в домашних условиях

Чтобы в домашних условиях вырастить настоящий кристалл, необходима специальная посуда и соответствующий раствор. Процесс очень длительный, поэтому за считанные дни может ничего не получиться. Рост камня зависит от многих факторов: насыщенности раствора, температуры и влажности воздуха, вида соли, используемой для кристалла, основания. Для успешного выращивания такой красоты нужно подготовить:

Емкость, где будет произрастать соляной кристалл (размеры могут быть любыми, все зависит от желаемой величины камня). Важен материал, из которого выполнена посуда. Он не должен окисляться в соленой воде и отдавать цвет.
Поваренная соль (которая используется в домашнем обиходе).
Палка, чтобы мешать раствор (из дерева или стекла).
Фильтровальная бумага белого цвета или салфетки.

Куриные сердечки рецепт
Декупаж бутылок колготками мастер класс
Кредит наличными для пенсионеров в ВТБ 24 — виды, порядок предоставления и оформления

Бытовая наука: как вырастить кристалл

Может показаться, что это жутко сложный процесс. Но на самом деле выращивать кристаллы очень просто, хотя и достаточно долго. Но все-таки нужно знать, что управляет ростом этого чуда природы, почему некоторые вещества могут образовывать кристаллические структуры, а остальные – нет, и что нужно сделать для того, чтобы они получились как можно большего размера и как можно красивее.

В процессе медленной кристаллизации образуется один кристалл, но крупный – так называемый монокристалл. Этот способ используют для выращивания искусственных аналогов драгоценных камней. А вот при быстрой кристаллизации получается много маленьких кристалликов — поликристаллов, что свойственно металлам.

Выращивать кристаллы дома можно несколькими способами:

Так, при охлаждении насыщенного раствора можно спровоцировать кристаллизацию солей. Понижение температуры вещества уменьшает его растворимость. Это в первую очередь касается соли безводной, выпадающей в осадок. Поначалу в насыщенном растворе, а потом и на стеночках сосуда образуются мелкие зародыши кристаллов. Во время медленного, постепенного охлаждения раствора без твердых примесей, к примеру, пыли, зародыш образуется один или максимум — несколько, а потом постепенно превращается в красивый кристаллик правильно ограненной формы. В то же время быстрое охлаждение дает массу маленьких кристаллов неправильной формы, мешающих один другому.

Чтобы вырастить красивый кристалл, можно использовать еще один популярный способ — постепенно удалять воду из насыщенного соляного раствора. В данном случае действует тот же принцип: при медленном удалении воды результат будет намного лучше. Для этого достаточно оставить сосуд с растворенной в нем солью открытым в помещении с комнатной температурой на продолжительный срок, прикрыв его листком бумаги. При этом вода будет постепенно, очень медленно испаряться, а пыль снаружи в жидкость не попадет. Растущий кристалл можно или подвесить на прочной тонкой нитке в густом растворе, или положить на дне сосуда. Если выбрать второй вариант, то кристаллик нужно будет временами поворачивать в разные стороны, чтобы он рос как можно равномернее. В зависимости от скорости испарения влаги в сосуд нужно доливать понемногу свежего раствора. Даже когда исходный кристалл неправильной формы, он постепенно сам исправит свой дефект и приобретет форму, которая свойственна этому веществу, например, октаэдра, если использовались хромокалиевые квасцы, или ромба, если применялся раствор соли медного купороса.

Выращивать кристаллы очень интересно.

Но этот занимательный процесс требует осторожного и бережного отношения. Теоретически размеры кристалла, выращенного в домашних условиях, просто не ограничены

Известно много случаев, когда энтузиастам удавалось получить кристаллы такого размера, что их могли поднять только несколько человек.

Но вырастить кристалл из соли в домашних условиях – это одно, а вот сохранить – совсем другое, более непростое дело. Ведь у каждой соли есть свои характерные особенности. Так, если кристаллики квасцов останутся на открытом воздухе в сухом помещении, то они постепенно потеряют содержащуюся в них воду и превратятся в невзрачное серое порошкообразное вещество. И чтобы уберечь их от разрушения, нужно покрыть каждый кристалл прозрачным лаком. А вот кристаллы поваренной соли и медного купороса более стойкие, и их смело можно выращивать и хранить в обычных условиях.

Что произошло

Почему происходит рост кристаллов?

Сульфат меди относится к тем веществам, растворимость которых в воде при нагревании возрастает. Соответственно, при охлаждении растворимость наоборот падает, что приводит к выделению сульфата меди в виде красивых синих кристаллов гидрата CuSO₄·5H₂O. За счёт того, что охлаждение раствора происходит медленно, кристаллы растут постепенно и только на проволоке.

Узнать больше

Почему же при охлаждении раствора сульфат меди стремится образовать кристалл, а не опускается на дно в виде мелкого порошка? Кристаллы отличаются от аморфных твёрдых тел (например, сажи и стекла) тем, что составляющие его частицы находятся в нём в правильном геометрическом порядке друг относительно друга. Такие строгие соответствия природе зачастую не по нраву. Однако именно подобная последовательность частиц внутри твёрдого тела позволяет им чувствовать себя предельно комфортно. Это означает, что каждый атом максимально прочно связан со своим окружением, а все положительные заряды наиболее эффективно взаимодействуют со всеми отрицательными зарядами.

Например, атом меди предпочитает находиться в окружении шести атомов кислорода. Именно такое окружение достигается в кристаллах гидрата:

Почему кристаллы растут на медной проволоке?

Подобное тянется к подобному. На поверхности проволоки всегда есть тонкий слой оксида меди (CuO). В нём медь находится в той же степени окисления Cu2+, что и в сульфате меди. Кроме того, сама по себе поверхность медной проволоки шершавая, то есть имеет много маленьких бугорков. Когда сульфату меди становится «тесно» в растворе, он начинает свою кристаллизацию именно на проволоке, ведь она имеет неровности и также содержит медь.

Узнать больше

Обычно кристаллизация веществ начинается с так называемых зародышей. Это группа частиц, которая по составу уже напоминает будущий кристалл. От него, как от посаженного в землю семени, может начаться рост кристалла. Если бы в пробирке не было проволоки, он мог бы начаться из любой точки, где возник зародыш кристалла. Однако поверхность медной проволоки устроена таким образом, что она способствует образованию зародышей для кристаллизации сульфата меди непосредственно на ней. Медленное остывание раствора и такая особенность проволоки приводят к тому, что кристаллы растут только на ней.

Зачем во время роста кристалла нужно держать пробирку в горячей воде?

В других опытах данного набора охлаждение раствора кристаллизующегося вещества происходит при комнатной температуре. Однако в этом эксперименте оно производится очень медленно − в остывающей горячей воде. Оказывается, если опустить пробирку с горячим насыщенным раствором сульфата меди сразу в холодную воду (или даже просто оставить на воздухе), синие кристаллы начнут активно расти не только на проволоке, но и на дне баночки. Они будут налезать друг на друга, и в результате получим вполне симпатичный, но достаточно бесформенный лес наростов. Мы же хотим, чтобы кристаллы росли аккуратно, а сам опыт в конечном счёте получился красивым. Поэтому для того чтобы рост происходил только на проволоке, да ещё и аккуратным образом, требуется очень медленное охлаждение. Специально подобранные условия эксперимента позволяют это осуществить.

Готовый набор

Как вырастить кристалл в домашних условиях? По правде говоря, сделать это можно несколькими способами. Один, не самый популярный, мы с вами уже изучили. Теперь переходим к более интересным методам. Особенно среди самых маленьких детей.

Для того чтобы разобраться, как вырастить кристалл из сахара, соли или любого другого вещества быстро и без проблем, достаточно отправиться в любой магазин игрушек и купить там специальный игровой набор под названием «Кристаллизация». Или что-то в этом роде.

В коробке вы найдете все, что только потребуется для проведения процесса — и специальную емкость, в которую наливают жидкость, и реагент, и красители (если они нужны), и даже специальные формы, на которых будут размещаться кристаллы. К примеру, елка или цветочек. Очень интересны варианты, на которых непосредственно на формочках нанесены разные красители. То есть, по мере «обрастания», вы сможете увидеть разноцветные кристаллы на разнообразных областях поделки.

Что нужно делать? То же самое, что и в прошлый раз — смешать воду с реагентом, а потом опустить в него форму и поставить в теплое место. Как вырастить сахарные кристаллы дома (или соляные) при помощи игрового набора? Наиболее популярным вариантом развития событий является не непосредственное опускание шаблона в концентрированную воду, а поливание им формочки. То есть вам нужно будет собрать, к примеру, устойчивую елочку-шаблон, поставить ее в специальную глубокую форму (она прилагается) — во что-то вроде цветочного горшочка, а затем залить в него концентрированный раствор и оставить все вот так. На некоторое время, разумеется. Приблизительно на день, максимум — на два.

После того как пройдет указанный период времени, посмотрите на вашу поделку. Она покроется разными кристаллами из сахара или соли. Только будьте осторожны — такие образования очень легко ломаются и опадают. Ведь они окажутся маленькими и хрупкими. Вот теперь нам известно, как вырастить кристалл дома из сахара или соли, да еще и описывающий какую-либо форму. Но есть и другие способы, которые помогут нам в решении данной задачи. Давайте познакомимся с ними.

Например, есть еще один очень интересный подход к решению поставленной задачи. Как выращивать кристаллы дома из соли? Для этого нам потребуется соль (поваренная, в том числе и кусками), вода и специальные ниточки. Лучше взять бечевку. На нее у нас будет оседать кристалл. Давайте же теперь приступим с вами как можно быстрее к делу.

Нагрейте воду. До кипения доводить не нужно. Теперь начните добавлять в нее соль и перемешивать. Продолжать процедуру стоит до тех пор, пока не получится концентрированный раствор. То есть, пока соль не начнет оседать на дне посуды. В этот период лучше всего поддерживать теплую температуру воды без кипячения. Когда вы добьетесь нужного результата, просто перелейте жидкость в другую форму. Следите, чтобы у вас не было никакого осадка на дне.

Далее нужно взять бечевеку или нитку и привязать на один ее конец кусок поваренной соли. Так, чтобы он не упал и не выскользнул. Готово? Второй конец нитки стоит подвесить над стаканом с концентрированной соленой водой, а затем опустить кусок соли в него таким образом, чтобы он не касался дна и стенок посуды. Остается просто подождать некоторое время. Разумеется, данный процесс будет протекать медленно — для образования нормального кристалла потребуется около 2-3 дней. Причем нитка, которую вы подвесили, тоже начнет покрываться мелкими кристалликами в хаотическом порядке, образовывая красивый узор.

Вот и все проблемы решены. Теперь нам уже известно, как вырастить кристалл дома из сахара или поваренной/морской соли. Как видите, ничего трудного. Главное — это уметь ждать. Правда, это еще не все варианты развития событий. Теперь попытаемся с вами вновь вырастить кристаллики из сахара, а также постараемся разобраться, как вырастить кристалл из купороса.

Как вырастить кристалл

Итак, в качестве реактивов в опыте выступят вода и соль, а оборудованием послужат:

две ёмкости (стаканы, пол-литровые банки или не слишком большой кастрюли);
фильтровальная бумага;
нитка или волос.

Для выращивания кристалла вам понадобятся соль, вода, нитки и какая-нибудь ёмкость

Обратите внимание! Банки или стаканы должны быть абсолютно чистыми. Любая соринка на их внутренней поверхности может стать основой для роста дополнительных кристаллов, которые помешают основному

Приготовление раствора

В первую очередь нужно приготовить насыщенный солевой раствор. Налейте в банку воду. Желательно, чтобы она была дистиллированная или хотя бы очищенная фильтром. Заполните ёмкость примерно на 80%, поставьте её на водяную баню.
В это время досыпайте соль в банку. Если вы используете поваренную, вас ожидает неприятный сюрприз — различный мусор, который будет всплывать на поверхность. Аккуратно уберите его сразу или пропустите через фильтровальную бумагу потом. Морская же соль попадает в продажу, как правило, чистой. Только не берите ароматизированную и цветную с различными добавками, это сильно навредит процессу.
Соль сыпьте с запасом, чтобы раствор получился пресыщенным. Рекомендуемая пропорция — 100 г продукта на 150 г воды. Часть вещества должна остаться на дне, потому что просто не сможет раствориться. Как раз на этом этапе перелейте жидкость в другую банку, заодно избавившись от мелкого мусора и нерастворённой соли.

Раствор соли должен быть очень насыщенным

Зародыш кристалла морской или поваренной соли

Подготовьте зародыши, на которых будут расти кристаллы. Они должны быть крупными, чтобы вы без труда закрепили их на нитке.

Проще всего сделать отбор следующим способом: насыпьте в солонку соль и трясите, пока все мелкие кристаллы не выпадут наружу. Те, что не прошли через отверстия солонки и остались внутри, отлично подходят для нашей цели. Выберите из них самый большой, с формой, близкой к прямоугольнику, с минимумом отклонений.

Старайтесь выбирать самые крупные и ровные кристаллы в качестве зародыша будущего кристалла

Отобранный зародыш закрепите на нитке, а её, в свою очередь, намотайте на палочку или карандаш, чтобы со временем было легко регулировать глубину погружения.

Наступает основная и самая длительная фаза эксперимента. В насыщенный раствор, перелитый во вторую банку, погрузите зародыши, укутайте ёмкость чем-то тёплым, чтобы жидкость медленнее остывала.

Если раствор был достаточно насыщенным и чистым, уже через день зародыши немного увеличатся. В противном случае они растворятся.

Теперь накройте банку сверху бумагой, чтобы избежать попадания сора и пыли, и оставьте на 3–4 дня. Вода постепенно будет испаряться, а соль выпадать в осадок, нарастая на зародыше и обеспечивая рост кристаллов.

Именно на этом этапе могут проявиться ошибки, допущенные в процессе подготовки. Например, вы могли неправильно закрепить на кристалле петлю нити, и она просто врастёт в середину. Чтобы избежать этого, крепите зародыш не в узелке, а в нитяной петле, оба конца которой выводятся наружу. После того как процесс роста закончится, потягивайте поочерёдно за концы петли, чтобы ослабить прихват, и достаньте нить.

Вы можете задать любую форму кристаллу в период роста

Если вы хотите вырастить кристалл быстро, то спустя несколько дней достаньте его из ёмкости. За прошедшее время он уже должен увеличиться в размерах. Приготовьте новый насыщенный раствор соли и снова опустите туда кристалл. Некоторые специалисты советуют просто досыпать необходимое количество соли в банку и тщательно перемешать.

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 создать кристалл из лимонной кислоты

Метод изготовления камня из лимонной кислоты требует большего количества времени и усилий. Чтобы создать кристалл самостоятельно, необходимо взять 100 мл воды температурой 20°С и растворить в ней 130 г лимонной кислоты. Температура жидкости должна оставаться прежней, поэтому раствор в процессе приготовления необходимо подогревать. С этой целью применяют емкость с горячей водой, опуская в нее посуду с раствором и контролируя нагревание жидкости посредством градусника.

Кристалл из лимонной кислоты

Лимонную кислоту нужно периодически подсыпать в жидкость на протяжении недели, пока она прекратит растворяться. Консистенция напоминает кисель, а на дне посуды осядут мелкие кристаллики. Полученную смесь надо слить в банку через фильтровальную бумагу. Один из осевших на дно кристалликов необходимо обхватить ниткой либо леской и поместить в жидкость.

По прошествии 12 дней кристалл достигнет около 11 см в диаметре

Его можно осторожно извлечь и покрыть прозрачным маникюрным лаком. Если вы планируете вырастить свой камень большего размера, оставьте его в емкости для продолжения роста. Выращивание кристалла из лимонной кислоты представлено в видео

Выращивание кристалла из лимонной кислоты представлено в видео.

Лимонная кислота

Лимонка очень хорошо растворяется в воде, что затрудняет выращивание крупных кристаллов.

Необходимо взять:

лимонная кислота — 200 г;
дистиллированная вода — 100;
фильтровальная бумага;
ёмкость для раствора;
леска.

Пошаговое описание:

В 100 г воды медленно растворяем 200 г лимонной кислоты, постоянно помешивая.
Затем раствор пропускаем через фильтровальную бумагу и оставляем ёмкость в помещении с комнатной температурой, чтобы остывание шло как можно медленнее.
На следующий день выпадают кристаллы, выбираем самый красивый и привязываем его на леску.
Раствор снова фильтруем и помещаем в него кристалл.
Процедуру повторяем каждые 5–7 дней

Важно накрывать ёмкость с кристаллом неплотной крышкой, чтобы испарение воды происходило медленнее.

Мелкие кристаллы на поверхности крупного удаляем пинцетом. Через месяц может вырасти кристалл размером до 5–6 см в длину.

Как вырастить монокристалл кремния. Производство монокристаллов кремния

Производство монокристаллов кремния в основном осуществляют методом Чохральского (до 80-90% потребляемого электронной промышленностью) и в меньшей степени методом бестигельной зонной плавки.

Метод Чохральского

Идея метода получения кристаллов по Чохральскому заключается в росте монокристалла за счет перехода атомов из жидкой или газообразной фазы вещества в твердую фазу на их границе раздела (Рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1 Кристаллизация по Чохральскому

поликремний установка солнечная энергетика

Применительно к кремнию этот процесс может быть охарактеризован как однокомпонентная ростовая система жидкость — твердое тело.

Скорость роста V определяется числом мест на поверхности растущего кристалла для присоединения атомов, поступающих из жидкой фазы, и особенностями переноса на границе раздела.

Установка для выращивания монокристаллического кремния

Установка (Рис. 2.2.1) состоит из следующих блоков

· печь , включающая в себя тигель (8), контейнер для поддержки тигля (14), нагреватель (15), источник питания (12), камеру высокотемпературной зоны (6) и изоляцию (3, 16);

· механизм вытягивания кристалла , включающий в себя стержень с затравкой (5), механизм вращения затравки (1) и устройство ее зажима, устройство вращения и подъема тигля (11);

· устройство для управления составом атмосферы (4 — газовый вход, 9 — выхлоп, 10 — вакуумный насос);

· блок управления , состоящий из микропроцессора, датчиков температуры и диаметра растущего слитка (13, 19) и устройств ввода;

ѕ дополнительные устройства : смотровое окно — 17, кожух — 2.

Рис. 2.2.1 Установка по выращиванию методом Чохральского

Технология процесса

Затравочный монокристалл высокого качества опускается в расплав кремния и одновременно вращается (Рис. 2.3.1). Получение расплавленного поликремния происходит в тигле в инертной атмосфере (аргона при разрежении ~104 Па.) при температуре, незначительно превосходящей точку плавления кремния Т = 1415°С. Тигель вращается в направлении противоположном вращению монокристалла для осуществления перемешивания расплава и сведению к минимуму неоднородности распределения температуры. Выращивание при разрежении позволяет частично очистить расплав кремния от летучих примесей за счет их испарения, а также снизить образование на внутренней облицовке печи налета порошка монооксида кремния, попадание которого в расплав приводит к образованию дефектов в кристалле и может нарушить монокристаллический рост.

Рис. 2.3.1 Процесс роста монокристалла

В начале процесса роста монокристалла часть затравочного монокристалла расплавляется для устранения в нем участков с повышенной плотностью механических напряжений и дефектами. Затем происходит постепенное вытягивание монокристалла из расплава.

Инструкция по выращиванию кристалла

Существует две технологии выращивания кристаллов из медного купороса.

Если вы не хотите долго ждать, то можете воспользоваться быстрым способом. По времени это займёт около недели, а в результате вы получите множество небольших кристаллов, закреплённых один на другом, будто колония ракушек-мидий.
Второй метод более продолжительный. Он поможет вам вырастить крупный цельный кристалл, похожий на драгоценный камень.

Но оба они основаны на работе с насыщенным раствором вещества.

Быстрый способ

Возьмите стакан или банку объёмом 500 мл, добавьте 200 г сульфата меди и залейте их 300 мл воды. Поставьте ёмкость на песчаную баню и начинайте разогревать, постоянно помешивая. Кристаллы медного купороса должны полностью раствориться.
Уберите посуду с песчаной бани, поставьте на плоскость с прохладной поверхностью, например, керамическую плитку. Раствор должен немного остыть. Теперь в него нужно поместить затравку. Ею послужит кристаллик сульфата меди, который нужно выбрать предварительно – самый крупный и ровный.
Проследите, чтобы затравка не соприкасалась с внутренними поверхностями стакана. Даже если кристаллик растворится, не переживайте, — это не имеет значения. Охлаждаясь, насыщенный раствор отдаёт соли, которые оседают на нитке. Самое большое количество купороса сосредоточится на дне посуды, поскольку именно в этом месте стакан контактирует с прохладной поверхностью.
Извлеките нитку с образовавшимися кристаллами из ёмкости с раствором. Повторите процедуру: поставьте стакан на баню из песка и подогрейте так, чтобы осадок растворился. Отключите нагрев. Не снимая посуды с бани, накройте её подходящей по диаметру крышкой (например, чашкой петри) и дайте раствору немного остыть.
Поместите нитку с кристаллами в раствор, закрепите её так, чтобы она не соприкасалась с дном и стенками. Накройте ёмкость и оставьте на ночь. Утром вы обнаружите в стакане большую гроздь прекрасных кристаллов необычной формы.
Вы можете попробовать придать скоплению кристаллов определённую форму. Для этого нужно вместо нити использовать проволоку. Согните её в виде квадрата, круга, сердечка или звезды. Проволока станет прочным устойчивым каркасом для будущего фигурного кристалла. Если при этом вам понадобится ограничить рост некоторых граней, смажьте их вазелином или жиром.

Второй способ

В этом случае вы сможете вырастить крупный кристалл сульфата меди, однако это займёт гораздо больше времени. Кроме того, в отличие от первого способа, выбор затравки принципиально важен. К тому же вам придётся следить, чтобы к ней не прилипали мелкие кристаллики.

Вам понадобятся 200 г тёплой воды и около 110 г медного купороса.

Инструкция по изготовлению:

смешайте купорос и воду в подходящей посуде (стакане или банке), оставьте на сутки. Периодически помешивайте: активное вещество должно полностью раствориться. После этого отфильтруйте раствор через вату или специальную фильтровальную бумагу. Оставшийся на поверхности фильтра осадок можно высушить и использовать снова при необходимости;
полученный раствор залейте в чистую ёмкость;
выберите кристаллик для затравки, привяжите его к нити (волосу). Второй конец нитки закрепите на палочке, положите её горизонтально на ёмкость. Затравка должна опуститься в раствор в строго вертикальном положении. Посуду накройте кусочком ткани, чтобы внутрь не попадала пыль;

Подходящий по размеру для затравки кристаллик медного купороса

спустя несколько дней вы заметите, что кристалл растёт. Через неделю он достигнет 1 см, а со временем увеличится ещё больше;

Обязательно накройте ёмкость с раствором и затравкой кусочком ткани

Во время работы вы можете столкнуться с некоторыми трудностями. Их несложно преодолеть, придерживаясь простых правил.

Если в процессе роста внутри ёмкости образуются дополнительные мелкие кристаллики, раствор нужно перелить в чистую посуду и перенести туда основной кристалл.
На нитке, удерживающей затравку, со временем могут образоваться мелкие кристаллики. Чтобы этого избежать, поднимите основной кристалл немного выше: меньший отрезок нити будет находиться в контакте с раствором.
Вы можете поэкспериментировать и вместо хлопчатобумажной или шерстяной нити использовать капроновую. Подойдёт также тонкая проволока из меди. Но в этом случае затравка будет расти хуже и на процесс роста уйдёт больше времени.
Если в помещении, в котором вы проводите эксперимент, повысится температура, затравка может раствориться. Добавьте несколько ложек сульфата меди в раствор и дайте настояться 5–7 часов, регулярно помешивая. Слейте раствор так, чтобы в нём не осталось осадка, и повторите эксперимент.