9. Кристаллизация, моделируем рост кристалла

10. Кристаллизация. Каждый год я стараюсь попасть на эту ярмарку - на ярмарку мёда в Манеже в Москве. Со всей необъятной родины съезжаются сюда пчеловоды: начиная с Дальнего востока... Какие замечательные лица! Но я, кроме лиц и впечатлений, выискиваю свой любимый липовый мёд: чтоб с горчинкой, чтоб перехватывало горло, когда мёд попадает на язык.

Раньше этого не видел, а тут... На прилавках липовый мёд двух консистенций: крупкой - обычный, а другой очень нежный, совершенно незернистый, но по вкусу - липовый мёд. Спрашиваю почему такая необычная консистенция? Отвечают, что так, вот, удачно "выпал". Ну, понятное дело, какая же торговля без обману? И ничего, как оказалось, не "выпал"... А очень даже технологии. Их две: одна варварская, другая гуманная.
Если мёд кристаллизуется долго, в условиях постепенного похолодания от откачки, через осень, к началу зимы, то кристаллы сахара в мёде вырастают нормальной ощутимой на языке величины. Но если этот мёд нагреть, то кристаллы разойдуться, расплавятся. И если теперь эту нагретую массу резко охладить, то мёд "сядет" (ещё одно слово, характеризующее у пчеловодов процесс кристаллизации мёда) микроскопическим зерном. Это варварский метод - с нагреванием мёда.
Второй способ, и мои "исследования" показали, что именно этим способом пчеловоды чаще всего мельчат зерно мёда - тривиально разбивают их в специальном миксере.
Первый способ мельчения зёрен - через нагревание для мёда - плохо, но для понимания камня, для понимания процесса кристаллизации - он показателен.

Что такое кристаллизация. Давайте наденем на себя маску "природа" и породим своими руками кристалл (минеральное зерно). В руках у нас рулон пищевой полиэтиленовой плёнки - понарошке полуфабрикат из атомов, слагающих кристалл. Пусть наш кристалл будет кварц (на фото слева некоторые его разновидности: горный хрусталь, аметист, цитрин, морион). Наша понарошечная "пищевая плёнка" - это плёнка толщиной в один атомарный слой, сцепленных между собой, атомов кремния и кислорода. Теперь берём карандаш, у которого шестигранное сечение - это центр кристаллизации, затравка.

В природе в качестве центра кристаллизации может быть скопление всего навсего в несколько атомов. Без центра кристаллизации кристалл расти не будет. Это интересно понять, и это встречается, например, в рудничной геологии: если есть центры кристаллизации, то будет и руда (рудные минеральный зёрна). Если нет центров кристаллизации, то рудообразующий процесс хотя и проявится, но пройдёт мимо - обойдётся без образования руды.
Вернёмся к нашему маскараду в маске "природа", к порождению кристалла кварца: начинаем аккуратно, НЕ ТОРОПЯСЬ (главное природное условие) наматывать нашу кремний-кислородную атомарную плёнку на карандаш-затравку, слой за слоем. И каждая минута нашего этого труда для природы - тысяча, а то и больше лет - вот как на самом деле надо соблюдать условие НЕ ТОРОПЯСЬ!.

Растёт наш шестигранный кристалл в толщину, а на кончике карандаша так и остаётся остриё. Намотали весь рулон плёнки и безжалостно разрезали наш "кристалл" на две половины, (но не разъединили их). Берём новый "кремнисто-кислородный" рулон плёнки продолжаем наматывать плёнку на теперь уже "треснутый" кристалл. И вот уже почти не видно никакой "трещины"-пореза: новые слои плёнки почти скрыли её - она только слегка просвечивает в виде трещины.

Природный кварц, и любой другой кристалл, растут в жидкой среде и порядок роста кристалла такой же, как мы изобразили в маскараде - слой за слоем по спирали нарастают, сцепляются друг с другом, нужные минеральные группы. Размер, форма и чистота кристалла, в первую очередь, зависят от продолжительности процесса: чем дольше и медленнее - тем крупнее, чище, правильнее. С невероятно медленным понижением температуры: не в час по чайной ложке, а в тысячелетие! Если скорость остывания большая, то растут многочисленные мелкие и крохотные кристаллы. Именно поэтому накипь на (в) чайнике, которая суть не что иное, как скрытозернистое скопление минерала известь-шпат (кальцит), растёт землистой массой, а не крупными красивыми кристаллами. Чем быстрее остывает кристаллообразующая жидкость, тем мельче кристаллы.
С ребёнком можно вырастить кристалл-кубик поваренной соли, с использованием кипящего отфильтрованного (чтобы не было нерастворённых частиц соли - затравок) перенасыщенного соляного раствора и затравки на ниточке, остужая их в термосе у батареи парового отопления (для обеспечения самого медленного остывания).
На фото справа: искусственно выращенный кристаллик поваренной соли на ниточке и электронная микрофото со схемой роста кристалла органической соли размером 0,003 мм.