Kristallen kweken

Tijd voor weer een leuke doe-het-jezelf. In deze post gaan we je uitleggen hoe je zelf een kristal kunt maken. Maar eerst zullen we uitleggen wat een kristal nu eigenlijk is, en wat daar zo bijzonder aan is.

In ons dagelijkse leven komen we drie soorten stoffen tegen: vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. In vloeistoffen en gassen bewegen de moleculen of atomen kriskras door elkaar: er is alleen maar wanorde. In een vaste stof bewegen de moleculen niet meer kriskras door elkaar, ze staan stil. Voor een vaste stof zijn er in principe twee vormen: kristallijn en niet-kristallijn. Een niet-kristallijne vaste stof heeft nog wel de wanorde van de vloeistof, maar de moleculen/atomen bewegen niet meer. Niet-kristallijne vaste stoffen worden ook wel eens een glas of amorfe vaste stof genoemd. Voorbeelden van een glas zijn ‘gewoon glas’ (duh! Zoals in ruiten en theeglazen), plastics, hars en lijm.Kristalstructuur van keukenzout, NaCl.

In een kristal zitten de moleculen niet alleen stil, ze zijn ook nog eens netjes geordend zoals op het plaatje hiernaast. Dit plaatje stelt een kristal van keukenzout (NaCl) voor. De paarse bolletjes zijn de Na+ ionen, de groene de Cl ionen. Niet alleen keukenzout vormt kristallen, ook suiker (kandijsuiker) of water kunnen dat (dan noemen we het sneeuw, zie afbeelding hieronder). Een leuk feitje: kristalglas is helemaal geen kristal, maar amorf glas wat mooi glinstert doordat het een hoge brekingsindex heeft. Dit laatste wordt bereikt door toevoeging van veel loodoxide. En lood is altijd giftig. Eet dus geen kristalglas.

Gelukkig hoef je helemaal niet te wachten tot het weer gaat sneeuwen voordat je weer plezier kunt hebben met kristallen. Je kunt namelijk ook zelf een kristal groeien. Het makkelijkste gaat dit met een aluin, een groep van zouten waarvan kaliumaluminiumsulfaat [KAl(SO4)2] de bekendste is. Aluin is te koop bij elke lokale drogist: het wordt gebruikt als bloedstelpend middel tegen bijvoorbeeld scheerwondjes.

Kristal van chroom-aluin, KCr(SO4)2. Chroom(III) zorgt voor de kleur.Je eigen kristal groei je als volgt:

  • Eerst verwarm je wat water (het liefst demiwater). Hierin los je zoveel mogelijk aluin op.
  • Als er niets meer oplost, voeg je nog een beetje extra water toe en filtreer je eventuele restjes aluin of stofjes eruit. Dit kan bijvoorbeeld met een koffiefilter.
  • Nu laat je de oplossing een paar dagen staan met een deksel er losjes op (de deksel is tegen stof). Als de oplossing afkoelt, kan er gaandeweg steeds minder aluin opgelost blijven en krijg je allemaal kleine kristallen.
  • Haal de kristalletjes uit de oplossing (bijvoorbeeld met een koffiefilter, in elk geval niet met je vingers) en zoek de grootste uit. Deze ga je nu verder groeien. Je maakt weer een verzadigde aluinoplossing, en legt het kristal daar in. Je kunt ook een touwtje om het kristal binden en het kristal mooi in het midden van de oplossing hangen, maar dan krijg je wel een touwtje in het kristal.
  • Wanneer de oplossing afkoelt, zal het kristal steeds verder aangroeien. Dit proces kun je een aantal keer herhalen, en zo kun je hele grote kristallen groeien.

Het is bij het aangroeien van kristallen heel belangrijk dat je zorgt dat er geen stofjes in de oplossing komen. Anders zal het kristal gaan groeien op het stof, in plaats van op het kristal dat je al had. Dek de oplossing dus goed af. Het is tegelijk ook belangrijk dat je het groeien niet doet in een afgesloten potje, want dan kan het potje breken wanneer de oplossing afkoelt.

Voor meer details en voor foto’s, check thuisexperimenteren.nl

Sneeuwkristallen

Veel succes met het groeien van je kristal! We zijn benieuwd naar jullie resultaten, dus laat een reactie achter. Scheikundejongens houden van reacties.

Sneeuwvlokjes

Een vraag van een lezer: waarom zijn de takken van een sneeuwvlokje onderling identiek? Met andere woorden, waarom vertakken ze op dezelfde plaatsen?

SnowflakeIk dacht dat ik een goed idee had, en dat heb ik gechecked bij een prof ‘vaste stof chemie’. Water in de wolken is ijskoud, maar gasvormig. Op het moment dat de concentratie water hoog genoeg wordt vallen ze als ijsklontjes naar beneden en op een warme dag zullen ze smelten tot hele kleine druppels. Deze druppels willen een klein oppervlak ten opzichte van hun inhoud en groeien (clusteren) tot volwaardige druppels. Dit noemen wij ‘regen’.

Ik weet niet precies waar in de lucht, en bij welke omstandigheden, maar het blijkt dat sneeuvlokjes op soortgelijke manier ontstaan. Op een koude dag zullen de kleine ijsklontjes naar beneden vallen en niet smelten tot kleine druppels. Ze zullen ijskoude watermoleculen tegenkomen. Die moleculen zullen aan het ijsklontje vast groeien. Onder bepaalde omstandigheden zullen die moleculen op een bepaalde manier aangroeien, maar omdat de druk, temperatuur en nog wat andere dingen varieren tijdens de ‘val’, zullen ze anders aangroeien.

Dit vergt wat inbeeldingsvermogen: een ‘perfect’ zeshoekig (prisma-vormig) waterkristalletje groeit aan. Eerst groeien er 6 gelijke puntjes op de grensvlakken aan, de omstandigheden (temperatuur) verandert iets, er groeien op de 6 puntjes 6 gelijke vriemeltjes aan. Aan die vriemeltjes groeien weer 6 identieke andere vriemeltjes aan en zo groeit het sneeuwvlokje.

Natuurlijk valt het ijsblokje c.q. sneeuwvlokje niet de hele tijd, maar waait wat opzij en omhoog en krijgt zo genoeg tijd om aan te groeien. Dit verklaart dat geen enkel sneeuwvlokje op een ander vlokje lijkt en dat ze allemaal in grootte verschillen, maar dat de 6 takken van een vlokje onderling identiek zijn.

Beantwoord dit je vraag Sidney?