Haydi! Kendi Kristalini Oluştur

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kristaller hakkında bilgi edinirken, evde ya da okulda siz de kendi kristallerinizi oluşturabilirsiniz.

 

Bilmekte fayda var!

Günlük hayatta kullandığımız şeker ve tuzu hiç yakından incelediniz mi? Nasıl bir yapıya sahipler?

Katı maddeler kristal ve amorf yapılı olmak üzere iki sınıfa ayrılır. Elmas ve tuz kristal yapıdaki katı maddelere örnek olarak verilebilir. Kristal yapıdaki maddelerde atomlar belirli bir düzene göre yerleşmişlerdir. Kristaller belirli bir geometrik şekle sahiptir ve pürüzsüz yüzleri vardır.

Şeker ve tuz da kristal yapıdaki katı maddelerdir. Kristallerinin şekilleri ise birbirinden farklıdır.

Şeker kristallerinin yakından görünüşü

 

Tuz kristallerinin yakından görünüşü

Kristaller farklı maddelerden oluşan karışımları ayırmada kullanılabilir. Bu ayırma yöntemi kristallendirme olarak isimlendirilir.

Bir maddenin başka bir madde içerisinde gözle görülemeyecek kadar küçük tanecikler halinde dağılarak homojen bir karışım oluşturmasına çözünme, elde edilen karışıma ise çözelti denir.

Çözünürlük, belli bir miktar çözücüde çözünen madde miktarı olarak ifade edilir. Sıcaklık çözünürlüğü etkileyen faktörlerden biridir ve genellikle sıcaklık arttıkça çözünürlük artar. Karıştırma ise çözünürlüğü artırmaz ancak çözünmeyi hızlandırır.

Örneğin tuz kristal yapıda bir maddedir. Tuz kristallerini su ile karıştırdığımızda, çözünürler. Suyun sıcaklığını artırdığımızda içinde daha fazla miktarda tuz çözebiliriz. Ancak çözelti soğumaya başladığında, içinde tekrar tuz kristalleri oluşmaya başlar. Kristallendirme olarak isimlendirilen bu yöntem sayesinde küçük kristalleri daha büyük kristallere dönüştürebiliriz.

Peki, kristallerin nasıl oluştuğunu hiç merak ettiniz mi? Bu etkinlikte kolayca bulabileceğimiz, düşük maliyetli malzemeler kullanarak kendi kristallerimizi oluşturuyoruz.

 

Nelere ihtiyacımız var?

• 100 g boraks
• Sıcak su
• 2 adet büyük cam bardak ya da kavanoz
• Kaşık
• Kalem ya da çöp şiş
• Şönil
• Dikiş ipliği
• Makas
• Koruma gözlüğü

 

Uyarı!

Ev temizliğinde kullanılan diğer kimyasal maddeler gibi boraksın da yutulması, teneffüs edilmesi ve göz ile teması tehlikelidir. Bu nedenle etkinlik yetişkin gözetiminde yapılmalı, etkinliğe başlamadan önce koruma gözlüğü takılmalıdır.

 

Ne yapıyoruz?

Şönilleri istediğimiz biçimde (örneğin çiçek, yıldız, harf, hayvan) şekillendirelim.

 

Şekil verdiğimiz şönili bir ip kullanarak kaleme bağlayalım.

 

Kalemi görseldeki gibi bardağın üzerine yerleştirelim. Kaleme bağlı ipin uzunluğunu, şönil bardağın içinde asılı kalacak ve bardağın tabanına temas etmeyecek şekilde ayarlayalım.

 

Şönili bardaktan çıkaralım ve bardağı kaynamış sıcak su ile dolduralım. Kaynamış sıcak suya iki yemek kaşığı boraks ekleyelim ve çözünene kadar karıştıralım. Çözünmeyi hızlandırmak için kaşık kullanabiliriz. Suyun görünüşünde nasıl bir değişme oldu?

 

Eklediğimiz boraks suyun içinde çözünmeyinceye kadar boraks eklemeye devam edelim. Böylece doygun bir çözelti elde ettik. Çözünmeyen boraks taneciklerine ne oldu?

 

Hazırladığımız şönili dikkatli bir şekilde çözeltinin içine daldıralım.

 

Bardağı güvenli bir yere yerleştirelim ve en az beş saat hareket ettirmeden bekleyelim. Bardağın içinde meydana gelen değişimleri belirli aralıklarla gözlemleyelim ve gözlemlerimizi not edelim.

 

Boraks çözeltisinin içindeki şönili birkaç gün bekletirsek şönilin tüm yüzeyinin boraks kristalleri ile kaplandığını görebiliriz.

Gıda boyası kullanarak farklı renklerde kristaller elde edebiliriz.

 

Düşünelim!

Oluşan kristallerin şekli ve büyüklüğü hangi faktörlere bağlı olabilir?

Soğuma hızının ve ortam sıcaklığının kristalin şeklini ve büyüklüğünü nasıl etkilediğini araştırmak için başka bir deney tasarlayabiliriz.

Bunun için özdeş iki deney düzeneği hazırlayalım.

• İlk olarak yukarıdaki şekilde doygun bir boraks çözeltisi hazırlayalım.
• Çözeltiyi aynı büyüklükteki iki bardağın içine, miktarları eşit olacak şekilde boşaltalım.
• Aynı şekle sahip iki şönili iple ayrı ayrı kalemlere tutturalım. İplerin uzunluğunu, şöniller bardakların içinde aynı seviyede olacak şekilde ayarlayalım.
• Kaplardan birini güneş alan bir cam kenarına, diğerini ise buzla dolu bir kabın içine koyalım.
• Bir saat aralıklarla bardakları gözlemleyelim ve gözlemlerimizi not edelim.
• Bardaklarda oluşan kristaller arasında bir fark gözlemlediniz mi?

 

Ne oldu?

Boraks bor, sodyum ve oksijenden oluşan kristal yapıda bir maddedir. Ev temizliğinde kullanılan kimyasal maddelerden biridir.

Sıcak suya boraks eklediğimizde boraks kristalleri suda çözünür ve homojen bir karışım oluşur. Boraksın sudaki çözünürlüğü sıcaklıkla arttığından, hazırladığımız çözeltiyi soğuttuğumuzda suda çözünen boraks molekülleri, çözeltinin içinde asılı duran şönilin üzerinde tekrar bir araya gelerek boraks kristallerini oluşturur.

Soğutma hızının ve ortam sıcaklığının kristallerin şeklini ve büyüklüğünü nasıl etkilediğini incelemek için yaptığımız deney sonucunda buz banyosunda bekletilen cam bardaktaki şönilin üzerinde daha fazla kristal oluştuğunu gözlemleriz, ancak oluşan kristaller daha küçüktür.

Güneş alan bir yerde beklettiğimiz bardaktaki şönilin üzerinde oluşan kristallerin miktarı buz banyosunda beklettiğimiz bardağın içinde oluşan kristallerinkinden daha az olmasına rağmen, oluşan kristallerin boyutu daha büyüktür. Şekilleri ise daha belirgindir.

Kristal yapıdaki maddelerde atomlar belli bir düzene göre bir araya gelir ve kristal büyür. Doygun çözelti yeterince yavaş soğutulursa, moleküller kristal yapısındaki doğru yerlerine yerleşebilir. Bunun sonucunda düzgün şekilli ve büyük kristaller oluşur.

Ancak çözelti hızlı bir şekilde soğutulursa çözeltinin içindeki başka maddeler örneğin küçük toz parçacıkları kristal yapının içinde kalır ve kristalin düzgün şekilde büyümesini engeller.