Už delší dobu jsem si chtěl zkusit vypěstovat vlastní krystaly. Ne jen takové ty drobné krystalky soli na talířku, ale pořádné viditelné krystaly, které vypadají trochu jako něco z chemické laboratoře, mineralogické sbírky nebo fantasy filmu.
Nakonec jsem se rozhodl vyzkoušet pěstování krystalů z látky označované jako MAP. Celý název je monoamonný fosforečnan, případně dihydrogenfosforečnan amonný. V praxi se s ním člověk nejčastěji setká jako s vodorozpustným hnojivem. A právě tahle obyčejně vypadající bílá látka umí za správných podmínek vytvořit překvapivě pěkné krystaly.
Postup jsem zkoušel podle návodu ze stránky Crystalverse, kde je pěstování MAP krystalů popsané opravdu pěkně a prakticky. Já si ho ale chtěl vyzkoušet po svém a hlavně si celý pokus zdokumentovat.
Co je MAP
MAP je zkratka pro monoamonný fosforečnan. Chemicky jde o sůl, která obsahuje amonný iont a fosforečnanovou část. Pro zahrádkáře je zajímavá hlavně tím, že dodává rostlinám dusík a fosfor. Pro nás je ale zajímavější jiná vlastnost: dobře se rozpouští ve vodě a při správném postupu z roztoku zase vytváří krystaly.
Princip je podobný jako u jiných pokusů s krystalizací. Do horké vody se rozpustí větší množství látky, než by se rozpustilo ve vodě studené. Když roztok vychladne, stane se přesyceným. To znamená, že v něm je rozpuštěné víc látky, než kolik by za dané teploty „chtěl“ udržet. Stačí potom malý zárodek, nečistota, škrábnutí nebo drobný krystalek a rozpuštěná látka se začne ukládat do pevné krystalové struktury.
A právě z toho vznikne celý pokus.
Bezpečnost
I když se MAP používá jako hnojivo a nejde o žádnou extrémně nebezpečnou chemikálii, pořád je dobré s ním zacházet rozumně. Není to potravina a nemá smysl ho ochutnávat, čichat k prášku nebo zbytečně vířit prach.
Používal jsem nádobí určené jen na pokusy, ne kuchyňské nádobí pro jídlo. Po práci je dobré si umýt ruce a pracovní místo. Při manipulaci s práškem je vhodné se vyhnout vdechování prachu. Roztok není nijak dramatický, ale do očí ani na podrážděnou kůži samozřejmě nepatří.
Také je potřeba počítat s tím, že hotové krystaly nejsou kámen. Jsou křehké a navíc jsou rozpustné ve vodě. Takže žádné oplachování pod kohoutkem, jinak si člověk výsledek zase rozpustí.
Co jsem použil
Na pokus jsem použil:
- MAP
- vodu
- kamenec
- nádoby na rozpuštění a krystalizaci roztoku
- skleněné míchátko
- kávový filtr
- trychtýř
- papírovou utěrku na sušení hotových krystalů
Tady se určitě hodí dodat, že čím čistší roztok, tím lépe. Nečistoty můžou ovlivnit tvar, průhlednost i celkový vzhled krystalů. Proto se roztok po rozmíchání filtruje přes kávový filtr.
Příprava roztoku
První krok je příprava nasyceného roztoku. Do horké vody se nasype MAP a míchá se, dokud se nerozpustí. Pro první část pokusu, tedy vytvoření zárodečných krystalů, jsem vycházel z poměru přibližně 60 g MAP na 100 ml vody.
Horká voda rozpustí větší množství MAP než voda studená. Po vychladnutí se tak roztok dostane do stavu, kdy je přesycený. To je přesně stav, který pro růst krystalů potřebujeme.
Do roztoku se dá přidat i malé množství kamence. Ten upraví vlastnosti roztoku a ovlivní výsledný tvar krystalů. Krystaly potom obvykle rostou delší, ostřejší a špičatější. Já jsem použil zhruba 1 g kamence na 100 ml roztoku. S množstvím se dá dál experimentovat. Při větším množství, například kolem 1,5 g na 100 ml, už můžou růst výrazné jehličky. Při menším množství bývají krystaly mohutnější a kratší.
Po rozpuštění jsem roztok přefiltroval přes kávový filtr do čisté sklenice. Tím se odstraní nerozpuštěné zbytky, prach a další drobné nečistoty. Potom jsem roztok nechal v klidu vychladnout.
Zárodečné krystaly
Když roztok vychladne, je připravený na vytvoření prvních malých krystalků. Do roztoku se přidá jen malá špetka MAP a pořádně se zamíchá. Tím se roztok naruší a začnou vznikat drobné krystalické částice.
Na první pohled to může vypadat jako zákal nebo jemný prach ve vodě, ale právě tohle jsou začátky krystalů. Potom už se sklenice nechá v klidu stát. Po nějaké době se na dně začnou tvořit malé krystalky.
Tyhle malé krystaly slouží jako zárodky pro další růst. Nemusí být dokonalé. Naopak je dobré jich mít víc a později si vybrat ty nejhezčí.
Růst větších krystalů
Pro další růst se používá slabší roztok než pro první tvorbu zárodků. Podle návodu jsem vycházel z poměru přibližně 45 g MAP na 100 ml vody a opět jsem přidal zhruba 1g kamence na 100 ml. Smysl je jednoduchý: když je roztok příliš silný, krystaly rostou rychle, ale můžou být hrubé, zakalené nebo nevzhledné. Slabší roztok dává větší šanci na hezčí a čistší růst.
Do misky nebo sklenice se nalije připravený a přefiltrovaný roztok. Do něj se opatrně vloží jeden vybraný zárodečný krystal. Pak už je nejlepší s nádobou nehýbat, nedrkat do ní a nechat ji někde v klidu.
Tohle je na celém pokusu asi nejtěžší část. Nic se nesmí uspěchat. Krystaly rostou samy a každé zbytečné šťouchání jim spíš uškodí.
Po čase mohou začít krystaly vyrůstat i ven z nádoby. Je to způsobené prouděním vzduchu a vzlínáním roztoku, díky čemuž mohou vzniknout docela efektní „stromečky“.
Problém je v tom, že jakmile začnou trochu růst, táhnou s sebou další roztok a celý proces se tím ještě urychluje. Krystaly na fotce vyrostly za jediný den.
Když k tomu dojde, je nejvyšší čas hlavní krystal přesadit. Stačí použít čistou nádobu, roztok do ní znovu přefiltrovat, hlavní krystal usadit doprostřed a nechat ho dál růst.
Po dalších dvou dnech začala miska s roztokem pěkně „kvést“. Ukázalo se, že jsem použil nevhodnou nádobu, ve které se roztok odpařoval příliš rychle. Nechal jsem krystal ještě chvíli růst, a když byl čas ho přesadit, namíchal jsem nový roztok a přemístil ho do sklenice.
Bohužel se ukázalo, že jsem namíchal nevhodný roztok. Původně pěkný špičatý zárodečný krystal se kvůli tomu obalil a změnil se v obyčejný tupý shluk. Nechal jsem ho ale dál růst s tím, že horší už to snad nebude. Po dalším měsíci se už téměř nevešel do sklenice, a tak jsem růst ukončil.
Krystal nakonec narostl do slušné velikosti. Vzhledově sice není dokonalý, ale na první pokus nevypadá vůbec špatně.
Co se při růstu děje
Když je roztok přesycený, rozpuštěný MAP se postupně ukládá na již existující krystal. Krystal tedy neroste tím, že by se nafukoval jako houba, ale tím, že se na jeho povrch přidávají další a další částice ve správném uspořádání.
Pokud jsou podmínky klidné, krystal může růst poměrně pravidelně. Pokud je roztok příliš koncentrovaný, rychle chladne, je v něm hodně nečistot nebo se s nádobou často hýbe, může vzniknout spíš shluk drobných krystalků než jeden pěkný kus.
To ale nemusí být nutně chyba. I krystalové shluky vypadají zajímavě. Jen je dobré vědět, proč výsledek vypadá právě tak, jak vypadá.
Možné úpravy pokusu
Na MAP krystalech je pěkné, že se s nimi dá dál experimentovat. Dá se měnit koncentrace roztoku, teplota, rychlost odpařování nebo třeba způsob uchycení zárodečného krystalu.
Krystal může růst volně na dně nádoby. To je nejjednodušší varianta, ale spodní strana bude vždycky plošší. Pokud chceme pravidelnější tvar, dá se zárodečný krystal zavěsit na nit nebo na tenký vlasec tak, aby visel v roztoku a nedotýkal se dna.
Další možností je nechat krystaly růst na nějakém předmětu. Třeba na kameni, větvičce nebo jiné drsnější struktuře. Na hladkém povrchu se krystaly uchytí hůř, ale drsný povrch jim dá spoustu míst, kde můžou začít růst.
Do roztoku se dá přidat i potravinářské barvivo. Tady je ale potřeba počítat s tím, že výsledek nemusí být úplně předvídatelný. Krystalizace je svým způsobem čistící proces, takže barvivo se do krystalu nemusí zabudovat tak ochotně, jak by člověk čekal.
Co se může pokazit
Pokud se krystaly vůbec netvoří, roztok nejspíš není dostatečně přesycený. Dá se zkusit přidat malá špetka MAP, zamíchat a sledovat, jestli se krystalizace rozběhne. Případně je potřeba roztok znovu zahřát a přidat další MAP.
Pokud se vložený krystal začne rozpouštět, je roztok naopak málo koncentrovaný. Místo aby se látka z roztoku ukládala na krystal, začne se krystal rozpouštět zpět do roztoku.
Pokud jsou krystaly bílé, zakalené nebo hrudkovité, rostly pravděpodobně moc rychle. To se může stát u příliš silného roztoku. Pomalejší růst bývá lepší pro průhlednější a pravidelnější krystaly.
Další zajímavý jev je krystalová krusta lezoucí po stěně nádoby. Roztok vzlíná po stěně, voda se odpařuje a na okraji nádoby vznikají další krystaly. Nevypadá to sice vždycky čistě, ale samo o sobě je to docela zajímavé pozorování.
Sklizeň a sušení
Když už je krystal dostatečně velký, stačí ho opatrně vyndat z roztoku a nechat oschnout na papírové utěrce. Rozhodně se neoplachuje vodou, protože by se začal rozpouštět.
Po vyschnutí je dobré s ním zacházet opatrně. Některé krystaly můžou být poměrně pevné, ale tenké špičky a výrůstky se snadno ulomí. Hotový krystal se hodí spíš jako dekorace nebo ukázka pokusu než jako něco, co se bude často brát do ruky.
Pro svůj krystal jsem vyrobil jednoduchý stojánek z kusu dřeva a připevnil ho k němu tavným lepidlem.
Závěr
Pěstování krystalů z MAP je přesně ten typ pokusu, který vypadá jednoduše, ale přitom je za ním spousta zajímavé chemie a fyziky. Stačí voda, hnojivo, čistá nádoba a trochu trpělivosti.
Líbí se mi na tom hlavně to, že výsledek není úplně jistý. Člověk připraví roztok, vloží zárodek a pak už jen sleduje, co se začne dít. Někdy vznikne pěkný pravidelný krystal, jindy spíš shluk nebo krystalová krajina na dně sklenice. A právě to je na tom zajímavé.
Je to jednoduchý domácí experiment, ale zároveň krásná ukázka toho, jak z obyčejného roztoku může pomalu vyrůst něco, co na první pohled vypadá skoro jako minerál z přírody.