Tinh thể là gì? Nuôi cấy tinh thể theo phương pháp nào?

Chu Văn An

Xung quanh chúng ta chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy những tinh thể với nhiều hình dạng khác nhau như đá thạch anh, bông tuyết mùa đông, muối hay đường dùng trong nấu ăn. Nếu bạn chưa thực sự hiểu rõ định nghĩa về tinh thể cũng như cách nuôi trồng chúng thì hãy tìm hiểu thêm qua bài viết dưới đây.

1. Khái niệm về tinh thể

Theo các nhà khoa học, tinh thể là những vật thể được tạo thành từ các nguyên tử, ion hoặc phân tử theo một trật tự nhất định. Trong vỏ trái đất, chúng chiếm tới 99% ở hai dạng: hữu sinh (cây cối, tế bào sinh học, DNA,…) hoặc vô tri (khoáng chất, kim loại,…).

Hiện nay, hầu hết các vật thể rắn trong tự nhiên đều có cấu trúc tinh thể. Trong cuộc sống, có thể kể đến một số loại khá phổ biến như sau: tinh thể muối, tinh thể đường, tinh thể phèn,…

Ngoài ra, tinh thể có thể ở dạng khí hoặc lỏng trong vật liệu không kết tinh trong những điều kiện thích hợp nhất định. Ngoài ra, nó còn có thể biến thành những tinh thể tuyệt đẹp.

Hình 1: Tinh thể là gì?

2. Cấu trúc của tinh thể là gì?

2.1. Hình dạng của tinh thể vô cùng đa dạng

Dựa trên tính toán toán học, tinh thể có tới 7 hệ tinh thể dựa trên tính đối xứng. Các loại tinh thể khác nhau có mạng lưới khác nhau do cấu trúc nguyên tử và sự đối xứng khác nhau của từng bộ phận tạo nên tinh thể. Tuy nhiên, tinh thể vẫn có hình dạng phải tuân theo mẫu hệ thống tinh thể mặc định. Ví dụ KH2PO4 là hệ tứ giác nên có dạng hình chữ nhật,…

2.2. Màu pha lê

Các thành phần tạo nên tinh thể quyết định màu sắc của tinh thể. Ngoài ra, tùy thuộc vào lượng nước mà tinh thể mang theo, nó cũng có thể thay đổi màu sắc.

2.3. độ cứng

Pha lê được đánh giá về độ cứng dựa trên thang Mohr từ 1 (tinh thể Muscovite) đến 10 (kim cương). Theo đó, những vật liệu đặc biệt như carbon trộn với boron sẽ có mức trên 10,… Thang đo này được áp dụng cho tinh thể nhân tạo và khoáng chất tự nhiên.

Khả năng làm xước bề mặt của các loại khác nhau được gọi là độ cứng. Tinh thể càng cứng thì càng trở nên giòn.

2.4. Tính đồng nhất

Trong cấu trúc tinh thể, các phân tử và nguyên tử có sự sắp xếp và phân bố giống nhau. Do đó, tính chất của các vị trí trong tinh thể là tương tự nhau.

Hình 2: Các loại cấu trúc tinh thể

2.5. Hiệu ứng chùm tia điện tử và hiệu ứng nhiễu xạ với tia X

Tinh thể có thể gây ra cực tiểu và cực đại trong nhiễu xạ chùm tia điện tử và nhiễu xạ tia X có cấu trúc tuần hoàn.

2.6. Kết cấu tinh thể

Trong tinh thể, các ion mang điện tích trái dấu sẽ có lực hút, tạo nên cấu trúc ổn định cho tinh thể.

3. Các loại tinh thể phổ biến

Phân loại tinh thể, người ta chia chúng thành hai loại cơ bản gồm tinh thể nhân tạo và tinh thể tự nhiên.

– Tinh thể tự nhiên: Trong tự nhiên, các khoáng chất này được hình thành qua các quá trình địa chất lâu dài có thể kéo dài tới vài triệu năm. Trong thành phần đá tự nhiên, tinh thể tự nhiên có sự đóng góp rất lớn như: Biolite và Orthoclase, Granite từ thạch anh,…

– Tinh thể nhân tạo: Tinh thể nhân tạo (còn gọi là nhân thủy tinh hay nhân nội nhãn), là tinh thể được các nhà khoa học điều chế và tạo ra trong phòng thí nghiệm, dựa trên hiện tượng kết tinh trong môi trường đáp ứng đầy đủ các điều kiện về tạp chất, áp suất, nhiệt độ… do con người tạo ra. Trong điều trị các bệnh liên quan đến mắt, tinh thể nhân tạo đóng vai trò cực kỳ quan trọng.

Hình 3: Tinh thể được chia làm 2 loại phổ biến

4. Làm thế nào để phát triển tinh thể?

4.1. Trồng tinh thể phèn

Nhờ những ưu điểm như giá thành tương đối rẻ, nguyên liệu dễ tìm nên phương pháp nuôi này thường được người dân lựa chọn. Cách thực hiện theo các bước sau:

– Nghiền nát phèn chua, sau đó lấy một chai lớn có dung tích khoảng 1,25L đổ phèn vào bên trong.

– Đổ đầy nước vào chai và đậy nắp thật chặt. Sau vài ngày, nó sẽ được lọc.

– Sau khi lọc, bạn để phèn một chỗ, đậy một lớp cứng lên trên. Mầm kết tinh sẽ kết tinh sau khoảng 1 tháng.

– Bạn có thể pha dung dịch còn lại vào cốc nước và trong chai nước ươm, sau đó lọc vào cốc lớn và để yên. Khi cặn không màu xuất hiện trên mép ly sẽ buộc mầm treo lên trên tạo thành tinh thể.

Hình 4: Cách trồng tinh thể đơn giản

>> Xem chi tiết: Hướng dẫn trồng tinh thể phèn chua trong vỏ trứng

4.2. Trồng tinh thể thạch anh tím

– Tách vỏ trứng làm đôi và đảm bảo không làm nát. Sau đó rửa sạch lại và lau khô. Tiếp theo, lấy keo dán vào bên trong quả trứng.

– Nghiền phèn chua thành bột mịn rồi rắc chặt vào vỏ trứng đợi đến khi cứng lại.

– Hòa tan phần phèn chua còn lại với nước nóng, thêm màu thực phẩm tím vào và trộn đều. Lý do bạn cần dựa vào bề mặt của thùng chứa là vì các tinh thể sẽ không giữ được màu sắc của chúng.

– Đặt vào cốc dung dịch phía trên vỏ trứng khô rồi để chìm xuống đáy. úp mặt trứng chứa bột phèn lên.

– Khi hoàn thiện các tinh hốc thạch anh, hãy tháo chúng ra một cách nhẹ nhàng vì chúng dễ vỡ và rất mềm. Sau đó, khi chúng khô và cứng lại, bạn sẽ có ngay tinh thể thạch anh tím vô cùng đẹp mắt.

Trên đây là những kiến ​​thức về tinh thể, hy vọng các bạn đã hiểu rõ hơn về chúng. Pha lê là vật thể rắn mang lại nhiều lợi ích cho xã hội.