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

Xung quanh chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp tinh thể với nhiều hình thù khác nhau, ví dụ như những viên đá thạch anh, bông tuyết mùa đông, muối hoặc đường sử dụng trong nấu ăn. Nếu bạn chưa thực sự hiểu rõ định nghĩa của tinh thể và cách nuôi như thế nào, hãy tìm hiểu kỹ hơn qua bài viết dưới đây nhé.

1. Khái niệm về tinh thể

Theo các nhà khoa học định nghĩa, tinh thể là những vật thể được cấu tạo từ các nguyên tử, ion hoặc phân tử theo một trật tự nhất định. Trong lớp vỏ trái đất, chúng chiếm đến 99% ở 2 dạng gồm hữu sinh (cây, tế bào sinh vật, ADN,...) hay vô sinh (khoáng vật, kim loại,….)

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

Bên cạnh đó, tinh thể có thể ở dạng thể khí, lỏng trong các vật chất phi tinh thể trong một số điều thích hợp. Ngoài ra cũng có thể chuyển biến sang dạng tinh thể đẹp.

Hình 1: Tinh thể là gì?

2. Tinh thể có cấu trúc ở dạng nào?

2.1. Hình dạng của tinh thể vô cùng đa dạng

Dựa vào tính toán theo toán học, tinh thể có đến 7 hệ tinh thể dựa theo sự đối xứng. Các loại tinh thể có mạng lưới khác nhau do cấu tạo nguyên tử và phép đối xứng khác nhau của từng bộ phận tạo nên tinh thể. Tuy nhiên, tinh thể vẫn có hình dạng bắt buộc phải tuân theo khuôn mẫu hệ tinh thể mặc định. Ví dụ, KH2PO4 là hệ tứ phương nên hình dạng kiểu hộp chữ nhật,... 

2.2. Màu sắc tinh thể

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

2.3. Độ cứng

Tinh thể được xếp hạng độ cứng dựa vào thang đo Mohr từ 1 (tinh thể Muscovite) đến 10 (kim cương). Theo đó, những vật liệu đặc biệt như cacbon pha boron sẽ có mức trên 10,... Thang đo này được ứng dụng cho các tinh thể nhân tạo và khoáng vật tự nhiên.

Khả năng làm xước bề mặt giữa các loại với nhau được gọi là độ cứng. Tinh thể càng cứng thì độ giòn càng tăng.

2.4. Tính đồng chất

Trong cấu trúc tinh thể, các phân tử, nguyên tử có sự sắp xếp, phân bổ giống nhau. Vì vậy, tính chất của các vị trí trong tinh thể tương tự như nhau. 

Hình 2: Các dạng 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 hiện tượng cực tiểu và cực đại nhiễu xạ chùm tia điện tử và nhiễu xạ tia X với cấu trúc tuần hoàn.

2.6. Kết cấu của tinh thể

Trong tinh thể, các ion mang điện tích trái dấu sẽ có lực hút tạo nên kết cấu bền vững cho tinh thể.

3. Các loại tinh thể phổ biến

Phân loại tinh thể, người ta chia thành 2 loại cơ bản gồm có tinh thể nhân tạo và tinh thể tự nhiên.

- Tinh thể tự nhiên: Trong tự nhiên, những khoáng vật này được hình thành thông qua các quá trình địa chất lâu dài có thể lên tới vài triệu năm. Đối với sự cấu thành của các loại đá tự nhiên, những loại tinh thể tự nhiên có đóng góp rất lớn, như: Biolite và Orthoclase, Granite từ Thạch anh,...

- Tinh thể nhân tạo: Tinh thể nhân tạo (còn có tên gọi khác là nhân thủy tinh thể hoặc intraocular), là các loại tinh thể được các nhà khoa học điều chế và tạo ra trong phòng thí nghiệm, dựa trên những hiện tượng kết tinh trong môi trường đáp ứng đầy đủ điều kiện về tạp chất, áp suất, nhiệt độ,.... do chính con người làm nên. Trong việc chữa trị các bệnh lý liên quan đến mắt, tinh thể nhân tạo đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Hình 3: Tinh thể chia thành 2 loại thông dụng

4. Cách thức nuôi cấy tinh thể như thế nào?

4.1. Nuôi tinh thể phèn chua

Nhờ các ưu điểm như giá thành tương đối rẻ, nguyên liệu dễ tìm kiếm nên cách nuôi này thường được mọi người lựa chọn. Cách làm thực hiện theo các bước sau đây:

- Tiến hành nghiền nhỏ phèn chua, sau đó lấy một chai to có dung tích khoảng 1,25L rồi đổ phèn vào bên trong.

- Đổ nước vào đầy chai và đóng nắp thật chặt. Sau khoảng một vài ngày sẽ mang đi lọc.

- Các bạn để phèn nguyên vị trí một chỗ sau khi lọc xong, đậy một miếng cứng phía bên trên. Mầm Crystallinity sẽ kết tinh trong khoảng 1 tháng sau đó.

- Bạn có thể pha chung dung dịch còn lại trong ly nước và trong chai nước tạo mầm rồi lọc lại trong một cốc lớn và giữ nguyên vị trí. Khi xuất hiện những váng không màu trên miệng ly sẽ buộc mầm treo lên phía trên nhằm tạo ra tinh thể.

Hình 4: Cách nuôi cấy tinh thể đơn giản

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

4.2. Nuôi tinh thể thạch anh tím

- Tách đôi vỏ quả trứng và đảm bảo rằng bạn không nát nó. Sau đó rửa sạch lại và để ráo. Tiếp theo, bạn lấy keo dán và bôi vào mặt trong của quả trứng.

- Phèn chua đem nghiền thành bột mịn, rồi rắc kín vào vỏ trứng, chờ đến khi nó khi lại.

- Hòa tan lượng phèn chua còn lại với nước nóng, đổ thêm màu tím thực phẩm vào và thực hiện trộn đều. Sở dĩ bạn cần phải nhờ đến bề mặt của vật chứa bởi vì các tinh thể sẽ không giữ được màu sắc.

- Đặt vào cốc dung dịch phía trên vỏ trứng đã khô rồi để nó chìm xuống đáy. Hướng mặt trứng chứa bột phèn lên trên.

- Khi hoàn thành tinh hốc thạch anh, hãy lấy chúng ra nhẹ nhàng vì chúng dễ vỡ và rất mềm. Sau đó, khi chúng khô cứng lại là bạn có ngay Crystallinity thạch anh tím vô cùng đẹp mắt.

Trên đây là những kiến thức về tinh thể, hy vọng rằng bạn đã hiểu hơn về chúng. Tinh thể là những vật thể rắn mang lại nhiều lợi ích trong xã hội.