Κρύσταλλοι σχηματίζουν «τοπία» που μαγνητίζουν το μάτι

Μαζί με τις αλλαγές χρωμάτων σε διαλύματα και τις ζωηρές αντιδράσεις, που παράγουν φυσαλλίδες αερίων ή καπνούς, ο σχηματισμός κρυστάλλων είναι από τα χημικά φαινόμενα που ελκύουν περισσότερο τα παιδιά, τα οποία από μικρή ηλικία δείχνουν ενδιαφέρον για τη χημεία. Και το ενδιαφέρον αυτό για τα λαμπερά όμορφα στερεά αντικείμενα, που εμφανίζονται σχεδόν «μαγικά» μέσα σε ένα μέσο τελείως διαφορετικό, συνήθως συνεχίζεται για όσους ακολουθήσουν αυτόν τον επιστημονικό κλάδο, έστω κι αν δεν ασχοληθούν ειδικά με τους κρυστάλλους. Όμως, όταν το ενδιαφέρον για την κρυσταλλοποίηση συνδυαστεί με τις ικανότητες ενός καλού φωτογράφου, τότε η αποτύπωση του φαινομένου με τη μορφή εικόνων μπορεί να πλησιάσει την Τέχνη.

Η καφεΐνη, ως γνωστόν, διαλύεται στο νερό και η φωτογραφία αυτή δείχνει τους κρυστάλλους που σχηματίζει ακριβώς μέσα σε υδατικό διάλυμα. Ομως, το νερό έχει ισχυρή επιφανειακή τάση (τάση να σχηματίζει σταγόνες) και για να απλωθούν οι κρύσταλλοι ο φωτογράφος χρειάστηκε να χτυπήσει ελαφρά το δείγμα με τη μύτη μιας πιπέτας, βουτηγμένης σε σαπουνόνερο, το οποίο μειώνει την επιφανειακή τάση

Η κρυσταλλοποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία σχηματίζονται στερεά υλικά στα οποία τα άτομα ή τα μόρια που τα απαρτίζουν εμφανίζουν εξαιρετικά οργανωμένη δομή, γνωστή ως κρυσταλλική. Οι κρύσταλλοι σχηματίζονται συνήθως μέσα σε διαλύματα, που περιέχουν μεγαλύτερη ποσότητα του κρυσταλλοποιούμενου υλικού, απ’ όση επιτρέπει η διαλυτότητα του υλικού στις συγκεκριμένες συνθήκες. Σε αρκετές άλλες περιπτώσεις σχηματίζονται από την ψύξη ενός αερίου διαλύματος, όπως οι νιφάδες από την υγρασία που είναι διαλυμένη στον αέρα, και σπανιότερα με απευθείας απόθεση από την αέρια μορφή του ίδιου του υλικού. Η κρυσταλλοποίηση απαιτεί πυρήνες συμπύκνωσης, π.χ. μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης, που λειτουργούν ως καταλύτης της διαδικασίας. Τα περισσότερα ορυκτά, αλλά και τα σχετικά μικρά οργανικά μόρια κρυσταλλοποιούνται αρκετά εύκολα. Αντίθετα, βιοχημικά οργανικά μόρια, όπως οι πρωτεΐνες, είναι συνήθως δύσκολο να κρυσταλλωθούν.

Το ασκορβικό οξύ, δηλαδή η βιταμίνη C, ανάλογα με τη συγκέντρωσή της στο διάλυμα, μπορεί να σχηματίσει ποικιλία κρυσταλλικών σχημάτων, όπως αυτές οι σπειροειδείς δομές

Χρειάζονται αρκετές δοκιμές με διαφορετικούς διαλύτες και διαλυόμενες ουσίες για να παραχθούν κρύσταλλοι που δείχνουν μια πιο χειροπιαστή εικόνα της ομορφιάς της επιστήμης. Τα έντονα χρώματα στις φωτογραφίες σε αυτήν τη σελίδα είναι αποτέλεσμα της κρυσταλλικής δομής καθεμιάς από τις ουσίες που χρησιμοποιήθηκαν και όχι αποτέλεσμα επεξεργασίας εικόνας σε υπολογιστή. Είναι αυτό ακριβώς που θα δει κανείς αν κοιτάξει αυτούς τους κρυστάλλους μέσα από τον φακό ενός μικροσκοπίου. Βεβαίως, το οπτικό πεδίο του μικροσκοπίου είναι σχετικά μικρό και γι’ αυτό οι φωτογραφίες είναι σύνθεση αρκετών λήψεων, ώστε να καταγραφεί φωτογραφικά αρκετό υλικό, δημιουργώντας μια πιο εντυπωσιακή πανοραμική εικόνα. Πολλές από τις κρυσταλλικές ουσίες που απεικονίζονται είναι ουσίες τις οποίες συναντάμε στην καθημερινότητα. Την επόμενη φορά που θα τις συναντήσει κανείς, μπορεί να θυμηθεί αυτές τις όμορφες εικόνες της καθαρής κρυσταλλικής μορφής τους.

Τα τιρκουάζ και χρυσαφί χρώματα αυτών των κρυστάλλων L-γλουταμινικού και βήτα-αλανίνης, που σχηματίστηκαν σε διάλυμα υψηλής καθαρότητας …βότκας, είναι σχετικά σπάνια για αμινοξέα και εξαρτώνται από τη δομή τους

Η ναφθαλίνη χρησιμοποιείται για να προστατεύει τα μάλλινα ρούχα από τον σκόρο. Οι κρύσταλλοί της σε λεπτό στρώμα, αν τηχθούν και φωτιστούν από πίσω με πολωμένο φως, παίρνουν όψη σαν κι αυτή

Αυτή είναι η εικόνα σκόνης θείου, που έλιωσε και αφέθηκε να κρυσταλλωθεί πάνω σε ένα σλάιντ μικροσκοπίου. Οπως διαπίστωσε ο φωτογράφος Τζάστιν Ζολ, η θερμοκρασία τήξης έχει μεγάλη σημασία, καθώς αν ξεπεράσει ένα όριο, το δείγμα αναφλέγεται και βγάζει τοξικούς καπνούς διοξειδίου του θείου

Μερικές φορές η βήτα-αλανίνη και το L-γλουταμινικό σχηματίζουν πιο παχείς κρυστάλλους, με περισσότερες πτυχές, όπως οι εικονιζόμενοι

Αυτοί οι κρύσταλλοι φυτικού γλυκαντικού χρειάστηκαν περίπου έναν μήνα για να σχηματιστούν. Παρότι τα φυτικά γλυκαντικά έχουν γλυκιά γεύση, όπως η ζάχαρη, κάτω από το μικροσκόπιο η όψη των κρυστάλλων τους είναι τελείως διαφορετική

Επιμέλεια: Σταύρος Ξενικουδάκης
Πηγή: «Scientific American»
Ριζοσπάστης