О влиянии формы сосуда на скорость роста органических кристаллов

Алексей Воеводский

Эти эксперименты может повторить каждый, поэтому я описываю все детали подробно.

Из-за отсутствия в данный момент квалифицированного химика меня попросили вырастить для пробы несколько кристаллов трифенил бензина, используя метод медленного испарения. После изучения соответствующей литературы, я взял 2 грамма трифенил бензина 99% чистоты от компании Alfa Aesar, 0.1 грамма дифенилоксазола и растворил все это в 20 миллилитрах 99% обезвоженного толуола при комнатной температуре 23С, чтобы получить насыщенный раствор. После 3 часов размешивания в магнитной мешалке, раствор отфильтровывался в стакан из пирекса. Воронка и сам стакан слегка разогревались руками, чтобы избежать спонтанного образования мелких кристаллов, что является одним из важнейших условий для роста больших кристаллов. Стакан сверху закрывался прозрачным стеклышком, так что только носик оставался открыт. Все это помещалось в вытяжном шкафу в одном и том же месте. Температура контролировалась с точностью 0.5 С. Данная процедура приготовления раствора оставалась неизменной в течение всех последующих экспериментов. В первых экспериментах, каждый из которых длился примерно 2 недели, мне удалось вырастить достаточно хорошие семена для будущих кристаллов. При этом пришлось делать поправки к полученной из литературы информации. Во-первых, нельзя допускать полного испарения толуола. Во-вторых, кристаллы довольно хрупки и требуют бережного обращения. В-третьих, из-за сильной летучести толуола, их нельзя вытаскивать сразу на воздух - необходимо сначала заместить толуол на дистиллированную воду, иначе образуются дырки на поверхности кристалла. Кристаллов образовалось довольно много и не составляло труда выбрать десяток правильной формы и без дефектов.

Я приступил к следующей стадии – выращиванию кристаллов больших размеров. В пустой цилиндрический стакан помещалось две-три затравки мелких кристаллов и аккуратно и медленно через воронку отфильтровывался насыщенный раствор, приготовленный по описанной выше процедуре. Сверху стакан накрывался стеклышком, а для испарения оставался только носик. Рост кристаллов контролировался лазерной указкой. К моему удивлению, на третий день стали появляться мелкие кристаллы на дне, что говорило о том, что испарение идет слишком быстро. Через неделю, тем не менее, мои семена существенно подросли, и я отделил их от множества мелких и стал повторять эксперимент в различных вариантах - подвешивал затравки на нейлоновой леске, менял размеры стакана, накрывал его вторым стаканом. Кристаллы росли, но во всех случаях образовывалось и много мелких (фото 2). Толуол сильно летуч и в месте испарения (носик) с течением времени образовывался белый налет (фото 1), типа хлопьев, что сильно удручало меня, несмотря на то, что кристаллы росли, и качество их было хорошее.

В этот момент мне попали в руки некоторые эксперименты Гребенникова и Вейника (эксперименты Козырева я знал). Решил проверить, как повлияет форма на рост кристаллов. На фотографии 1 показаны формы сосудов, которые испытывались. В конической колбе кристаллы росли большие и без образования мелких, причем, в конце концов, я даже перестал покрывать их стеклышком. Я повторил много раз и результат был неизменно тот же, причем не было характерного белого налета, что говорило о том, что все процессы сильно замедлились. Трудно оценить, во сколько раз медленнее, но по моим оценкам получается – в разы (в 2-3 раза медленнее, как нижняя оценка).

Фото 1. Характерный белый налет

Фото 2. Два выращенных кристалла в конической колбе и множество мелких, полученных в цилиндрическом стакане.

В круглой колбе мелкие кристаллы образовывались, но в значительно меньшем количестве. Парадокс состоит в том, что площадь испарения и отверстие, через которое шло испарение, в случае конической колбы было раза в два больше по сравнению с цилиндрической - а рост мелких кристаллов и характерный белый налет (толуол при быстром испарении подцепляет и выносит основное вещество) не наблюдался.

Я предлагаю всем желающим проверить это самостоятельно. В качестве другого кристалла я пробовал тетрафенил бутадиен - результаты схожие. Материалы не опасны в обращении и не токсичны, но толуол очень опасен, ядовит и взрывоопасен, поэтому будьте бдительны и осторожны (работайте в перчатках и в специальном помещении).

Но не спешите подкладывать секундомер под дно колбы – замедления хода часов вы не обнаружите, и вот почему. Моё представление о времени базируется на основе древних знаний, где время рассматривается как река времени. Многие слышали это выражение, но очень мало кто понимает, что это значит, в виду отсутствия дополнительной информации. Время - это не одно понятие – оно имеет структуру и состоит из потоков, которые накладываются друг на друга (суперпозиция). Время каждого потока определяется скоростью протекания одного или нескольких процессов, индивидуальное для каждого объекта. Конечность скорости процесса определяет время данного потока. Например, всем известен процесс радиоактивного распада и соответствующий этому процессу период полураспада. Это один поток. Если мы расщепим этот элемент до элементарных частиц, то останутся лишь протоны, электроны, нейтрино и фотоны. Каждая из этих частиц имеет какое то своё время жизни и свой вселенский поток. Таким образом, накладываясь друг на друга, получается река времени. Самый быстрый процесс является определяющим. Попробуйте, например, вырастить монокристалл из Курчатовия (τ=0.3 сек) – вы не успеете это сделать, так как скорость его распада значительно превышает скорость роста. С живыми организмами ещё более сложно. Здесь существует такое понятие, как биологический возраст. Возьмём, к примеру, черепаху и человека. Скорость химических реакций для обоих объектов определяется частотой центральной нервной системы для состояния бодрствования и для сна. У черепахи она значительно ниже, поэтому и живёт дольше. В минуты опасности человек способен так ускорять собственное время, что потом сам удивляется этому. Соединяясь в единый вселенский поток, образуется улитка времени. Наши предки знали это, также как и знали эффект форм, описанный в начале. Знал это и Козырев. Мумии в пирамидах сохранились не только потому, что древние знали секреты бальзамирования, а потому, что процессы разложения сильно замедленны.

Резюмируя вышесказанное, для того, чтобы измерить время какого либо процесса (потока), необходимо создать свои собственные часы для каждого конкретного случая и откалибровать их относительно самого медленного.