Наука и жизнь, 1999 № 01

Выращенное кристаллическое «дерево» по форме сходно с елью: на проволоке растут сучки из коротких (от 3 до 10 мм) игл, вверху – крона из длинных (до 4-6 см) игл, расходящихся в разные стороны. Кора и сучки (иглы- коротышки) прочно связаны со стволом (см. фото на 4-й стр. обложки).

Шарик на серебряной проволоке, погруженной одним концом в ртуть, в растворе нитрата серебра обрастает колючей «прической» и становится похожим на репей.

Чтобы одновременно выросла целая «роща» в стеклянной трубочке – подставке диаметром 2-3 см и высотой 3-4 см, нужно закрепить несколько проволок. В нижней и верхней частях трубки шилом при нагревании проделывают отверстия, через которые протягивают проволоки разной длины. Внизу оставляют хвосты по 5 мм для контакта с ртутью.

При небольших (0,5%) концентрациях раствора «деревья» растут независимо друг от друга. При больших концентрациях (4% и более) кристаллы-сосульки растут прямо на глазах, быстрее всего внутри трубочки. Постепенно они разрастаются в стороны и вверх до поверхности раствора, за 5-7 часов формируя «дерево». Если теперь в сосуд вместо раствора соли серебра прилить воды, можно увидеть, что все кристаллы в верхней части проволок аккуратно срезаны по одной линии, и заставить их расти вверх уже не удастся.

Если проволоку длиной 6- 8 см изогнуть дугой и оба конца вставить в ртуть, то образование кристаллов амальгамы в растворе нитрата серебра начинается не в месте контакта проволоки с ртутью, а в верхней точке дуги, где скапливается ползущая по проволоке ртуть.

Подвижности ртути практически не препятствует толстый (2-3 мм) слой краски или клея длиной до 4 см, нанесенный на среднюю часть серебряной проволоки. Ниже краски растут иглы, выше – ажурное переплетение из мелких частиц, которые обволакивают проволоку, подобно рою пчел. Во всех случаях ртуть ползет не по слою краски, а под ним, что может быть следствием ее высокой растворимости в серебре.

Интересный факт: скорость образования кристаллов резко уменьшается при добавлении в раствор нитрата серебра небольших (до 1%) количеств этилового спирта. При 40%-ном содержании спирта в растворе кристаллы амальгамы практически не возникают. Этот результат примечателен в следующем отношении. Известно, что в человеческом организме могут образовываться игольчатые кристаллы оксалатов, уратов и других веществ. Если предположить, что их рост протекает по сценарию, мало-мальски сходному с механизмом образования кристаллов амальгамы, можно допустить, что алкоголь не так уж вреден для человека.

Опыты с шариками шли в той же последовательности, что и с проволоками. Один конец проволоки имел контакт с ртутью, на другом, на высоте от 4 до 8 см, над нею прочно закреплялся петлей алюмосиликатный шарик диаметром около 5 мм. После приливания в стакан раствора соли серебра можно было при небольшом увеличении (от 2 до 10 раз) увидеть, как ртуть быстро поднимается по проволоке и в виде капелек собирается на поверхности шарика.

За 8-10 часов шарик на серебряной проволоке обрастает тонкими пластиночками длиной 3-4 см, приобретая сходство с репеем. За это же время на поверхности шариков на золотой проволоке вырастают друзы из округлых кристаллов.

В обоих случаях кристаллы вырастают крупнее на поверхности шариков и на участках проволок, к ним примыкающих, но не вблизи их контакта с ртутью на дне сосуда. Это позволяет говорить о том, что шарик играет роль своеобразного насоса, который откачивает ртуть со дна сосуда и создает условия для роста кристаллов на своей поверхности.

Как оказалось, такой «насос» способен эффективно работать и в том случае, когда часть проволоки находится в воздухе. В одном из опытов ртуть находилась в одном стакане, раствор AgNO 3– в другом. В стакан с ртутью был дополнительно налит 8%-ный раствор KNO 3. Из него же в трубочке был сделан соляной мостик, связывающий оба стакана. Серебряная проволока одним концом была опущена в стакан с ртутью и раствором KNO 3, а другим, с закрепленным на нем шариком, погружена в 6%-ный раствор AgNO 3.

Ионы серебра перемещались по соляному мостику из одного стакана (2) в другой (1), где они восстанавливались ртутью. Кроме того, электроны, образующиеся в стакане 1 при окислении ртути (H g= H g2+ + 2е ) ионами серебра, имели возможность двигаться по проволоке в стакан 2 с раствором AgNO 3. В стакане 1 следовало ожидать образования кристаллов амальгамы на поверхности ртути и на проволоке, а в стакане 2 – металлического серебра. Так оно и было. В стакане 1 через 12 часов сформировались ветвистые кристаллы и иглы амальгамы, в стакане 2 – на шарике и на дне образовалось серебро в виде черного осадка. Но это не все: по проволоке в стакан 2 двигалась и ртуть, воздух не препятствовал этому движению. На проволоке, опоясывающей шарик, сформировалось облако из очень мелких кристалликов, прочно сцепленных друг с другом тончайшими перемычками. Там, где проволока входила в раствор, образовалась тонкая пластинка из амальгамы площадью более 1 см 2 , похожая на детский рисунок Солнца: почти правильный круг с извилистыми лучами. Как и прежде, пленка ртути на поверхности растущих кристаллов была разной толщины. Это привело к различию в скорости роста кристаллов, в их размерах, форме и, что весьма существенно, в химическом составе. Длинные иглы из тонких пластиночек оказались монокристаллами соединения Ag 2Hg 3, кристаллы- сосульки на поверхности ртути – AgHg с переменным содержанием серебра от 12 до 40%. Причины разнообразия состава кристаллов амальгамы кроются в сложном химическом равновесии между ртутью и ее ионами Hg 2+ и Hg 2+ в растворах.

Подобные процессы и в лабораторных условиях, и в природе приводят к образованию так называемых фрактальных структур, которые стали предметом изучения химиков, физиков, биологов, математиков. Им удалось выявить ряд общих принципов, которыми можно воспользоваться и для целенаправленного создания фракталов.

Уникальное свойство ртути – быть очень подвижной в водном растворе нитрата серебра – требует детального изучения. Пока можно только предположить, что этой подвижности способствует энергия, выделяющаяся при протекании химических реакций на поверхности хорошо смачиваемых материалов.

Проделанные опыты служат убедительным аргументом в пользу реальной возможности выращивания «волос» на бильярдных шарах. И не только на шарах, но и на других твердых материалах, например кораллах. А для чего это нужно – придумайте сами.