Πειράματα με χιόνι. Πώς θα φέρετε το χιόνι στο σπίτι σας;

Οι νιφάδες του χιονιού είναι ένα κρυσταλλικό θαύμα της φύσης που, ευτυχώς για τα παιδιά, μπορείτε να αναπαράγετε και εντός σπιτιού.

Eνα από τα πολλά ωραία που «μας τελειώνουν» στην εποχή που ζούμε είναι η σιγουριά του χιονιού την περίοδο Χριστουγέννων - Πρωτοχρονιάς. Φυσικά - ή «αφύσικα» - υπαίτιος θεωρείται η προϊούσα κλιματική αλλαγή, που έχει κάνει τις γνωστές μας «τέσσερις εποχές»... αγνώριστες. Αλλά ακόμη κι αν έξω από το σπίτι πέσει χιόνι, τα παιδιά δεν μπορούν να το φέρουν μέσα και να «χιονίσουν» τα στολίδια του χριστουγεννιάτικου δέντρου τους. Τη λύση έδωσαν βέβαια τα γνωστά πλαστικά παρασκευάσματα Made in China, αλλά η μαγεία του φυσικού έχει χαθεί. 
Οι σκέψεις αυτές, μαζί με τον γνωστό προβληματισμό των γονιών για το πώς θα ξανακάνουν την περίοδο των γιορτών ζωντανή και ενδιαφέρουσα για τα παιδιά τους, οδήγησαν στην πρότασή μας για «πειράματα κατ’ οίκον» που θα δημιουργήσουν χιόνι και κρυστάλλους. Εμπνευσή μας είναι η - τόσο παραμελημένη από το εκπαιδευτικό μας σύστημα - χημεία και υλικά μας τα εύκολα ευρισκόμενα γύρω μας. Θα παραθέσουμε στη συνέχεια μια σειρά πειράματα «χριστουγεννιάτικης πλάκας», αφού όμως πρώτα σας διηγηθούμε την κρυφή ιστορία της πηγής όλων των «μαγικών» συστατικών που χρησιμοποιήσαμε.

Οι τρεις «μάγοι με τα χιόνια»

Οι Ευρωπαίοι που από τα χρόνια της αρχαιότητας επισκέπτονταν την Αίγυπτο έμεναν εκστατικοί με το γαλαζωπό χρώμα κάποιων μνημείων της. Οταν ρωτούσαν πώς το κατάφερναν, έπαιρναν την απάντηση «το φέρνουμε από μακριά». Αυτή η μακρινή προέλευση έγινε προσιτή όταν ο στρατός του Μεγάλου Αλεξάνδρου κατέλαβε τη Βακτρία (το σημερινό Αφγανιστάν). Βρήκαν τότε ότι το πολύτιμο χρώμα έβγαινε εκεί, από το τρίμμα ενός ηφαιστειογενούς πετρώματος.
Τη σκυτάλη της εμπορίας του πανάκριβου αυτού υλικού - που κάποτε έφθανε να είναι ακριβότερο από τον χρυσό - παρέλαβαν από τους Ελληνες οι Ρωμαίοι και αργότερα οι Γενουάτες και οι Ενετοί. Το ονόμασαν λάπις λάζουλι (lapis lazuli), ήτοι «λίθος γαλανός», όπου όμως το lazuli προέρχεται από την αραβική λέξη για το γαλανό - lazward. Ως χρωστική ουσία τη βάφτισαν ultramarino azzuro, δηλαδή «γαλάζιο πέρα από τις θάλασσες». Μάλιστα, τα ορυχεία εξόρυξής του, στο Μπαντακσάν του Αφγανιστάν, τα επισκέφθηκε και ο Μάρκο Πόλο, το 1271 μ.Χ. Εγινε το πιο περιζήτητο υλικό ζωγραφικής της Αναγέννησης και διατήρησε την αξία του ως το 1828, τη χρονιά που ο γάλλος χημικός Jean-Baptiste Guimet ανακάλυψε τον τρόπο να το συνθέτει, ψήνοντας καολίνη, ανθρακικό νάτριο και θειάφι, σε πολύ υψηλή θερμοκρασία.
Σήμερα το αυθεντικό λάπις λάζουλι είναι κυρίως γνωστό ως ημιπολύτιμος λίθος κοσμημάτων και του αποδίδονται πολυάριθμες «ιδιότητες», όπως ότι φέρνει την αγάπη και εγγυάται την ευτυχία. Μάλιστα ενδιαφέρον λαογραφικά είναι το ότι στα χωριά της Μακεδονίας ακόμη και σήμερα δίνουν στις εγκύους φυλαχτό με τέτοια πέτρα, για να μην αποβάλουν. Ιστορικά το λάπις λάζουλι κοσμεί τη μάσκα του Τουταγχαμών, τις αγιογραφίες στις κατακόμβες της Καππαδοκίας και τους κίονες του Καθεδρικού της Αγίας Πετρούπολης. Επιστημονικά πάντως είμαστε απλώς βέβαιοι ότι κύριο συστατικό του είναι ο λαζουρίτης – που ευθύνεται για το μπλε χρώμα του -, ότι περιέχει επίσης ασβεστίτη και βολλαστονίτη, καθώς και μικρούς κρυστάλλους σιδηροπυρίτη, χάρη στους οποίους εμφανίζει μεταλλικές αναλαμπές.

Δημιουργήστε τεράστιους κρυστάλλους θειικού χαλκού. ΕΚΦΕ Σερρών

Το στοιχείο που συνέδεσε αυτή την πορεία του λάπις λάζουλι προς τον πολιτισμό της Δύσης με το πειραματικό θέμα μας είναι η μετάλλαξή του σε λευκαντικό (το γνωστό μας λουλάκι) από την αμερικανική βιομηχανία Reckitt. Οπως θα ανακαλύψετε στη συνέχεια μέσω των πειραμάτων μας, το λουλάκι είναι ένας καταλύτης κρυσταλλοποίησης που μπορεί να μας δώσει πανέμορφες «μόνιμες νιφάδες».

Borax crystals are safe and easy to grow.

Anne Helmenstine

Αντίστοιχη δράση έχει και ο βόρακας (βορικό νάτριο), που επίσης είναι βασικό συστατικό των καθαριστικών ουσιών, αλλά και των πυροτεχνημάτων – λόγω του ζεστού κίτρινου χρώματος που βγάζει όταν καίγεται. Εφθασε και αυτός στην Ευρώπη μέσω των αλεξανδρινών κατακτήσεων (το όνομα βόραξ είναι η ελληνική απόδοση του περσικού burak) και στον Μεσαίωνα τον χρησιμοποιούσαν κατά την ηλεκτροσυγκόλληση μετάλλων.
Το τρίτο συστατικό που μας προσφέρει φαινόμενο σαν των κρυστάλλων του χιονιού είναι το βενζοϊκό οξύ. Μη φανταστείτε κάτι δυσεύρετο: είναι η «χιονισμένη μούχλα» που σχηματίζεται στις φράουλες και στα βατόμουρα όταν χαλάσουν. Μολονότι μια ημερήσια δόση άνω των 5 mg ανά κιλό σώματος «χαλάει» και τον άνθρωπο (χτυπάει στο συκώτι και τους νεφρούς), είναι ευρύτατα διαδεδομένο ως συντηρητικό τροφίμων και αντισηπτικό. Ιστορικά, ο πρώτος που ανακάλυψε τη διαδικασία ξηρής απόσταξης του βενζοϊκού οξέος ήταν ο πασίγνωστος Νοστράδαμος, το 1556 μ.Χ. Σήμερα παράγεται από τη μερική οξείδωση τολουόλης, υπό την καταλυτική δράση κοβαλτίου.
Επί το έργον λοιπόν, με λουλάκι, βόρακα και βενζοϊκό οξύ - αλλά και γονική εποπτεία - για Λευκές Γιορτές!
ΥΓ.: Αν θέλετε να δείτε τη γέννηση διαφόρων κρυστάλλων σε βίντεο, πατήστε εδώ

These are cubic crystals of table salt or sodium chloride. The salt crystals were produced by evaporating a salt solution on a black plate. The crystals are 3-mm across.

Björn Appel

ΚΟΥΚΟΥΝΑΡΙΑ, ΧΙΟΝΙΣΜΕΝΑ Ή... ΜΟΛΥΒΕΝΙΑ

Υλικά: Κουκουνάρια (πεύκου και κυπαρισσιού), λευκαντικό ρούχων (λουλάκι), επιτραπέζιο αλάτι, μπολ δημητριακών, λεπτό σύρμα, ταψάκι από αλουμινόφυλλο (για πίτες), κλαδί ή πηχάκι (μήκους λίγο μεγαλύτερου από του νεροχύτη).
Διαδικασία:  Για να κάνετε χιονισμένα κουκουνάρια, επαναλαμβάνετε τη διαδικασία του πειράματος «Δέντρο σαν του Αϊ-Βασίλη», αντικαθιστώντας το χάρτινο δεντράκι με κουκουνάρι πεύκου και τη θήκη γλυκών με μπολ δημητριακών. Οταν τα κουκουνάρια «χιονιστούν» από τους κρυστάλλους, δένετε προσεκτικά το κοτσάνι τους με το σύρμα και τα κρεμάτε από τα κλαδιά του χριστουγεννιάτικου δέντρου σας.
Για να κάνετε μολυβένια κουκουνάρια, παίρνετε όλα τα παλιά μολύβια (κάθε χρώματος) που βρίσκονται στο σπίτι και τα βάζετε σε ένα ταψάκι από αλουμινόφυλλο. Το βάζετε στο μάτι της κουζίνας, σε χαμηλή θερμοκρασία, και το αφήνετε ώσπου τα μολύβια να λιώσουν (χωρίς να τα ανακατεύετε). Στο μεταξύ, δένετε κάθε κουκουναράκι κυπαρισσιού με το λεπτό σύρμα, γεμίζετε τον νεροχύτη με κρύο νερό και τοποθετείτε πάνω από τη μια μεριά του το κλαδί (ή πηχάκι). Μόλις βεβαιωθείτε ότι το περιεχόμενο όλων των μολυβιών έχει λιώσει, πιάνετε το ταψάκι με τα γάντια φούρνου – πολύ προσεκτικά, γιατί είναι καυτό – και το βυθίζετε στο κρύο νερό της λεκάνης (ή του νεροχύτη). Το λιωμένο μολύβι θα ανεβεί αμέσως στην επιφάνεια και θα αρχίσει να κρυώνει. Εσείς πιάνετε τα κουκουναράκια σας από το σύρμα, τα βαφτίζετε ένα-ένα στο λιωμένο μολύβι και τα κρεμάτε από το κλαδί. Οταν κρυώσουν, κρεμάτε τα μολυβένια κουκουναράκια σας στο χριστουγεννιάτικο δέντρο.

ΝΙΦΑΔΕΣ ΓΙΑ ΣΤΟΛΙΔΙΑ

Υλικά: Γυάλινο ποτήρι με ευρύ στόμα (ή γυάλινο βάζο από γλυκό κουταλιού), κλωστή, ξύλινο μολύβι, λευκά καθαριστήρια πίπας (από το περίπτερο), βόρακας (ενισχυτικό πλύσης, στα παντοπωλεία) ή ζάχαρη.
Διαδικασία: Παίρνετε τα καθαριστήρια της πίπας και τα κόβετε (με ψαλίδι) σε κομμάτια. Τα πλέκετε μεταξύ τους στο κέντρο, ώστε να θυμίζουν νιφάδα χιονιού. Κόβετε μία κλωστή σε μήκος περίπου όσο το ύψος του ποτηριού και δένετε τη μία άκρη της σε ένα από τα ποδαράκια της «νιφάδας» και την άλλη στην κορυφή του μολυβιού. Βράζετε νερό. Βυθίζετε τη «νιφάδα» στον πάτο του ποτηριού, με το μολύβι σε ρόλο «καλαμιού ψαρέματος», και χύνετε βραστό νερό ως το 1/3 του ποτηριού. Προσθέτετε τρία κουταλάκια σκόνης βόρακα και ανακατεύετε ώσπου να διαλυθεί (δηλαδή, να μην απομείνουν κρύσταλλοί του στον πάτο του ποτηριού). Αφήστε το καυτό διάλυμα να κρυώσει μόνο του, για ολόκληρη νύχτα. Την επόμενη ημέρα θα έχετε ένα όμορφο στολίδι σε σχήμα νιφάδας χιονιού, με μεγάλους κρυστάλλους. Αν κάνετε το ίδιο με πολλά καθαριστήρια πίπας και πολλά ποτήρια, θα έχετε μπόλικα στολίδια για το δένδρο σας. Επίσης, αν προσθέσετε σταγόνες χρωστικών ουσιών (από το ζαχαροπλαστείο), θα αποκτήσετε πολύχρωμα στολίδια!
Σημείωση: Αν δεν βρείτε βόρακα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ζάχαρη. Θα την προσθέτετε ώσπου να κορεστεί το διάλυμα (να μη διαλύεται άλλο η ζάχαρη). Ωστόσο να ξέρετε ότι σε αυτή την περίπτωση οι κρύσταλλοι θα αργήσουν να σχηματιστούν.

Rock candy is made from crystals of sugar.

Laura A., Creative Commons

ΔΕΝΔΡΟ ΣΑΝ ΤΟΥ ΑΪ-ΒΑΣΙΛΗ

Υλικά: Στυπόχαρτο, λευκαντικό ρούχων (λουλάκι), επιτραπέζιο αλάτι, αμμωνία, πράσινη χρωστική ουσία τροφίμων (από το ζαχαροπλαστείο), διάφανη πλαστική θήκη γλυκών (το πιο μικρό μέγεθος).
Διαδικασία:Κόψτε δύο κομμάτια στυπόχαρτο χαρτί σε σχήμα ελάτου, έτσι ώστε κάθε κομμάτι να έχει ύψος 10 εκ. Μετά, κόψτε το ένα κομμάτι ως τη μέση από πάνω και το άλλο από τη μέση ως τη βάση. Η βάση των «δέντρων» πρέπει να έχει πλάτος όσο και η πλαστική θήκη γλυκών. Τοποθετήστε τα δύο κομμάτια του δέντρου το ένα μέσα στο άλλο, εγκάρσια. Επειτα ετοιμάστε ένα διάλυμα από 90 ml νερού, 90 ml λουλακιού, 15 ml αμμωνίας και 18 γραμμάρια αλατιού. Γεμίστε τη θήκη γλυκών με το διάλυμα και τοποθετήστε το δέντρο στη θήκη, έτσι ώστε να στέκεται όρθιο. Στάξτε μία σταγόνα χρωστικής τροφίμων στην άκρη κάθε κλαδιού του δέντρου και αφήστε το. Υστερα από λίγες ώρες - όταν το υγρό εξατμιστεί - λευκοί κρύσταλλοι με κίτρινες, μπλε και πράσινες αποχρώσεις θα το τυλίξουν!

ΧΙΟΝΙΖΕΙ ΣΤΟ ΒΑΖΟ

Υλικά: Ενα γυάλινο βάζο από γλυκό κουταλιού, μία πλαστική φιγούρα που να χωράει στο βάζο, γυαλόχαρτο, κόλλα σιλικόνης, βενζοϊκό οξύ (από το ζαχαροπλαστείο) ή σιρόπι καλαμποκιού (corn syrup).
Διαδικασία: Παίρνετε το καπάκι του βάζου, τρίβετε με το γυαλόχαρτο την εσωτερική πλευρά του και κολλάτε την πλαστική φιγούρα της προτίμησής σας. Εναλλακτικά, μπορείτε να κολλήσετε στον πάτο του βάζου τη φιγούρα, με υγρή κόλλα - και να την αφήσετε να στεγνώσει καλά. Σε μπρίκι θερμαίνετε αργά 75 ml νερού, χωρίς να κοχλάσει. Προσθέτετε 1 γραμμάριο βενζοϊκού οξέος και αναδεύετε ώσπου να διαλυθεί τελείως. Βγάζετε το μπρίκι από τη φωτιά και το αφήνετε να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου. Αναδεύετε το διάλυμα (που έχει αρχίσει να κρυσταλλώνεται σε χιόνι) και το ρίχνετε γοργά στο γυάλινο βάζο. Γεμίστε αργά το υπόλοιπο του βάζου με κρύο νερό βρύσης, αφήνοντας χώρο μόνο για τον όγκο της πλαστικής φιγούρας, εφόσον την έχετε κολλήσει στο καπάκι. Βιδώνετε σφιχτά το καπάκι και το μονώνετε με τη σιλικόνη. Μετά αναποδογυρίζετε το βάζο και χιονίζει κατά βούλησιν!
Σημείωση: Αν δεν βρείτε βενζοϊκό οξύ, γεμίστε το μισό βάζο με νερό και το υπόλοιπο με σιρόπι καλαμποκιού. Αφήστε το όλη τη νύχτα και από το πρωί... χιονίζετε.

Πηγή: Το Βήμα
http://chemistry.about.com/od/crystalgrowingvideos/tp/Crystal-Growing-Videos.htm
 http://ekfe.110mb.com/index.php?view=article&catid=3%3Anewsflash2&id=355%3A2010-11-12-06-52-10&option=com_content&Itemid=71&lang=el