Tự nuôi tinh thể phèn chua tại nhà chỉ cần phèn chua mua ở chợ, nước nóng, một lọ thuỷ tinh và sợi cước câu cá: hoà phèn vào nước nóng cho bão hoà, để nguội thu tinh thể mầm, rồi treo một mầm đẹp vào dung dịch bão hoà mới và chờ một đến ba tuần. Kết quả là một khối bát diện trong suốt như đá quý, cùng hệ lập phương với kim cương và spinel. Phèn chua ít độc, nhưng vẫn không được nếm, phải giữ xa mắt, và người lớn lo phần nước nóng.
Phèn chua là gì, vì sao hợp để nuôi tinh thể
Phèn chua là phèn nhôm kali, công thức KAl(SO₄)₂·12H₂O. Mười hai phân tử nước nằm ngay trong mạng tinh thể, nên tinh thể phèn chua là một "khoáng vật ngậm nước". Ở Việt Nam, phèn chua quen thuộc trong việc đánh phèn làm trong nước đục và nhiều công dụng dân gian khác; nó được bán ở chợ, tiệm tạp hoá, tiệm thuốc bắc dưới dạng cục trắng đục hoặc bột.
Phèn chua hợp cho người mới vì ba lẽ:
- Độ tan thay đổi mạnh theo nhiệt độ: ở khoảng 20 °C, 100 mL nước chỉ hoà tan được chừng 14 g phèn chua, nhưng nước nóng 50 °C hoà được gấp hơn hai lần. Nước nguội đi là dung dịch "dư" phèn, buộc phải kết tinh ra.
- Tinh thể đẹp, hình dạng rõ: phèn chua thuộc hệ lập phương và thường mọc thành bát diện, hai kim tự tháp đáy vuông úp vào nhau.
- Rẻ, dễ tìm, ít nguy hiểm so với nhiều hoá chất nuôi tinh thể khác.
Đừng nhầm phèn chua với các chữ "phèn" khác. "Đất phèn", "nước phèn" ở đồng bằng sông Cửu Long là chuyện đất chua do hợp chất sắt và lưu huỳnh. "Đường phèn" thì được gọi vậy vì cục đường kết tinh trông giống cục phèn. Còn "phèn nhôm" bán cho xử lý nước công nghiệp thường là nhôm sunfat, không cho tinh thể bát diện đẹp như phèn chua. Khi mua, hỏi đúng "phèn chua" và chọn loại sạch, càng trắng trong càng tốt.
Chuẩn bị gì
| Vật dụng | Ghi chú |
|---|---|
| Phèn chua khoảng 100–200 g | Dạng cục thì giã nhỏ trong túi nilon dày, tránh bụi bay vào mắt |
| Nước sạch | Nước đun sôi để nguội hoặc nước lọc; nước máy cũng được |
| Hai, ba lọ thuỷ tinh miệng rộng và một đĩa nông | Dán nhãn "Phèn chua – không ăn uống", sau đó không dùng đựng thức ăn |
| Cước câu cá mảnh (dây nylon) | Tốt hơn chỉ bông: chỉ bông hút dung dịch, tinh thể nhỏ mọc lổn nhổn khắp sợi |
| Que đũa hoặc bút chì gác ngang miệng lọ | Để treo mầm |
| Giấy lọc cà phê hoặc khăn giấy, đũa khuấy, thìa | Lọc cặn, che bụi |
| Kính bảo hộ hoặc kính mát, găng tay mỏng | Nhất là với trẻ nhỏ và lúc giã phèn |
Các bước nuôi tinh thể
Bước 1: Pha dung dịch bão hoà (người lớn làm)
Rót khoảng 100 mL nước nóng (khoảng 50–60 °C, không cần sôi) vào lọ thuỷ tinh. Cho dần phèn chua vào, khuấy đến khi không tan thêm được và đáy lọ còn sót chút bột; với lượng nước này thường cần khoảng 20–30 g. Để vài phút cho cặn lắng, rồi rót phần nước trong sang lọ sạch, qua giấy lọc nếu nước đục. Cặn bẩn trong dung dịch sẽ thành chỗ cho tinh thể nhỏ mọc lung tung.
Bước 2: Thu tinh thể mầm
Đổ một ít dung dịch ra đĩa nông, đặt nơi yên tĩnh, che hờ bằng giấy. Sau một đêm đến một ngày, đáy đĩa sẽ có nhiều tinh thể nhỏ cỡ vài milimet. Dùng nhíp hoặc đầu đũa chọn một hạt trong nhất, cân đối nhất, có các mặt tam giác rõ. Đó là mầm.
Bước 3: Buộc và treo mầm
Buộc mầm bằng cước câu cá, thắt nút quanh "eo" tinh thể. Hơi khó với hạt nhỏ; có thể chọn hạt to hơn chút. Quấn đầu cước lên que gác ngang miệng lọ, chỉnh sao cho mầm treo lơ lửng giữa lọ, không chạm đáy hay thành lọ.
Bước 4: Treo vào dung dịch đã nguội
Dùng phần dung dịch bão hoà còn lại, chờ nó nguội hẳn bằng nhiệt độ phòng, gạn phần trong sang lọ sạch. Nếu dung dịch còn ấm, nó sẽ hoà tan luôn mầm. Thả mầm vào, che miệng lọ bằng giấy để chặn bụi nhưng vẫn cho hơi nước bay chậm.
Bước 5: Chờ và chăm
Đặt lọ nơi không có nắng trực tiếp, ít rung, nhiệt độ ít dao động; tránh bậu cửa sổ và cạnh tủ lạnh. Mỗi ngày nhìn tinh thể nhưng đừng nhấc lọ. Cứ ba, bốn ngày, khi thấy tinh thể chậm lớn hoặc đáy lọ có nhiều tinh thể nhỏ, lấy tinh thể ra, pha lại dung dịch bão hoà mới, để nguội, rồi treo lại. Gạt bỏ những tinh thể nhỏ bám trên dây vì chúng tranh chất với tinh thể chính.
Vì sao tinh thể lớn lên: khoa học ở trong lọ
Khi dung dịch nguội đi hoặc nước bay hơi dần, lượng phèn hoà tan vượt mức dung dịch giữ được: dung dịch quá bão hoà. Phèn dư phải đi đâu đó, và chỗ dễ nhất là bám lên một mặt tinh thể có sẵn, theo đúng trật tự của mạng. Đó là lý do mầm quan trọng: có mầm, phèn chọn bám vào mầm; không có, nó tự sinh ra vô số mầm nhỏ.
Tinh thể lớn chậm thì đẹp. Nếu dung dịch quá bão hoà mạnh (nguội nhanh, bay hơi nhanh), phèn kết tinh vội, mặt tinh thể sần sùi, có bọt và bao thể lỏng, giống hệt những viên đá quý mọc vội trong lòng đất. Trong tự nhiên, những tinh thể to đẹp trong hốc pegmatit hay mạch thạch anh là kết quả của điều kiện ổn định kéo dài, theo đúng logic ấy.
Một quan sát chính xác: góc giữa hai mặt kề nhau của một bát diện phèn chua hoàn chỉnh luôn khoảng 109,5°, dù tinh thể to hay nhỏ, dài hay méo. Đây là định luật góc không đổi do Nicolas Steno nêu năm 1669 khi quan sát tinh thể thạch anh, một trong những nền móng của khoáng vật học. Đôi khi bạn còn thấy các góc bát diện bị vát bởi những mặt vuông nhỏ: đó là mặt của hình lập phương, cùng hệ tinh thể, chen vào.
Những lỗi thường gặp và cách sửa
- Mầm tan mất: dung dịch chưa nguội hẳn hoặc chưa bão hoà. Pha thêm phèn, để nguội rồi thử lại.
- Đáy lọ đầy tinh thể nhỏ, tinh thể chính không lớn: dung dịch có cặn, bụi, hoặc nguội quá nhanh. Lọc kỹ, che lọ, để nơi nhiệt độ ổn định.
- Tinh thể mọc dính thành chùm: mầm ban đầu là cụm vài tinh thể, hoặc mầm chạm thành lọ. Chọn mầm đơn, treo lơ lửng.
- Tinh thể lâu ngày bị mờ trắng: trong không khí khô, phèn chua có thể mất dần nước kết tinh trên bề mặt. Cất trong hộp kín; người lớn có thể quét một lớp sơn móng tay trong suốt ở nơi thoáng khí để bảo vệ.
An toàn: những điều không được bỏ qua
- Không nếm, không ăn, kể cả khi tinh thể trông như đường phèn. Dán nhãn mọi lọ, cất xa tầm tay trẻ nhỏ và thú nuôi.
- Bảo vệ mắt: bụi và dung dịch phèn gây cay mắt. Nếu dính vào mắt, rửa ngay bằng nhiều nước sạch; nếu còn đau, đỏ thì đi khám.
- Nước nóng do người lớn làm: trẻ chỉ tham gia ở các bước khi dung dịch đã nguội. Rửa tay sau khi làm.
- Không thay phèn chua bằng đồng sunfat cho trẻ nhỏ: tinh thể đồng sunfat xanh lam rất đẹp nhưng độc khi nuốt phải, gây tổn thương mắt và rất độc với sinh vật thuỷ sinh. Chỉ dùng với học sinh lớn, có người lớn giám sát chặt, đeo găng và kính, và không đổ dung dịch thừa ra ao hồ, cống rãnh.
- Đổ bỏ phèn chua: lượng nhỏ dung dịch phèn chua có thể pha loãng với nhiều nước rồi đổ bồn rửa.
Góc nhìn hôm nay: biến lọ phèn thành một thí nghiệm thật
Muốn đi xa hơn một món đồ đẹp, hãy ghi chép như nhà khoa học: mỗi ngày đo chiều dài cạnh tinh thể bằng thước kẹp hoặc chụp ảnh cạnh một thước kẻ, vẽ biểu đồ kích thước theo ngày. Thử nuôi hai lọ song song, một lọ để chỗ mát ổn định, một lọ để chỗ nhiệt độ dao động, rồi so độ trong. Soi tinh thể bằng kính lúp 10 lần tìm bao thể lỏng và các bậc tăng trưởng trên mặt. Đặt tinh thể phèn cạnh một viên spinel hay một tinh thể magnetit bát diện trong bộ sưu tập khoáng vật: cùng hình bát diện, cùng hệ lập phương, dù thành phần khác hẳn.
Câu hỏi thường gặp
Nuôi tinh thể phèn chua mất bao lâu?
Tinh thể mầm xuất hiện sau một đêm đến một ngày. Treo mầm vào dung dịch bão hoà, sau một đến ba tuần có thể được tinh thể cỡ một, hai xăng-ti-mét, tuỳ nhiệt độ và việc thay dung dịch đều đặn.
Nuôi tinh thể phèn chua có an toàn cho trẻ không?
Phèn chua ít độc và phù hợp để làm cùng trẻ nếu có người lớn giám sát. Không để trẻ nếm hay đưa lên miệng, giữ xa mắt, và người lớn đảm nhận phần nước nóng. Rửa tay sau khi làm và dán nhãn các lọ.
Vì sao tinh thể phèn chua không lớn?
Thường do dung dịch chưa bão hoà, còn ấm khi thả mầm, hoặc có nhiều tinh thể nhỏ tranh chất. Pha lại dung dịch bão hoà, để nguội hẳn, lọc trong và gỡ các tinh thể nhỏ bám quanh.
Tinh thể phèn chua có hình gì?
Tinh thể phèn chua thường có hình bát diện, giống hai kim tự tháp đáy vuông úp vào nhau, đôi khi có thêm mặt vuông nhỏ ở góc. Phèn chua thuộc hệ tinh thể lập phương, cùng hệ với muối ăn, spinel và kim cương.
Có thể dùng đồng sunfat thay phèn chua không?
Có thể với học sinh lớn và người lớn giám sát chặt, nhưng không nên cho trẻ nhỏ. Đồng sunfat độc khi nuốt, gây hại cho mắt và rất độc với sinh vật dưới nước, cần đeo găng, kính và xử lý dung dịch thừa đúng cách.
