Urządzenie do krystalizacji.
Gdy jednak chcemy uzyskać w domu naprawdę piękne kryształy, i to z materiałów trudno rozpuszczalnych w wodzie, możemy zastosować inny sposób, choć także zaliczany do metod krystalizacji z roztworów. W tym celu musimy jednak zbudować specjalne „urządzenie”, zespół naczyń połączonych, a proces krystalizacji prowadzić w zimie, wykorzystując ciepło kaloryfera.
Zgodnie z rysunkiem nasze „urządzenie” do krystalizacji składa się z dwóch długich rurek, im dłuższych, tym lepiej, połączonych ze sobą dodatkowymi rurkami w pewnej odległości od ich końców. Rurki te powinny być wykonane ze szkła. W ostateczności można je wykonać z tworzyw sztucznych – przezroczystego polimetakrylemu metylu (PMMA), czyli ze szkła organicznego lub inaczej plexiglasu, albo z przezroczystego polietylenu (PE). W miejscach poziomych połączeń można zastosować szklane lub wykonane z tworzywa sztucznego trójniki i rurki elastyczne z termoodpornych tworzyw sztucznych. Najlepiej jednak wykonać je ze szkła metodą wlutowania na gorąco. Całą konstrukcję zawieszamy w taki sposób, aby jedna z rurek znajdowała się blisko, a druga jak najdalej od kaloryfera. Zamiast kaloryfera możemy zastosować oczywiście inny grzejnik, wymaga to jednak stałej kontroli przez często bardzo długi okres, niezbędny do wyhodowania dużych monokryształów.
Odległość między pionowymi rurkami powinna wynosić co najmniej 30 cm. Średnice rurek pionowych, a przynajmniej tej rurki, która będzie oddalona od kaloryfera, powinny być jak największe. Od tego m.in. zależeć będzie, jak wielki możemy wyhodować kryształ. W pionowej rurce sąsiadującej z kaloryferem, w najcieplejszym miejscu, a więc na poziomie górnej części kaloryfera, na plastikowych siatkach o dużych oczkach układamy kawałki substancji, której kryształy chcemy uzyskać. W ostateczności możemy umieścić je w siatkowych woreczkach z plastiku zawieszonych na nitkach zamocowanych na górnej krawędzi rurki. Cały układ naczyń połączonych zalewamy destylowaną wodą do poziomu ponad górne połączenie rurek. W drugiej rurce, mniej więcej na tej samej wysokości co materiał w rurce bliżej kaloryfera, na jedwabnej nitce lub nylonowej żyłce zawieszamy zarodek kryształu. Na powierzchnię wody w obu rurkach pionowych nalewamy po kilka kropel oliwy, co uchroni nas przed odparowaniem wody i przedostawaniem się kurzu, a rurki zamykamy korkami z materiału porowatego. I znowu pozostaje czekać. Im dłużej, tym lepiej.
Taki sposób krystalizacji określany jest jako krystalizacja hydrotermiczna. Hydro od wody, a termiczna, bo wykorzystująca podwyższoną temperaturę, choć w naszym przypadku temperaturę niezbyt wysoką. Fizyczne zjawisko jest proste do wyjaśnienia. W pobliżu kaloryfera woda się ogrzewa, czemu towarzyszy zwiększona rozpuszczalność krystalizowanej substancji. Wzrostowi temperatury towarzyszy wzrost objętości cieczy (rozszerzalność cieplna), ciecz staje się lżejsza i unosi się ku górze, a na jej miejsce, przez dolne połączenia przepływa chłodniejsza woda z rurki bardziej oddalonej od kaloryfera. Woda zaczyna krążyć, a ogrzana w jednej rurce po przejściu do drugiej przez górne połączenie oddaje nadmiar ciepła do otoczenia, ochładza się, wraz ze spadkiem temperatury maleje rozpuszczalność, a nadmiar wydzielonej z roztworu substancji osadza się na rosnącym krysztale.
Metodą tą można otrzymać piękne i duże kryształy soli, a nawet kryształy substancji trudno rozpuszczalnych w wodzie. W taki sam sposób w przyrodzie powstają kryształy kwarcu, szmaragdy, akwamaryny itp. W ten sam sposób przepływająca krzemionka może osadzić się w skrzemieniałym drewnie w procesie fosylizacji. Woda płynąca podziemnymi ciekami przepływa w pobliżu skał gorących, ogrzewa się, rozpuszcza niektóre minerały zawarte w tych skałach, np. w formie bardzo drobnych kryształów, a po dotarciu do miejsc chłodniejszych minerały te ponownie krystalizują w znanych nam już kształtach dużych kryształów kamieni szlachetnych. W taki sam sposób powstają też syntetyczne kryształy kwarcu i syntetyczne szmaragdy. Przyroda ma jednak dużo czasu. Każdy kryształ może rosnąć setki, a nawet tysiące lat. Nam ludziom zawsze się spieszy i dlatego zamiast spokojnie czekać, syntetyzujemy kryształy szmaragdu w urządzeniach podobnych do opisanego, ale w wyższej temperaturze i pod podwyższonym ciśnieniem. 0 tym jednak w innym rozdziale. W zamian inna informacja. Metodą krystalizacji z roztworów wodnych otrzymuje się często bardzo duże monokryształy-nawet powyżej 20 kg. Niech to będzie zachętą do własnych eksperymentów i budowy innych niż opisane urządzeń do krystalizacji.