امروز ما در مورد یک شگفتی طبیعی شیمیایی عالی صحبت خواهیم کرد: غارهای کریستالی. غارهای کریستالی سازندهای طبیعی هستند که عمدتاً بر پایه بلورهای معدنی مانند سلنیت یا سولفات کلسیم هیدراته که برخی از بزرگترین بلورهای طبیعی هستند که تاکنون یافت شده اند، ساخته شده اند.
شما می توانید این سازند را در جاهای مختلف در ایالات متحده پیدا کنید، به عنوان مثال، وجود دارد غار کریستال در ویسکانسین، آ غار کریستال در اوهایو و الف غار کریستال در کالیفرنیا. علاوه بر این، یکی از چشمگیرترین آنها واقع شده است نایکا (مکزیک).
ابتدا شیمی پشت این شگفتی های طبیعی را توضیح می دهیم و سپس بهترین غارهای کریستالی را که می توانید پیدا کنید و نحوه بازدید از آنها را بررسی می کنیم. به عنوان یک شیمیدان، آنها را منبع الهام می دانم.
- غارهای کریستالی چیست و چگونه تشکیل می شوند؟
- غار بزرگ کریستال ها در مکزیک
- از غار کریستال، ویسکانسین دیدن کنید
- از غار کریستال، اوهایو دیدن کنید
- غار کریستال در کالیفرنیا: پارک ملی سکویا
غارهای کریستالی چیست و چگونه تشکیل می شوند؟
بسیاری از ترکیبات معدنی می توانند به طور طبیعی کریستال تشکیل دهند. بخشی از دوران جوانی‌ام را به پرورش کریستال‌ها به عنوان بخشی از آزمایش‌های خانگی شیمی گذراندم، و اکنون به عنوان یک شیمیدان حرفه‌ای، باید به صورت هفتگی این کار را انجام دهم. کریستالیزاسیون فرآیند مهمی در شیمی است، اما چیزی که ما در آزمایشگاه کشف کردیم چیز جدیدی نیست. طبیعت از همیشه نمونه هایی از رشد کریستال ها را ارائه کرده است. و آن را به خوبی انجام می دهد.
مواد مختلفی وجود دارند که می توانند غارهای کریستالی را ایجاد کنند. برخی از نمونه‌های آن غارشناسی (“نهشته‌های غار” از یونانی) هستند. اینها ذخایر مواد معدنی مانند سنگ آهک (کربن کلسیم) یا دولومیت (کربنات کلسیم و منیزیم مخلوط) هستند.
اگر با این اصطلاحات آشنا نیستید، شاید در منابعی برای یادگیری شیمی معدنی جالب باشید.
اما این رسوبات ساده باعث ایجاد کریستال های بزرگ نمی شود، آنها فقط جامدات میکروکریستالی هستند. بهترین نمونه غار با تشکیلات کریستالی عظیم، غار کریستالی در نایکا (مکزیک) است.
رشد طبیعی غار کریستال در مقیاس بزرگ
همانطور که می دانید، یکی از بهترین راه ها برای رشد کریستال ها در آزمایشگاه استفاده از یک حلال داغ برای به دست آوردن محلول اشباع از ترکیب شما است. سپس اجازه می دهید محلول اشباع خنک شود و اگر خوش شانس باشید، کریستال ها در نهایت از بین می روند. اما هیچ شیمیدان شیمی برنده جایزه نوبل این را اختراع نکرد. طبیعت انجام داد!
میلیون ها سال پیش، غارها با آب سرشار از سولفات کلسیم هیدراته (گچ) پر شده بودند، به شکلی به نام سلنیت، که باعث ایجاد کریستال های بی رنگ سفید می شود (اگر می خواهید بیشتر بدانید، ممکن است بخواهید به برخی از بهترین کتاب های درسی شیمی معدنی نگاهی بیندازید). در آن زمان، این آب ها با ماگما، بالای 60 درجه سانتیگراد گرم می شدند. در طی هزاران سال، با سرد شدن زمین، این محلول های اشباع شده نیز به زیر این دما رسیدند. این باعث شد که سولفات کلسیم شروع به هسته شدن کند و کریستال ها شروع به رشد کنند. این یک تعریف کتاب درسی از تبلور با خنک سازی بسیار آهسته است، و می توانید جزئیات بیشتر را در این گزارش اصلی در زمین شناسی بیابید. به یاد داشته باشید، بلورهای خود را به آرامی انجام دهید (شاید نه به آرامی طبیعت) تا آنها موفق شوند!
غار بزرگ کریستال ها در مکزیک
از بین تمام غارهای کریستالی، غار واقع در نایکا (مکزیک) قطعاً چشمگیرترین غار است. اتاق اصلی شامل برخی از بزرگترین بلورهای طبیعی که تا کنون یافت شده است. این بلورها عمدتاً سلنیت هستند و تشکیل آن در قسمت آخر توضیح داده شد. وزن بزرگترین آن 55 تن و دارای ابعاد 12×4 متر است. به سادگی چشمگیر. به نظر می رسد این مناظر درست از یک فیلم علمی تخیلی یا یک بازی ویدیویی گرفته شده است.
متأسفانه، نکات منفی در ارتباط با این شگفتی مکزیکی وجود دارد. این غار به طور متوسط بین 45 تا 50 درجه سانتیگراد تا حداکثر 58 درجه سانتیگراد گرم است و رطوبت آن تقریباً 100 درصد است. بنابراین، بازدید محدود به دانشمندان آموزش دیده مجاز می باشد. با استفاده از کت و شلوارهای خاص، نمی توان بیش از 10-15 دقیقه در آنجا ماند. این عوامل باعث می شود این غار کریستالی پس از کشف در سال 2000 نسبتاً ناشناخته بماند.
علاوه بر این، این واقعیت که کریستال ها از سولفات کلسیم هیدراته ساخته شده اند، آنها را بسیار حساس می کند. اتمسفر اشباع شده در آب غار به آنها اجازه زنده ماندن می دهد، اما بیرون آوردن آنها از غار منجر به کم آبی و متعاقباً از دست دادن بلورینگی می شود.
شاید برای غار کریستالی نایکا نسبتا ناشناخته باقی بماند. اما نگران نباشید! چندین گزینه خوب در سراسر ایالات متحده برای بازدید از یک غار کریستالی، با شرایط نه چندان شدید وجود دارد.
غار کریستال Speleothem، ویسکانسین
در شهرستان پیرس، شما می توانید پیدا کنید غار کریستال در ویسکانسین. مدت‌ها پیش، در سال 1881 توسط WR Vanasse کشف شد. غار کریستالی در ویسکانسین مملو از غارها است که بیشتر به شکل استالاگمیت، استالاکتیت یا ستون هستند.
یک واقعیت جالب این است که این غار در سال 1942 به عنوان پناهگاه بمب عمومی تعیین شد. این غار به قدری عظیم است که تنها غار قادر به جای دادن کل جمعیت شهر بود که از آن به عنوان عنصر حفاظتی استفاده می کردند. غارهای کریستالی ویسکانسین را می توان در هر زمانی از سال به جز فصل زمستان بازدید کرد.
غار کریستال استرانسیوم، اوهایو
بعدی غار کریستال، اوهایو، غاری است که عمدتاً از سنگ آهک (کربنات کلسیم) ساخته شده است و می توانید آن را در Put-in-Bay در دریاچه ایری پیدا کنید. در سال 1897 کشف شد و فقط از سال 2016 می توانید از آن بازدید کنید!
در این غار کریستالی می توانید کریستال هایی به طول یک متر را ببینید. این بلورها از ماده معدنی به نام سلستین ساخته شده اند که نوعی سولفات استرانسیم است. نمک های استرانسیوم، به ویژه کربنات و نیترات استرانسیم، به طور گسترده ای برای ساخت آتش بازی استفاده می شود. یون استرانسیم به آتش بازی قرمز رنگ می دهد. به همین دلیل فضای درون این غار در حال حاضر به طور قابل توجهی بزرگتر از زمانی است که کشف شده است. این به معنای فضای بیشتر برای بازدید و همچنین آتش بازی است. آری
غار کریستال در کالیفرنیا: پارک ملی سکویا
شما همچنین می توانید یک غار کریستال در کالیفرنیا، در پارک ملی باشکوه سکویا. بیش از 200 غار در این پارک ملی وجود دارد، اما این غار ارزش دیدن را دارد. این غار معمولا از اواخر اردیبهشت تا پایان شهریور برای بازدید باز است. تشکل‌های کریستالی در این غار کریستالی عمدتاً بر پایه غارهای آهکی هستند، بنابراین از نظر شیمیایی چیز جدیدی نیست، اما اگر از علاقه‌مندان به زمین‌شناسی هستید، دیدن مناظر این غار ارزش آن را دارد.
به خاطر داشته باشید که اگر می خواهید از این غار کریستالی بازدید کنید، باید بلیط ها را از قبل به صورت آنلاین در مرکز بازدیدکنندگان Foothills یا Lodgepole خریداری کنید، آنها آنها را نمی فروشند. در سایت.
همانطور که می بینید، طبیعت در بسیاری از وظایف از ما شیمیدان ها پیشی می گیرد. نه تنها مولکول های آلی بسیار پیچیده را بدون تلاش زیاد می سازد، بلکه طبیعت مطمئناً کریستال های در حال رشد ما را نیز شکست می دهد! با این حال، انصافاً، طبیعت میلیون‌ها سال برای انطباق داشت، اما علم مدرن به سختی چند قرن قدمت دارد. من حدس می زنم که ما در مسیر درستی هستیم.
حتماً در نظرات به ما اطلاع دهید که دوست دارید کدام نوع از شگفتی های طبیعی را در آینده به صورت شیمیایی توضیح دهید!