Dlaczego papierowe drzewko rośnie? – rozwiązanie zagadki „magicznego drzewa”.

Choć wygląda jak magia, za całym zjawiskiem stoją prawa fizyki i chemii. Wystarczy złożyć papierowe drzewko, postawić je w specjalnym płynie i poczekać kilka godzin. Z czasem na gałązkach zaczynają pojawiać się kolorowe „liście”, a całe drzewko wygląda, jakby naprawdę rosło.

Czy jednak papier może rosnąć?

Nie. To, co widzimy, nie jest wzrostem drzewa, lecz powstawaniem kryształów. Za cały efekt odpowiadają trzy zjawiska: kapilarność, parowanie i krystalizacja.

Na pierwszy rzut oka papier wydaje się zwykłym materiałem. W rzeczywistości składa się z tysięcy cienkich włókien, pomiędzy którymi znajdują się mikroskopijne przestrzenie. Działają one jak maleńkie kanaliki, którymi płyn może sam przemieszczać się do góry. To właśnie od tego rozpoczyna się cały proces tworzenia kolorowych kryształów.

Kiedy dolna część drzewka dotknie płynu, ciecz zaczyna sama wspinać się do góry. To zjawisko nazywa się kapilarnością. Papier działa trochę jak gąbka albo ręcznik papierowy. Nie trzeba go ściskać ani pompować wody. Płyn sam przemieszcza się pomiędzy bardzo cienkimi włóknami papieru.

Tak samo dzieje się w wielu miejscach wokół nas.

• Ręcznik papierowy wchłania rozlaną wodę.
• Knot świecy zasysa roztopiony wosk.
• Rośliny transportują wodę od korzeni aż do liści.

W każdym z tych przypadków działa właśnie kapilarność.

Powoli cały papier nasiąka płynem.

Po pewnym czasie roztwór dociera aż do końcówek wszystkich gałązek. Na razie prawie nic nie widać. Papier jedynie staje się mokry. To jednak dopiero początek. Gałązki mają dużą powierzchnię i są bardzo cienkie. Dlatego woda zaczyna z nich stopniowo odparowywać do powietrza.

Wyobraź sobie mokrą kałużę po deszczu. Po kilku godzinach znika, ponieważ woda zamienia się w parę wodną i miesza z powietrzem. Dokładnie to samo dzieje się na papierowym drzewku.

Specjalny płyn nie składa się wyłącznie z wody. Znajdują się w nim również rozpuszczone substancje, najczęściej różnego rodzaju sole oraz barwniki. Kiedy woda odparowuje, sole nie mogą odparować razem z nią. Zostają na papierze. Jest ich coraz więcej i w pewnym momencie w płynie nie ma już dla nich miejsca. Wtedy zaczynają układać się w uporządkowane kształty zwane kryształami. To właśnie one wyglądają jak kolorowe liście lub kwiaty.

To, co wydaje się nowymi gałązkami lub liśćmi, jest warstwą kryształów, które osadzają się na powierzchni papieru. Można powiedzieć, że rosną nie gałęzie, lecz kryształy.

Końcówki gałązek są miejscem, gdzie:

• dociera najwięcej roztworu,
• woda najszybciej odparowuje,
• najłatwiej powstają kryształy.

Dlatego wygląda to tak, jakby drzewko zaczynało kwitnąć od samych końców.

Podobny efekt można uzyskać, wykorzystując sól kuchenną lub cukier rozpuszczony w wodzie. Gdy woda zacznie odparowywać, również mogą powstawać kryształy, choć zwykle rosną znacznie wolniej i mają inny kształt.

Naukowcy wykorzystują zjawisko krystalizacji nie tylko do doświadczeń. Dzięki niemu produkuje się wiele substancji, oczyszcza związki chemiczne, a nawet hoduje kryształy używane w elektronice i medycynie.