Ниже — три простых способа «сделать кристаллическую решётку своими руками»: от наглядного макета из подручных материалов до выращивания настоящих кристаллов, чтобы показать, как узлы решётки заполняются в природе.

1) Макет из шариков и палочек (самый наглядный)

Подходит для любых школьных «кубических» решёток: простая кубическая (SC), объёмно-центрированная (ОЦК, BCC) и гранецентрированная (ГЦК, FCC).

Материалы

• Небольшие шарики: пенопластовые/деревянные 10–20 мм (или пластилин/мягкий «скульптурный» клей).

• Шпажки/зубочистки/тонкие пластиковые трубочки (как «связи»).

• По желанию — краска/фломастер двух цветов (для ионных решёток типа NaCl).

Общий принцип
Шарики — «узлы решётки» (атомы/ионы), палочки — «межузловые связи» (направления к соседям). Расстояния выдерживайте примерно одинаковыми, чтобы куб получался ровным.

A. Простая кубическая (SC)

1. Соберите куб из 12 палочек и 8 шариков — только вершины.

2. Для устойчивости можно добавить внутренние распорки из палочек параллельно рёбрам.

3. Это модель, где каждый узел касается шести соседей по осям X/Y/Z.

B. Объёмно-центрированная кубическая (ОЦК, BCC)

1. Сделайте куб из пункта A.

2. Добавьте один шарик в центр куба.

3. Соедините центральный шарик палочками с каждым из 8 углов (можно обозначить эти палочки покороче, чтобы не «выпирали»).

4. Показывает тип упаковки, характерный, например, для α-Fe.

C. Гранецентрированная кубическая (ГЦК, FCC)

1. Сделайте куб из пункта A.

2. Добавьте по одному шарику в центр каждой грани (итого +6).

3. Соедините «центры граней» палочками с угловыми узлами по периметрам соответствующих граней.

4. Такая схема у Cu, Al, Ag; координация — 12 ближайших соседей.

D. Ионная решётка типа NaCl (шахматка)

1. Возьмите два цвета шариков (например, белые — Na⁺, синие — Cl⁻).

2. Соберите кубическую «шахматную» сетку: углы и центры рёбер одного цвета чередуются с другим.

3. По желанию подписывайте ионы маркером.

Полезные лайфхаки

• Чтобы куб был геометрически ровным, сначала сделайте «квадрат-рамку» на столе, потом поднимайте стенки.

• Если палочки слишком длинные — обрежьте одинаково (например, до 4–5 см).

• Для графита или 2D-сеток (шестигранная упаковка) соберите «соты» из треугольников в одной плоскости, а затем уложите вторую плоскость со смещением.

2) «Зефир и зубочистки» (ультра-быстрый учебный вариант)

Материалы: маленькие зефирки/мармеладки или мягкие кусочки пластилина + зубочистки.
Ход работы: аналогично п. 1, но зефир служит «узлами». Очень удобно для демонстрации координационных чисел: просто посчитайте, сколько «спиц» выходит из каждого «узла». Плюс — съёмно и безопасно, минус — модель недолговечна.

3) Вырастить кристаллы и показать «как решётка набирается сама»

Это не «каркас», а опыт, иллюстрирующий, как узлы решётки заполняются из раствора. Подойдут поваренная соль, сахар, квасцы (крупные прозрачные кристаллы), медный купорос (ярко-голубые), бура (борная соль).

Материалы

• Вещество для кристаллизации (самый эффектный вариант — квасцы или медный купорос).

• Стакан/банка из стекла, горячая вода, ложка.

• Нитка/леска, палочка-держатель, маленькое «затравочное» зерно (крошка кристалла).

• Фильтр (кофейный/марля), крышка/салфетка от пыли.

Шаги

1. Сделайте насыщенный горячий раствор. Растворяйте вещество в горячей воде, пока чуть-чуть не останется нерастворённого осадка на дне.

2. Отфильтруйте в чистую банку, чтобы убрать пыль — она даёт много мелких кристалликов.

3. Сделайте «затравку». Дайте раствору постоять до появления крошечных кристаллов, выберите самый правильной формы. Привяжите его к нитке.

4. Подвесьте затравку в центре банки так, чтобы она не касалась стенок и дна. Накройте от пыли.

5. Дайте времени. За 3–14 дней кристалл вырастет. Если на стенках растут «конкуренты», снимите их или перелейте раствор, снова отфильтровав.

6. Стабилизируйте. Достаньте, обсушите. Можно покрыть тонким слоем прозрачного лака для защиты от влаги (особенно для соли/сахара).

Безопасность

• Работайте в перчатках и не ешьте реактивы (медный купорос ядовит, бура — раздражающая соль).

• Горячую воду используйте осторожно, с устойчивой посудой и подставкой.

• Для детей — только под присмотром взрослого.

Какие решётки выбрать для показа

• SC (простая кубическая): минимальная плотность упаковки, легко собрать.

• BCC (ОЦК): добавьте узел в центр куба — сразу видно «объёмную» координацию.

• FCC (ГЦК): центры граней подчёркивают более плотную упаковку.

• Ионная «шахматка» (NaCl): два цвета наглядно объясняют чередование зарядов.

• Гексагональная плотная упаковка (ГПУ/HCP): соберите «соты» в плоскости и уложите слой ABAB (для продвинутых).

Быстрый чек-лист

• Определите тип решётки (SC/BCC/FCC/ионная/HCP).

• Приготовьте одинаковые «узлы» и ровные «связи».

• Соберите один «элементарный куб»; при необходимости повторите модули в трёх измерениях для «надрешётки».

• Подпишите узлы/плоскости (например, {100}, {111}) — это красиво и полезно для защиты проекта.

• При желании дополните модель выращенным кристаллом — получится полный «мост» между абстракцией и реальным веществом.

Так вы получите и учебный макет, и (по желанию) настоящий кристалл — две стороны одной идеи «кристаллической решётки».