چطور؟

اگر تا به حال با ما همراه بوده باشید، به یاد دارید که گفتیم: " هیچ دو دانه ی برفی به طور کامل شبیه به هم نیستند." اگر چه شکل کلی آن ها مشابه هم است، ولی از نزدیک تفاوت های زیادی در جزئیات ساختاری آن ها وجود دارد. یک بار دیگر به صفحه ی فراکتال ها مراجعه کنید! اگر دو فراکتال از یک دسته یا خانواده باشند (مثلاً دو صاعقه یا دو گل کلم)، شباهت هایی را در ظاهر آ ن ها مشاهده می کنید.

برای این که به پاسخ این سؤال نزدیک شویم، آزمایشی ترتیب می‌دهیم:

این آزمایش هر روز در کارخانه های خودرو سازی اتفاق می‌افتد. در واقع روشی است برای رنگ کردن بدنه ی ماشین هایی که بسیار زیبا و براق به نظر می‌آیند. قطعات بدنه ی این ماشین‌ها را در حمام شیمیایی ای که حاوی یون های کروم است، فرو می کنند. سپس از این محلول الکترولیت، جریان برق را عبور می دهند که باعث می‌شود فلز کروم به قطعات بدنه بچسبد و آن ها را پوشش دهد.

به این فرآیند، الکترو دپوزیشن Electrodeposition می‌گویند.

ما نیز می‌خواهیم کاری شبیه به این عمل انجام دهیم که البته نتیجه ی کاملاً متفاوتی می‌دهد. برای این کار باید دستگاه ساده ای مانند شکل زیر بسازید.

• 2 عدد صفحه ی نسبتاً کلفت پلاستیکی

• مقداری سیم نازک (به قطر 1 میلی متر)

• 2 عدد گیره ی برق

• مقداری سیم نازک (به قطر 5/0 میلی متر)

• 4 عدد گیره ی کاغذ

• محلول نمکی (سولفات روی یا سولفات مس)

• باتری یا یک منبع جریان دیگر که بتواند ولتاژهای متفاوت تولید کند

• آمپر متر و ولت متر

روش کار:

 صفحه ی پلاستیکی زیری را سوراخ کنید. یک سیم نازک (1 میلی متری) را از دو سانتی متری انتهایش با زاویه ی قائمه خم کنید و آن را از زیر، از سوراخ ورق رد کنید. این سیم باید به منبع انرژی وصل شود.

این صفحه و سیم متصل به آن را نزدیک منبع انرژی روی پایه یا یک سطح صاف قرار دهید.

انتهای سیم نازک تر را لخت کنید و به شکل حلقه ای به قطر 2 تا 4 سانتی متر درآورید. دو انتهای دایره را به هم وصل نکنید. فکر می کنید چرا؟

 سیم حلقوی را روی صفحه ی پایینی بگذارید. سوراخ صفحه باید در وسط حلقه قرار بگیرد و خود حلقه هم کاملاً صاف و مسطح باشد.

محلول الکترولیت را روی مرکز حلقه بریزید، به طوری که تمام سطح درون حلقه را بپوشاند. مطمئن شوید که در مایع هیچ حبابی وجود ندارد.

صفحه ی پلاستیکی بالایی را هم مانند صفحه ی پایینی درست کنید. دو سوراخ صفحه‌ها باید کاملاً رو به روی هم باشند. سپس صفحه ی بالایی را روی سیم حلقوی و محلول درونش قرار دهید. سر سیم را از سوراخ بالایی بیرون بیاورید. سپس مجموعه را با 4 گیره ی کاغذ بزرگ، محکم و ثابت کنید.

حال به وسیله ی گیره های برق از منبع انرژی، برق گرفته و به دو سر آزاد دو سیم الکترود وصل کنید. سیم حلقوی باید به الکترود مثبت و سیم صاف به الکترود منفی وصل شود. برای اندازه گیری جریان و ولتاژ می توانید از شکل زیر کمک بگیرید.

 زیر صفحه‌ها یک برگ کاغذ قرار دهید تا آن چه را که بین آن ها روی می‌دهد، بهتر ببینید.

لحظه ای صبر کنید! انتظار دارید چه چیزی ببینید؟ فکر می‌کنید با گذشت زمان چه اتفاقی رخ دهد؟

کاری که باید انجام دهید این است که متغیرهای زیر را اندازه گیری کرده و در جدول یادداشت کنید:

1. زمان در بازه های 20 ثانیه ای ( بعد از گذشت اندکی از زمان آزمایش می‌توانید این بازه ی زمانی را با توجه به شرایط کار خود کوتاه تر با بلندتر کنید)
2. شعاع شکل پدید آمده در هر زمان
3. شدت جریان در آن زمان

به جدول زیر دقت کنید: Δt وt ( زمان)، واحد ثانیه دارند. I (شدت جریان)، واحد آمپر دارد.ΔN وN تعداد اتم‌ها هستند.

برای محاسبه ی ΔN از این فرمول استفاده کنید :   که برای یون های مس و روی

است.

حال به شکل های زیر دقت کنید.

شکل رو به رو، محلول مس در مراحل ابتدایی رشد است.
اگر بیش تر دقت و زوم کنیم، در خوشه ی ناشی از رشد مس، شاخه های ریزی را مشاهده می کنیم.
شکل مقابل نیز محلول روی است. به تفاوت ساختار این خوشه با خوشه ی مس دقت کنید.
این خوشه ی روی چه تفاوتی با خوشه ی مس دارد؟