Кристалл высыхает, как озеро ✛
Озеро в засуху мелеет не сразу. Сначала на глади появляются островки суши, они расширяются, сливаются, и лишь потом вода уходит с обнажившегося дна. Похожим образом ведёт себя кристалл мирабилита, когда теряет воду: на его поверхности проступают круглые пятна безводной соли, которые растут вширь, а затем начинают углубляться.
Химики называют это дегидратацией: десятиводный сульфат натрия (Na₂SO₄·10H₂O) отдаёт воду и превращается в безводный тенардит (Na₂SO₄). Раньше считалось, что весь процесс можно описать одной простой моделью, но теперь выяснилось, что за усреднённой кривой потери массы скрываются два разных режима.
Переход между режимами зависит от соседства пятен: изолированные островки дольше растут вширь, а те, что окружены соседями, быстрее начинают прорастать внутрь. После полной потери воды кристалл сжимается примерно на треть и приобретает слоистую структуру с двумя типами пор: крупными между слоями и мелкими внутри них.
Влажность воздуха управляет размером нанокристаллов тенардита. При низкой влажности они мелкие и вытянутые, при высокой — крупнее и изотропнее. Сравнение с другими кристаллогидратами показало: если при высыхании меняется кристаллическая система, на поверхности появляются круглые пятна, а если система сохраняется, возникают линейные трещины.
Эта связь между формой трещин и механизмом дегидратации позволяет по одному взгляду на поверхность кристалла предсказать, какой процесс лимитирует реакцию. Для разработки тепловых аккумуляторов на основе солевых гидратов это быстрый способ отсеять неподходящие материалы без долгих кинетических экспериментов.
Энергетическая плотность мирабилита (2,4 ГДж/м³) выше, чем у литий-ионных аккумуляторов (0,72–1,8 ГДж/м³), поэтому его рассматривают как дешёвый материал для сезонного хранения тепла.