Ali je možno gojiti kristale doma? Poskusimo skupaj najti odgovor na to vprašanje, predlagati metode za izvedbo tega poskusa.
Popolnoma dobro vemo, da lahko v naravi najdemo kristale različnih oblik in velikosti. Pozimi snežinke krasijo okna, drevesne veje. Nekateri kristali so odpadni produkti določenih organizmov.
Uvod
Na primer, rast kristalov je značilna za mehkužce, ki padejo v lupino. Po 5-10 letih se v njej oblikuje čudovit biser, edinstven po videzu in edinstvenem sijaju.
Safirji, rubini, diamanti in drugi dragi kamni se lahko štejejo za kristale. Pomen naravnih kristalov v industriji, znanosti, elektroniki, optiki je velik.
Gojenje kristalov doma je zabavna dejavnost za kemike začetnike. Je varen, zato je primeren tudi za osnovnošolce.
S skrbno pripravo, natančno izvedboeksperimenta, poteka oblikovanje in razvoj veščin postavljanja eksperimentov.
Pomembno je, da začnete gojiti kristale po zamislih o agregatnih stanjih snovi, načinih za nadzor procesa rasti kristalov.
Če kristalizacija poteka z nizko hitrostjo, lahko računate, da boste dobili velik kristal. S povečanjem hitrosti procesa lahko pričakujemo, da dobimo polikristalne majhne kristale.
Pomembne informacije
Projekt rasti kristalov lahko začnete s teoretičnimi izrazi in koncepti. Kristali so trdno stanje snovi. Zanj je značilna določena oblika, število obrazov, povezanih s posebnostmi razporeditve atomov. Kristali iste snovi imajo vedno enako obliko, vendar so dovoljene razlike v velikosti.
Rast kristalov je povezan s spremembo termodinamičnih parametrov raztopine, prehodom raztopine v trdno agregacijsko stanje.
V naravi obstaja veliko različnih snovi, ki lahko tvorijo kristale.
Na primer rast vodnih kristalov vključuje znižanje temperature. Ko voda zmrzne, tvori snežinke ali ledene kristale. Po podobni shemi se tvorba mineralnih kristalov izvaja med določenimi procesi oblikovanja kamnin.
Velike količine staljenih in vročih kamnin v notranjosti zemlje so mineralne raztopine.
Ko jih potisnete na površjezemlje, pride do počasnega ohlajanja, kar vodi v prehod v trdno obliko.
Na primer gorski granit vsebuje kristale mineralov: feldspar, kremen, sljudo. Pred milijoni let je granit obstajal kot staljena masa mineralov. V našem času so v zemeljski skorji različne staljene kamnine, s postopnim ohlajanjem katerih nastajajo različne vrste kristalov.
Metode gojenja kristalov se razlikujejo in so odvisne od kemične strukture snovi, temperature, uporabe dodatnih komponent.
Posebnosti postopka
Proces lahko razdelimo na več ločenih točk:
- naravno, povezano z izobraževanjem v naravi;
- umetno.
Druga možnost je v povpraševanju v naslednjih primerih:
- za znanstvene in tehnične namene;
- pri izvajanju obšolskega, praktičnega, eksperimentalnega dela;
- naključna tvorba kristalov.
Kako lahko pride do rasti kristalov v slednjem primeru? Kemija obravnava to varianto kristalizacije kot nenamerni izid poskusa, pri katerem v tem primeru ni bilo nadzora s strani raziskovalca. Spontano kristalizacijo opazimo ob prisotnosti dodatnih fizikalnih ali kemičnih procesov: izhlapevanje topila, oksidacija komponent raztopine.
fizikalne in kemijske lastnosti
Rasteči kristaliiz soli je razloženo s topnostjo snovi v topilih, ki jo spremlja uničenje kristalne strukture. Toplota, potrebna za takšen proces, se vzame iz okolja. Na primer, v primeru raztapljanja amonijevega tiocianata NH4SCN in kalijevega jodida lahko spremembo temperature občutite z neposrednim stikom z epruveto.
Prav tako je gojenje kristalov iz soli doma povezano z difuzijo. Na primer, če vzamemo več kristalov kalijevega permanganata (kalijevega permanganata) in jih raztopimo v vodi, lahko opazimo, kako se nad prostornino jeklenke oblikujejo rožnati vrtinčki. Z močnim mešanjem celotna raztopina dobi enotno rožnato barvo. Če je zamrznjeno, lahko računate, da boste dobili čudovite kristale kalijevega permanganata.
Gojenje kristalov za otroke je najbolje razmisliti o natrijevem kloridu, bakrovem sulfatu (2).
Pomembni vidiki
Pri izbiri materiala za eksperimentalno delo je pomembno upoštevati določena dejstva:
- Izhodni material ne sme biti strupen. Projekt "Gojenje kristalov doma" za otroke na primer ne dovoljuje uporabe kalijevega cianida, natrijevega sulfata, saj se pri hidrolizi takšnih soli sproščajo strupene spojine, ki lahko povzročijo zastrupitev.
- Izbrane snovi morajo zagotavljati stabilne rezultate. Na primer, kristali natrijevega sulfata, železo-amonijev in krom-kalijev alum, manganove soli se z izgubo vlage spremenijo v nepopisne prahove, zato seniso vključeni v komplet za gojenje kristalov.
- Sprejemljivi stroški in razpoložljivost izbranih reagentov. Kako je mogoče gojiti kristale? Kompleti za otroke vključujejo dostopne komponente in podrobna navodila za opravljanje praktičnega dela.
- Uporaba stabilnih snovi. Izbira snovi, ki so podvržene reverzibilni hidrolizi, ni priporočljiva. Tako bodo amonijeve soli, ki so zelo higroskopne, reagirale z vodo, zaradi česar bo težko pričakovati želeni rezultat.
Kaj bi še moral vedeti mladi alkimist? Gojenje kristalov vključuje določeno zaporedje dejanj (algoritem). Le če so izpolnjene vse zahteve in stopnje dela, lahko računate na želeni rezultat.
Kristale shranjujte po možnosti v hladilniku, da ne izzovete njihovega uničenja. Nekatere snovi lahko obstajajo v stabilni kristalni obliki precej dolgo časa.
Na primer, najboljša možnost za šolarje je gojenje kristalov iz bakrovega sulfata, soli. Te komponente so na voljo v cenovnem razredu, ki je primeren za njihove kemično-fizikalne, biološke lastnosti.
Z dodatnim premazom nastalih kristalov z brezbarvnim lakom lahko bistveno podaljšate njihovo "življenjsko dobo".
Potrebna oprema
Kako gojiti kristale? Kompleti za otroke vključujejo kemično steklo: toplotno odporna očala,filtrirni papir, lij, steklena palica, reagenti.
Če poskus izvajamo doma, lahko namesto filtrirnega papirja uporabimo toaletni papir (serviete), vlogo vodne kopeli pa lahko igra star lonec, postavljen na električni štedilnik.
Alternativa pravemu kemičnemu lijaku je vrat stare plastične steklenice.
Kaj je še pomembno upoštevati pri poskusu gojenja kristalov? Poleg neposrednega gojenja je pomembno pridobiti veščine za ohranitev rezultatov eksperimentalnih dejavnosti.
Možnosti izobraževanja
Obstajajo tri različne možnosti za oblikovanje kristalov:
- iz taline;
- iz rešitve;
- iz plinske faze.
Kot primer kristalizacije iz staljenega stanja lahko opazimo pojav ledu iz vode, pa tudi nastanek vulkanskih kamnin.
Gojenje kristalov iz vitriola je tipičen primer prehoda iz tekoče faze v trdno agregacijsko stanje.
V primeru hlajenja pare ali plina zaradi električnih privlačnih sil opazimo združitev atomov ali molekul v kristalno stanje. Med najpogostejšimi možnostmi za umetno proizvodnjo monokristalov, ki jih lahko izvajajo osnovnošolci, izpostavljamo gojenje kristalov iz bakrovega sulfata. Kompleksnost procesa je v neznatni hitrosti njegovega poteka.
Primer študentskega projektnega dela
Pomembnost teme je, da je bila danapodrobna navodila za gojenje kristalov, kot tudi konkretni rezultati.
Hipoteza projekta: lepe in edinstvene kristale je mogoče gojiti doma.
Cilj projekta: samostojno gojenje kristalov soli.
Cilji projekta:
- analizirajte teoretične informacije o raziskovalnem vprašanju;
- razkriti vrednost soli za človeško življenje;
- gojite kristale soli z lastnimi rokami;
- razjasniti pogoje za nastanek kristalov;
- ocenite rezultate, pridobljene med praktičnimi aktivnostmi.
Zgodovinsko ozadje
Natrijev klorid je običajen živilski izdelek. V naravi se ta spojina pojavlja kot mineral halit, imenovan tudi "kamena sol". Natrijev klorid se nahaja v velikih količinah v morski vodi. To spojino so našli v črevesju zemlje, na bregovih rek, v gorah.
Brez določene količine kuhinjske soli mnogi živi organizmi začnejo slano stradati. Plenilci nadomeščajo pomanjkanje natrijevega klorida z mesom in krvjo plena, rastlinojedi ližejo slano zemljo.
10-15 gramov soli na dan je dovolj za osebo (ne več kot 1 žlica), presežek te kemikalije vodi do bolezni ledvic. V starih časih so sol uporabljali za izdelavo kovancev, za 5 ploščic soli je bilo mogoče kupiti sužnja.
V starem Rimu so bili najeti vojaki plačani s soljo, ne z denarjem. Britanci so verjeli, da raztopina natrijevega klorida,pljuska po stvari, preprečuje nesrečo. Prav sol je veljala za simbol prijateljstva in gostoljubja. Obstaja priljubljen znak, po katerem se morate, ko je raztreseno, pripraviti na neuspeh, prepir.
V Kijevski Rusiji je snov prihajala iz slanih jezer Azovskega in Črnega morja. To je bilo tako drago blago, da so ga stregli samo za plemenite goste.
Na mestih, kjer so kopali natrijev klorid, so se pojavila mesta:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Zanimivo o kristalih
Beseda v grščini pomeni "led". Imajo različne oblike, strukture, velikosti. Na primer, velikanski vzorci dosežejo maso več ton. Stari ljudje so verjeli, da je kristal mogoče dobiti iz ledu, diamante pa iz kristala. Bili so obdarjeni s čarobnimi lastnostmi, verjeli so, da kristali zdravijo od smrtonosnih bolezni, vplivajo na usodo in življenje osebe.
Obstajajo posebne oblike kristalov: veje, perje, iglice, drevesa, rože. Primer so vzorci na oknih pozimi. Ljudje so se naučili umetno gojiti rubine. Kamni so potrebni za industrijo nakita, pa tudi za izdelavo natančnih urnih mehanizmov.
vaja
Pridelava kristalov soli ne vključuje posebnih kemikalij. Vsak dom ima sol za hrano. Kristali te kemične spojine soprozorne brezbarvne kocke. Postopek gojenja kristalov soli je bil razdeljen na več stopenj:
- Raztapljanje soli v topli vodi. Postopek se je nadaljeval, dokler ni prišel tak trenutek, dokler se snov ni prenehala raztapljati (nasičena raztopina).
- Pripravljeno zmes vlijemo v drugo posodo, v kateri lahko gojimo končne kristale. Da drobci ne bi motili procesa kristalizacije, raztopino najprej filtriramo skozi prtiček ali toaletni papir.
- Na nit je privezan kamenček, ki ga spustimo v pripravljeno raztopino.
- Posoda je prekrita z metalizirano folijo, da preprečite, da bi smeti in prah prišli v notranjost.
Pomembne točke
Da bi dobili velike in lepe kristale, je nezaželeno izvleči kamenček brez posebne potrebe.
Ostanki ne smejo priti v nasičeno raztopino, saj bo to povzročilo zmanjšanje stopnje kristalizacije in bo negativno vplivalo na velikost nastalih delcev.
Pri gojenju kristalov ne uporabljajte barvil, saj to ne bo samo pokvarilo same raztopine, ampak tudi negativno vplivalo na končni rezultat.
Sodeč po ocenah, prvi kristali na niti nastanejo 2-3 dni po začetku poskusa. Postopoma se povečujejo, rastejo drug na drugem. Sčasoma nastane dokaj velik prozoren kristal natrijevega klorida.
Gojenje kristalov bakrovega sulfata
Da dobite čudovite sulfatne delcebaker lahko kupite v strojni trgovini bakrov sulfat v prahu. Ta snov se uporablja v kmetijstvu za boj proti škodljivim mikroorganizmom, ki uničujejo pridelke zelenjave in sadja.
Zapomniti si je treba, da je bakrov sulfat aktivna kemična spojina. To je strupeno! Po postopku raztapljanja praška, pa tudi pri delu s kristali bakrovega sulfata si je potrebno umiti roke.
Najprej morate pripraviti nasičeno raztopino te soli. Za to se prašek raztopi v vroči vodi, dokler se proces raztapljanja ne ustavi. Nato je na nit pritrjen majhen kamenček (seme), obešen je v posodo z raztopino bakrovega sulfata, tako da se ne dotika dna. Posodo pustimo odprto dlje časa, vzdržujemo sobno temperaturo. Da preprečite, da bi smeti in prah prišli v notranjost, lahko posodo pokrijete s folijo za živila.
Med izhlapevanjem se na površini raztopine pojavi skorja, ki se postopoma spremeni v modre sijoče kristale. Po 3-4 dneh je "seme" poraščeno z modrimi kristali, ki spominjajo na drage kamne. Po treh tednih lahko dobite velik kristal bakrovega sulfata.
Če želite, se lahko oborožite s pripravljenim kompletom mladega kemika, zasnovanega za gojenje različnih kristalov.
Amonijev dihidrogenfosfat se uporablja kot snov, ki ji je dodano barvilo za živila v prahu. V kompletu so tudi kamenčki potrebni za "seme", plastična posoda s pokrovom in odmerjenimi deli za gojenje, pinceta,povečevalno steklo, veslo za mešanje.
Za poskus odmerimo 40 ml vroče vode, nato zmes vlijemo, jo med mešanjem z lopatico raztopimo v vodi. Glavna skala je raztresena po dnu posode, raztopina se vlije v posodo. Postavljen je na svetlo mesto, na primer na okensko polico. Ko voda izhlapi, se v posodi pojavijo igličasti kristali soli. Po 2-3 tednih bo voda popolnoma izhlapela, videli boste velike kristale amonijeve soli.
Na koncu
Pri izvajanju raziskovalnega dela po prej predlaganem algoritmu lahko računamo na izvedbo naloge. Kristali, vzgojeni doma, so precej veliki.
Med samostojnimi poskusi lahko mladi kemik naredi naslednje zaključke:
- primerjaj proces rasti kristalov različnih kemikalij;
- analizirajte razlike v barvi, velikosti, obliki gojenih kristalov;
- delci lahko rastejo pri odstranjevanju plevela in se znebijo neželenih izrastkov;
- proces rasti kristalov poteka, ko voda izhlapi;
- na njihovo obliko in velikost vpliva temperatura.
Sodeč po ocenah so kristali precej muhasti, z njimi je treba ravnati previdno, v celoti upoštevati temperaturni režim, zaporedje dejanj, uporabo "semena". Če imate potrpežljivost, skrbno in skrbno ravnajte s tem projektom, je povsem mogoče sami vzgojiti kristale nenavadne oblike, barve, velikosti.
Ne smemo pozabiti, da človek potrebuje kristalne snovi za izdelavo strojnih orodij, gradnjo hiš, gospodinjske namene.
V nedrju zemlje so kamni tako idealne oblike, kot da bi jih nekdo visoko kakovostno poliral, poliral, rezal.
Vsak od nas je presenečeno pogledal brezhibne snežinke, drobna zrnca peska na bregu reke, občudoval drage in poldrage kamne.
Težko je verjeti, da je narava brez človeškega posredovanja ustvarila te kristalne snovi.
V procesu praktičnih dejavnosti se študentje seznanjajo s teoretičnimi materiali, spretnostmi eksperimentalnih dejavnosti, preučujejo osnovna varnostna pravila.
