Rastoči kristali doma: funkcije, tehnologija in povratne informacije

Ali je mogoče rasti kristalov doma? Poskusimo skupaj, da bi našli odgovor na to vprašanje in predlagali metode za izvedbo tega poskusa.

Dobro vemo, da so kristali različnih oblik in velikosti v naravi. V zimskem času snežinke krasijo okna, veje dreves. Del kristalov so proizvodi vitalne aktivnosti nekaterih organizmov.

Uvod

Na primer, rast kristalov je značilna za mehkužce, ki spadajo v lupino. Po 5-10 letih oblikuje čudovit biser, edinstven po videzu in edinstven sijaj.

Sapnice, rubine, diamante in druge dragocene kamne lahko štejemo za kristale. Vrednost naravnih kristalov v industriji, znanosti, elektroniki in optiki je zelo pomembna.

Rastočih kristalov doma je zanimiva dejavnost, ki je dostopna začetnim kemijskim raziskovalcem. Je varno, torej primeren tudi za učence osnovnih šol.

Zahvaljujoč skrbni pripravi poteka skrbno izvajanje eksperimenta, oblikovanje in preizkušanje spretnosti postavljanja eksperimentov.

Rastoči kristali so pomembni za začetek po tem, ko se oblikujejo ideje o agregatnih stanja snovi, načine za nadzor rasti kristalov.

Če kristalizacija poteka po nepomembni hitrosti, lahko pričakujemo, da dobimo velik kristal. Z naraščajočo hitrostjo procesa se lahko računamo na proizvodnjo polikristalnih finih kristalov.

Pomembne informacije

Projekt "Growing Crystals" se lahko začne s teoretičnimi izrazi in koncepti. Kristali kličejo trdno stanje snovi. Zanj je značilna določena oblika, število obrazov, povezanih s specifično lokacijo atomov. Kristali iste snovi so vedno enake oblike, vendar so razlike v velikosti dovoljene.

Rast kristalov je povezana s spremembo termodinamičnih parametrov raztopine, prehodom raztopine v trdno agregatno stanje.

V naravi obstaja veliko različnih snovi, ki lahko tvorijo kristale.

Na primer, rast vodnih kristalov vključuje znižanje temperature. V procesu zamrzovanja voda tvori snežinke ali ledene kristale. V podobni shemi nastaja mineralni kristal v določenih procesih, ki tvorijo kamen.

Bistvene količine staljenih in vročih kamnin v notranjosti Zemlje so mineralne raztopine.

Ko so iztisnjeni na površino zemlje, se počasi ohladi, kar vodi do prehoda v trdno obliko.

Na primer, v gorskem granitu so vključeni kristali mineralov: feldspar, kvarc, sljuda. Pred milijonimi leti je granit obstajal kot staljena masa mineralov. V našem času v zemeljski skorji so raztresene kamnine, s postopnim hlajenjem pa se oblikujejo kristali različnih vrst.

Metode naraščajočih kristalov se razlikujejo in so odvisne od kemijske strukture snovi, temperaturnega režima, uporabe dodatnih komponent.

Specifičnost procesa

Postopek lahko razdelimo na več ločenih elementov:

• Naravno, povezano z izobraževanjem v naravi;
• umetno.

Druga možnost je v povpraševanju v naslednjih primerih:

• za znanstvene in tehnične namene;
• pri opravljanju izvenšolskih, praktičnih, eksperimentalnih del;
• naključno tvorjenje kristalov.

Kako se v slednjem primeru lahko pojavi kristalna rast? Kemija meni, da je ta različica kristalizacije kot nenameren rezultat poskusa, pri kateri v tem primeru ni bil predviden nadzor s strani raziskovalca. Spontano kristalizacijo opazimo v prisotnosti dodatnih fizikalnih ali kemičnih procesov: uparevanja topila, oksidacije sestavin raztopine.

Fizikalno-kemijske lastnosti

Rast kristalov iz soli se razlaga z topnostjo snovi v topilih, skupaj z uničenjem kristalne strukture. Vročina, potrebna za tak postopek, je vzeta iz okolja. Na primer, v primeru raztapljanja amonijevega tiocianata NH₄SCN in kalijev jodid, se lahko sprememba temperature čuti v neposrednem stiku s preskusno cevjo.

Tudi rast kristalov iz soli doma je povezana z difuzijo. Na primer, po tem, ko smo vzeli več kristalov kalijevega permanganata (mangana) in jih raztopili v vodi, opazimo, kako se v volumnu valja oblikujejo rožnati vrtinčici. Celotna rešitev z močnim mešanjem pridobi enotno rožnato barvo. V primeru zmrzovanja je mogoče računati na pridobivanje lepih kristalov kalijevega permanganata.

Rastoči kristali za otroke bolje je upoštevati natrijev klorid, bakrov sulfat (2).

Pomembni vidiki

Pri izbiri materialov za izvajanje eksperimentalnega dela je pomembno upoštevati določena dejstva:

• Vhodni material ne sme imeti strupenosti. Na primer, projekt "Rastoči kristali doma" za otroke ne dovoljuje uporabe kalijevega cianida, natrijevega sulfata, ker se pri hidroliziranju takih soli sproščajo strupene spojine, ki lahko povzročijo zastrupitev.
• Izbrane snovi bi morale dati stabilne rezultate. Na primer, kristali natrijevega sulfata, železov amonij in kromovi kislinski alum, soli mangana z izgubo vlage se spremenijo v navadne praške in zato niso vključene v set za rastoče kristale.
• Sprejemljivi stroški in razpoložljivost izbranih reagentov. Kako lahko rastejo kristali? Kompleti za otroke vključujejo razpoložljive komponente, pa tudi podrobna priporočila za praktično delo.
• Uporaba stabilnih snovi. Ni priporočljivo izbrati snovi, ki so podvržene reverzibilni hidrolizi. Torej, amonijeve soli, ki so zelo higroskopske, bodo reagirale z vodo, zaradi česar je težko pričakovati želeni rezultat.

Kaj še mora vedeti mladi alhemičar? Rastoči kristali vključujejo določeno zaporedje ukrepov (algoritem). Samo, če bomo upoštevali vse zahteve, faze dela, lahko pričakujemo, da dobimo želeni rezultat.

Kristali naj naj bodo prednostno v hladilniku, da ne bi povzročili uničenja. Obstaja nekaj snovi, ki lahko obstajajo v stabilni kristalni obliki za precej dolgo časovno obdobje.

Na primer, optimalna možnost za šolarje je gojenje kristalov iz bakrovega sulfata, namizne soli. Te komponente so na voljo po cenovnem razponu, primerne za njihove kemijsko-fizične, biološke značilnosti.

Z dodatnim premazom kristalov, dobljenih z brezbarvnim lakom, se lahko "življenjska doba" bistveno podaljša.

Potrebna oprema

Kako rastejo kristali? Kompleti za otroke vključujejo kemična posoda: toplotno odporna očala, filtrirni papir, lijak, steklena palica, reagenti.

Če se poskus opravi doma, namesto filtracijskega papirja dovolimo toaletni papir (prtički), pri čemer lahko stari ponev, nameščen na električni plošči, igra vlogo vodne kopeli.

Alternativa pravemu kemijskemu lijaku je vrat stare plastične steklenice.

Kaj drugega je pomembno upoštevati pri izvajanju izkušenj "Growing Crystals"? Poleg neposredne pridelave je pomembno pridobiti spretnosti za ohranitev rezultatov eksperimentalnih dejavnosti.

Možnosti izobraževanja

Obstajajo tri različne možnosti kristalizacije:

• iz taline;
• iz raztopine;
• iz plinske faze.

Kot primer kristalizacije iz staljenega stanja lahko opazimo videz ledu iz vode ter nastanek vulkanskih kamnin.

Gojitev kristalov iz vitriola je tipičen primer prehoda iz tekoče faze v trdno agregatno stanje.

V primeru hlajenja par ali plina zaradi električnih sil privlačnosti se atomi ali molekule združijo v kristalno stanje. Med najpogostejšimi različicami umetne proizvodnje enojnih kristalov, ki jih lahko izvajajo šolarji nižjih razredov, bomo izločili rast kristalov iz bakrovega sulfata. Kompleksnost procesa leži v neznatni stopnji njegovega pretoka.

Primer študijskega dela projekta

Dejanska tema je, da so bila podrobneje navedena navodila za rast kristalov in doseženi so bili posebni rezultati.

Hipoteza projekta: doma lahko rastejo lepi in edinstveni kristali.

Namen projekta: rastejo s kristali soli iz lastne trdnosti.

Cilji projekta:

• analizirati teoretične informacije o vprašanju raziskav;
• odkriti vrednost soli za človeško življenje;
• s svojimi rokami rastejo kristali namizne soli;
• pojasniti pogoje za nastanek kristalov;
• oceniti rezultate, pridobljene med praktično dejavnostjo.

Zgodovinsko ozadje

Natrijev klorid je običajen prehrambeni proizvod. V naravi se ta spojina nahaja kot halitov mineral, imenovan tudi "kamnita sol". Natrijev klorid je prisoten v znatnih količinah v morski vodi. Ta spojina je bila odkrita v črevesju zemlje, na bregovih rek, v gorah.

Brez določene količine namizne soli se mnogi živi organizmi začnejo slinjenja. Predatorji dopolnjujejo pomanjkanje natrijevega klorida z mesom in krvjo plena, rastlinojede lizati slane prsti.

Na dan, oseba ima 10-15 gramov namizne soli (ne več kot 1 žlico), prekomernost te kemikalije vodi do pojava bolezni ledvic. V starih časih je bila za izdelavo kovancev uporabljena sol, pet sužnjev soli jih je lahko kupil suženj.

V starodavnem Rimu so najeti vojaki prejeli plače in ne denar. Angleži so verjeli, da raztopina natrijevega klorida škropljuje na stvar, preprečuje nesrečo. Bila je sol, ki velja za simbol prijateljstva in gostoljubja. Obstaja nacionalni znak, po katerem se mora, ko je razpršen, pripraviti na neuspeh, se prepirati.

V Kievan Rusu je mater prišel iz solnih jezer Azovskih in Črnih morij. Bilo je tako drago blago, da je bil na mizi vročen samo za ugledne goste.

Obstajajo mesta, ki so se pojavila na mestih ekstrakcije natrijevega klorida:

• Solikamsk.
• Solvychegodsk.
• Bursol.
• Solikamsk.
• Soligalich.
• Sol-Iletsk.

Zanimivo glede kristalov

Prevedeno iz grščine pomeni besedo "led". Imajo raznoliko obliko, strukturo, velikost. Na primer, velikanski vzorci dosežejo maso več ton. Starodavni ljudje so verjeli, da je mogoče dobiti kristal iz ledu in iz kristala, da dobimo diamante. Imeli so čarobne lastnosti, verjeli, da kristali, ki so ozdravljeni zaradi smrtonosnih bolezni, vplivajo na usodo in življenje človeka.

Obstajajo posebne oblike kristalov: veje, perje, iglice, drevesa, rože. Na primer, pozimi lahko prinesete vzorce na okna. Ljudje so se naučili rasti umetnih rubinov. Kamni so potrebni za industrijo nakita, pa tudi za izdelavo natančnih urnih ur.

Praksa

Rastoči kristali namizne soli ne vključujejo posebnih kemikalij. V vsaki hiši je sol, ki se uporablja za hrano. Kristali te kemične spojine so prozorne, brezbarvne kocke. Postopek za gojenje iz kristalov namiznih soli je bil razdeljen na več stopenj:

• Sol raztopimo v topli vodi. Postopek se je nadaljeval do takrat, ko je snov prenehala raztapljati (nasičeno raztopino).
• Pripravljena zmes vlije v drugo posodo, v kateri se lahko gojijo končni kristali. Da prepreka ne moti kristalizacijskega postopka, predhodno izvedemo filtracijo raztopine skozi prtiček ali toaletni papir.
• Na nit, ki se spusti v pripravljeno raztopino, je pritrjen majhen prodent.
• Posoda je prekrita z metalizirano folijo, da se izogne ​​poškodbam in prahu.

Pomembne točke

Za pridobitev velikih in lepih kristalov je nezaželeno, da bi prodali kamenček brez veliko potrebe.

V nasičeni raztopini ne sme priti do ostankov, saj bo to povzročilo zmanjšanje hitrosti kristalizacije, negativno vplivalo na velikost nastalih delcev.

Ne uporabljajte barv v procesu naraščajočih kristalov, saj to ne bo zgolj razvajalo same rešitve, ampak tudi negativno vpliva na končni rezultat.

Sodeč po pregledih se prvi kristali na nitkih oblikujejo 2-3 dni po začetku preizkusa. Postopoma povečujejo velikost, rastejo drug na drugega. Na koncu se oblikuje precej velik prozoren kristal natrijevega klorida.

Gojenje kristalov bakrovega sulfata

Za pridobitev čudovitih delcev bakrovega sulfata lahko v strojni trgovini kupite bakrov sulfat v prahu. Ta snov se uporablja v kmetijstvu za boj proti škodljivim mikroorganizmom, ki uničujejo rastlinske in sadne kulture.

Ne smemo pozabiti, da je bakrov sulfat aktivna kemična spojina. To je strupeno! Po procesu raztapljanja prahu je potrebno roke umiti, pa tudi pri obdelavi s kristali bakrovega sulfata.

Najprej morate pripraviti nasičeno raztopino te soli. V ta namen se prašek raztopi v vroči vodi, dokler se postopek raztapljanja ne ustavi. Nato je na navoj pritrjen majhen prodnik, ki je v posodi zmešan z raztopino bakrovega sulfata, tako da se ne dotika dna. Posoda se pusti odprta dlje časa, ohranja se sobna temperatura. Da bi se izognili vdoru drobirja in prahu, lahko posodo prekrijete z živilsko folijo.

Med izhlapevanjem se na površini raztopine pojavi skorja, ki se postopoma vrti v modre sijoče kristale. Po 3-4 dneh je "seme" poraščeno z modrimi kristali, ki spominjajo na dragih kamnov. Po treh tednih lahko dobite velik kristal bakrovega sulfata.

Po želji si lahko sami oblečete s pripravljenim kompletom mladega kemika, ki je namenjen za pridelavo različnih kristalov.

Kot snov se uporablja amonijev dihidrogenfosfat, v katerega se dodaja praškasto barvilo za živila. Tudi v nizu imajo kamni, potrebne za "seme" v plastični posodi s pokrovom in merjenje oddelkov za rast, pinceto, povečevalno steklo, za mešanje veslo.

Za preskus se izmeri 40 ml vroče vode, nato se zmes vlije in raztopi v vodi z mešanjem s lopatico. Glavna skala se razprši po dnu posode, raztopina se vlije v posodo. Nahaja se na svetlem mestu, na primer na okenski polici. Ko voda izhlapi, se v vsebniku pojavi kristal soli igle. Po 2-3 tednih voda popolnoma izhlapi, lahko opazujete velike kristale amonijeve soli.

Na koncu

Pri izvajanju raziskovalnega dela o predlaganem algoritmu lahko računate na izvajanje naloge. Kristali, pridelani doma, so precej veliki.

V samostojnih eksperimentih lahko mladi kemik pripravi naslednje zaključke:

• primerjati proces rasti kristalov v različnih kemikalijah;
• analizirati razlike v barvi, velikosti, obliki rastočih kristalov;
• delci lahko rastejo z odstranjevanjem plevela, znebiti neželenih rastlin;
• proces kristalne rasti poteka, ko voda izhlapi;
• temperaturni indeks vpliva na njihovo obliko in velikost.

Sodeč po pregledih so kristali precej kapricični, potrebujejo skrben odnos do njih, popolno spoštovanje temperaturnega režima, zaporedje akcij, uporaba "semena". Če imate potrpežljivo, skrbno in skrbno stališče do tega projekta, je mogoče sami razviti v domačih kristalih nenavadne oblike, barve in velikosti.

Ne smemo pozabiti, da človek potrebuje kristalne snovi za proizvodnjo strojnih orodij, gradnjo hiš, gospodinjskih namenov.

V kopenski notranjosti so kamni takšne idealne oblike, kot da bi jih nekdo poliral, poliral in jih kakovostno izrezal.

Vsak od nas je bil presenečen, da je upošteval brezhibne snežinke, majhne zrnce peska na obrežju reke, občudoval dragocene in poludrago kamenje.

Težko je verjeti, da je bila narava brez človekovega vmešavanja, ki je ustvarila te kristalne snovi.

Za vlili kognitivno zanimanje anorganske kemije, razvoju delovnih sposobnosti oblikovanja in raziskav, priprava mlajše generacije za prihodnje izbire stroke, eksperimenti, povezane z gojenjem doma kristalno bakrov sulfat, natrijev klorid, lahko šteje idealno možnost. V praksi se študenti seznanijo s teoretičnim materialov, spretnosti, eksperimentiranje, študij osnovnih varnostnih pravil.