Är det möjligt att odla kristaller hemma? Låt oss tillsammans försöka hitta svaret på den här frågan, för att föreslå metoder för att genomföra detta experiment.
Vi vet mycket väl att kristaller av olika former och storlekar kan hittas i naturen. På vintern dekorerar snöflingor fönster, trädgrenar. Vissa av kristallerna är avfallsprodukter från vissa organismer.
Intro
Till exempel är tillväxten av kristaller typisk för blötdjur som faller in i skalet. Efter 5-10 år bildas en vacker pärla i den, unik i sitt utseende och unika briljans.
Safirer, rubiner, diamanter och andra ädelstenar kan betraktas som kristaller. Vikten av naturliga kristaller inom industri, vetenskap, elektronik, optik är stor.
Att odla kristaller hemma är en rolig aktivitet för nybörjare kemister. Det är säkert, så det passar även för grundskoleelever.
Genom noggranna förberedelser, noggrant utförandeexperiment, bildandet och utvecklingen av färdigheterna för att sätta upp experiment äger rum.
Det är viktigt att börja odla kristaller efter idéer om materiens aggregerade tillstånd, sätt att kontrollera processen för kristalltillväxt.
Om kristalliseringen fortsätter i en låg hastighet kan du räkna med att få en stor kristall. Genom att öka hastigheten på processen kan man förvänta sig att få polykristallina små kristaller.
Viktig information
The Crystal Growing Project kan startas med teoretiska termer och koncept. Kristaller är materiens fasta tillstånd. Det kännetecknas av en viss form, antalet ansikten förknippade med detaljerna i arrangemanget av atomer. Kristaller av samma ämne har alltid samma form, men skillnader i storlek är tillåtna.
Växande kristaller är associerat med en förändring i lösningens termodynamiska parametrar, lösningens övergång till ett fast aggregationstillstånd.
I naturen finns det många olika ämnen som kan bilda kristaller.
Att odla vattenkristaller innebär till exempel att sänka temperaturen. När vatten fryser bildar det snöflingor eller iskristaller. Enligt ett liknande schema utförs bildningen av mineralkristaller under vissa stenbildande processer.
Betydande mängder smälta och heta stenar i jordens inre är minerallösningar.
När du trycker upp dem till ytanjorden sker en långsam avkylning, vilket leder till en övergång till en fast form.
Till exempel innehåller bergsgranit kristaller av mineraler: fältspat, kvarts, glimmer. För miljontals år sedan fanns granit som en smält massa av mineraler. I vår tid finns det olika smälta bergarter i jordskorpan, vars gradvisa avkylning bildas olika typer av kristaller.
Metoder för att växa kristaller varierar och beror på ämnets kemiska struktur, temperatur, användningen av ytterligare komponenter.
Processdetaljer
Processen kan delas upp i flera separata punkter:
- naturligt, förknippat med utbildning i naturen;
- artificiell.
Det andra alternativet är efterfrågat i följande fall:
- för vetenskapliga och tekniska ändamål;
- när man utför extracurricular, praktiskt, experimentellt arbete;
- slumpmässig kristallbildning.
Hur kan kristalltillväxt ske i det senare fallet? Kemin betraktar denna variant av kristallisation som ett oavsiktligt resultat av experimentet, där det i detta fall inte fanns någon kontroll från forskarens sida. Spontan kristallisation observeras i närvaro av ytterligare fysikaliska eller kemiska processer: avdunstning av lösningsmedlet, oxidation av komponenterna i lösningen.
Fysiska och kemiska egenskaper
Växande kristallerfrån s alt förklaras av ämnets löslighet i lösningsmedel, åtföljd av förstörelsen av kristallstrukturen. Värmen som krävs för en sådan process tas från miljön. Till exempel, vid upplösning av ammoniumtiocyanat NH4SCN och kaliumjodid, kan temperaturförändringen kännas genom direktkontakt med provröret.
Att odla kristaller från s alt hemma är också förknippat med diffusion. Om man till exempel tar flera kristaller av kaliumpermanganat (kaliumpermanganat) och löser dem i vatten kan man observera hur rosa virvlar bildas över cylinderns volym. Med kraftig omrörning får hela lösningen en enhetlig rosa färg. Om den är frusen kan du räkna med att få vackra kristaller av kaliumpermanganat.
Att odla kristaller för barn övervägs bäst på natriumklorid, kopparsulfat (2).
Viktiga aspekter
När man väljer material för experimentellt arbete är det viktigt att ta hänsyn till vissa fakta:
- Urgångsmaterialet får inte vara giftigt. Till exempel tillåter inte projektet "Growing crystals at home" för barn användning av kaliumcyanid, natriumsulfat, eftersom hydrolysen av sådana s alter frigör giftiga föreningar som kan orsaka förgiftning.
- De valda ämnena måste ge stabila resultat. Till exempel, natriumsulfatkristaller, järn-ammonium och krom-kalium alun, mangans alter, med förlust av fukt, förvandlas till obeskrivliga pulver, och därföringår inte i kristallodlingssatsen.
- Acceptabel kostnad och tillgänglighet för utvalda reagenser. Hur kan kristaller odlas? Kit för barn inkluderar tillgängliga komponenter samt detaljerade instruktioner för att utföra praktiskt arbete.
- Användning av stabila ämnen. Valet av ämnen som genomgår reversibel hydrolys rekommenderas inte. Således kommer ammoniums alter, som är mycket hygroskopiska, att reagera med vatten, vilket gör att det blir svårt att förvänta sig att uppnå det önskade resultatet.
Vad mer bör en ung alkemist veta? Att växa kristaller innebär en viss sekvens av åtgärder (algoritm). Endast om alla krav och stadier i arbetet är uppfyllda kan du räkna med att få önskat resultat.
Förvara kristaller helst i kylskåpet så att de inte förstörs. Det finns vissa ämnen som kan existera i en stabil kristallin form under en ganska lång tidsperiod.
Till exempel är det bästa alternativet för skolbarn att odla kristaller från kopparsulfat, s alt. Dessa komponenter finns tillgängliga i en prisklass, lämpliga för deras kemisk-fysikaliska, biologiska egenskaper.
Med ytterligare beläggning av de resulterande kristallerna med en färglös lack, kan du avsevärt förlänga deras "livslängd".
Utrustning krävs
Hur odlar man kristaller? Set för barn inkluderar kemiska glasvaror: värmebeständiga glas,filterpapper, tratt, glasstav, reagens.
Om experimentet utförs hemma kan toalettpapper (servetter) användas istället för filterpapper, och en gammal kastrull placerad på en elektrisk spis kan spela rollen som ett vattenbad.
Ett alternativ till en riktig kemikalietratt är halsen på en gammal plastflaska.
Vad mer är viktigt att tänka på när man gör ett experiment med kristallodling? Förutom direkt odling är det viktigt att förvärva färdigheter för att bevara resultatet av experimentella aktiviteter.
Utbildnings alternativ
Det finns tre olika alternativ för kristallbildning:
- från smältan;
- från lösning;
- från gasfasen.
Som ett exempel på kristallisation från ett smält tillstånd kan vi notera utseendet av is från vatten, såväl som bildandet av vulkaniska stenar.
Att växa kristaller från vitriol är ett typiskt exempel på övergången från en flytande fas till ett fast aggregationstillstånd.
I fallet med kylning av en ånga eller gas, på grund av elektriska attraktionskrafter, observeras associationen av atomer eller molekyler till ett kristallint tillstånd. Bland de vanligaste alternativen för konstgjord produktion av enkristaller, som kan utföras av grundskoleelever, pekar vi ut odlingen av kristaller från kopparsulfat. Processens komplexitet ligger i den obetydliga hastigheten på dess flöde.
Ett exempel på studentprojekt
Ämnets relevans är att det gavsdetaljerade instruktioner för att odla kristaller, såväl som specifika resultat.
Projektets hypotes: vackra och unika kristaller kan odlas hemma.
Målet med projektet: odla s altkristaller på egen hand.
Projektmål:
- analysera teoretisk information om forskningsfrågan;
- avslöja värdet av s alt för människors liv;
- odla s altkristaller med dina egna händer;
- förklara villkoren för bildandet av kristaller;
- utvärdera de resultat som erhållits under praktiska aktiviteter.
Historisk bakgrund
Natriumklorid är en vanlig livsmedelsprodukt. I naturen förekommer denna förening som mineralet halit, även kallat "stens alt". Natriumklorid finns i betydande mängder i havsvatten. Denna förening hittades i jordens tarmar, vid flodstränderna, i bergen.
Utan en viss mängd bordss alt börjar många levande organismer s altsvält. Rovdjur kompenserar för bristen på natriumklorid med kött och blod från rovdjur, växtätare slickar s alta jordar.
10-15 gram s alt per dag räcker för en person (inte mer än 1 matsked), ett överskott av denna kemikalie leder till njursjukdomar. I gamla tider användes s alt för att göra mynt, för 5 brickor s alt kunde man köpa en slav.
I det antika Rom betalades inhyrda soldater med s alt, inte pengar. Britterna trodde att en lösning av natriumklorid,stänkte på en sak, förhindrar olycka. Det var s alt som ansågs vara en symbol för vänskap och gästfrihet. Det finns ett populärt tecken, enligt vilket, när det är spritt, måste du förbereda dig för misslyckande, ett gräl.
I Kievan Rus kom ämnet från s altsjöarna i Azovska och Svarta havet. Det var en så dyr vara att den endast serverades för ädla gäster.
Det finns städer som dök upp på de platser där natriumklorid bröts:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Intressant om kristaller
Ordet betyder "is" på grekiska. De har en mängd olika former, strukturer, storlekar. Till exempel når jätteprover en massa på flera ton. Forntida människor trodde att kristall kunde erhållas från is, och diamanter kunde erhållas från kristall. De var utrustade med magiska egenskaper, de trodde att kristaller läker från dödliga sjukdomar, påverkar en persons öde och liv.
Det finns speciella former av kristaller: grenar, fjädrar, barr, träd, blommor. Ett exempel är mönstren på fönstren vintertid. Människor har lärt sig att odla rubiner på konstgjord väg. Stenar behövs för smyckesindustrin, såväl som för tillverkning av precisionsurverk.
Öva
Att odla s altkristaller involverar inga speciella kemikalier. Varje hem har s alt till maten. Kristallerna av denna kemiska förening ärgenomskinliga färglösa kuber. Proceduren för att odla s altkristaller var uppdelad i flera steg:
- Lösa s alt i varmt vatten. Processen fortsatte tills ett sådant ögonblick kom, tills ämnet upphörde att lösas upp (mättad lösning).
- Den beredda blandningen hälls i en annan behållare, i vilken de slutliga kristallerna kan odlas. För att flisorna inte ska störa kristalliseringsprocessen, filtreras lösningen först genom en servett eller toalettpapper.
- En liten sten knyts till en tråd som sänks ner i den förberedda lösningen.
- Behållaren är täckt med metalliserad folie för att förhindra att skräp och damm kommer in i det.
Viktiga poäng
För att få stora och vackra kristaller är det inte önskvärt att dra ut en sten utan särskilt behov.
Skräp bör inte komma in i den mättade lösningen, eftersom detta kommer att leda till en minskning av kristallisationshastigheten och kommer att negativt påverka storleken på de bildade partiklarna.
Använd inte färgämnen när du odlar kristaller, eftersom detta inte bara kommer att förstöra själva lösningen, utan också påverka det slutliga resultatet negativt.
Att döma av recensionerna bildas de första kristallerna på tråden 2-3 dagar efter experimentets start. Gradvis ökar de i storlek, växer ovanpå varandra. Så småningom bildas en ganska stor genomskinlig kristall av natriumklorid.
Odling av kopparsulfatkristaller
För att få vackra sulfatpartiklarkoppar kan köpas i järnaffären kopparsulfatpulver. Detta ämne används i jordbruket för att bekämpa skadliga mikroorganismer som förstör grönsaks- och fruktgrödor.
Man måste komma ihåg att kopparsulfat är en aktiv kemisk förening. Det är giftigt! Det är nödvändigt att tvätta händerna efter processen att lösa upp pulvret, såväl som när man arbetar med kopparsulfatkristaller.
Först måste du förbereda en mättad lösning av detta s alt. För att göra detta löses pulvret i varmt vatten tills upplösningsprocessen stannar. Därefter fästs en liten sten (frö) på tråden, den hängs upp i en behållare med en lösning av kopparsulfat så att den inte vidrör botten. Kärlet lämnas öppet under lång tid, rumstemperaturen bibehålls. För att förhindra att skräp och damm kommer in i behållaren kan behållaren täckas med matfolie.
Under avdunstning kommer en skorpa att uppstå på ytan av lösningen, som gradvis förvandlas till blå glänsande kristaller. Efter 3-4 dagar är "fröet" övervuxet med blå kristaller som liknar ädelstenar. Efter tre veckor kan du få en stor kristall av kopparsulfat.
Om du vill kan du beväpna dig med en färdig uppsättning av en ung kemist, designad för att odla en mängd olika kristaller.
Ammoniumdivätefosfat används som ett ämne, till vilket pulveriserad livsmedelsfärg tillsätts. Också i uppsättningen finns småsten som är nödvändiga för "fröet", en plastbehållare med lock och uppmätta uppdelningar för odling, pincett,förstoringsglas, omrörningspaddel.
För experimentet mäts 40 ml varmt vatten, sedan hälls blandningen, den löses i vatten under omrörning med en spatel. Huvudstenen är spridd längs botten av behållaren, lösningen hälls i behållaren. Den placeras på en ljus plats, till exempel på en fönsterbräda. När vattnet avdunstar uppstår nålformade s altkristaller i behållaren. Efter 2-3 veckor kommer vattnet att avdunsta helt, du kan se stora kristaller av ammoniums alt.
Avslutningsvis
När man utför forskningsarbete enligt den algoritm som föreslagits tidigare kan man räkna med genomförandet av uppgiften. Kristaller som odlas hemma är ganska stora.
Under oberoende experiment kan en ung kemist dra följande slutsatser:
- jämför kristalltillväxtprocessen för olika kemikalier;
- analysera skillnader i färg, storlek, form på odlade kristaller;
- partiklar kan växa när man tar bort ogräs, blir av med oönskade utväxter;
- processen för kristalltillväxt utförs när vatten avdunstar;
- deras form och storlek påverkas av temperaturen.
Att döma av recensionerna är kristallerna ganska nyckfulla, de måste behandlas med försiktighet, full överensstämmelse med temperaturregimen, sekvensen av åtgärder, användningen av "frö". Om du har tålamod, behandla detta projekt noggrant och noggrant, det är fullt möjligt att odla kristaller med ovanlig form, färg, storlek hemma på egen hand.
Vi får inte glömma att kristallina ämnen behövs av en person för tillverkning av verktygsmaskiner, byggande av hus, hushållsändamål.
I jordens tarmar finns det stenar med en sådan idealisk form, som om någon hade polerat, polerat, klippt dem med hög kvalitet.
Var och en av oss tittade med förvåning på de felfria snöflingorna, små sandkorn på flodstranden, beundrade ädelstenar och halvädelstenar.
Det är svårt att tro att det var naturen, utan mänsklig inblandning, som skapade dessa kristallina ämnen.
Under praktiska aktiviteter får eleverna bekanta sig med teoretiskt material, färdigheter i experimentella aktiviteter, studera de grundläggande säkerhetsreglerna.
