Може ли да се отглеждат кристали у дома? Нека се опитаме заедно да намерим отговора на този въпрос, да предложим методи за провеждане на този експеримент.
Ние знаем отлично, че в природата могат да се намерят кристали с различни форми и размери. През зимата снежинките украсяват прозорци, клони на дървета. Някои от кристалите са отпадни продукти на определени организми.
Въведение
Например, растежът на кристалите е типичен за мекотелите, които попадат в черупката. След 5-10 години в него се образува красива перла, уникална по външния си вид и неповторим блясък.
Сапфири, рубини, диаманти и други скъпоценни камъни могат да се считат за кристали. Значението на естествените кристали в индустрията, науката, електрониката, оптиката е голямо.
Отглеждането на кристали у дома е забавно занимание за начинаещи химици. Безопасно е, така че е подходящо дори за ученици от начално училище.
Чрез щателна подготовка, щателно изпълнениеексперимент, се осъществява формирането и развитието на уменията за поставяне на експерименти.
Важно е да започнете да отглеждате кристали след идеи за агрегатните състояния на материята, начини за контролиране на процеса на растеж на кристалите.
Ако кристализацията протича с ниска скорост, можете да разчитате, че ще получите голям кристал. Чрез увеличаване на скоростта на процеса може да се очаква да се получат поликристални малки кристали.
Важна информация
Проектът за отглеждане на кристали може да започне с теоретични термини и концепции. Кристалите са твърдото състояние на материята. Характеризира се с определена форма, броят на лицата, свързан със спецификата на подреждането на атомите. Кристалите от едно и също вещество винаги имат една и съща форма, но са разрешени разлики в размера.
Увеличаването на кристалите е свързано с промяна в термодинамичните параметри на разтвора, преминаването на разтвора в твърдо агрегатно състояние.
В природата има много различни вещества, които могат да образуват кристали.
Например, отглеждането на водни кристали включва понижаване на температурата. Когато водата замръзва, тя образува снежинки или ледени кристали. По подобна схема образуването на минерални кристали се извършва при определени скалообразуващи процеси.
Значителни количества разтопени и горещи скали в земните недра са минерални разтвори.
Когато ги избутате на повърхносттаземята, настъпва бавно охлаждане, което води до преход към твърда форма.
Например планинският гранит съдържа кристали от минерали: фелдшпат, кварц, слюда. Преди милиони години гранитът е съществувал като разтопена маса от минерали. В наше време в земната кора има различни разтопени скали, с постепенното охлаждане на които се образуват различни видове кристали.
Методите за отглеждане на кристали варират и зависят от химическата структура на веществото, температурата, използването на допълнителни компоненти.
Специфика на процеса
Процесът може да бъде разделен на няколко отделни точки:
- естествено, свързано с образование сред природата;
- изкуствен.
Вторият вариант е търсен в следните случаи:
- за научни и технически цели;
- при провеждане на извънкласна, практическа, експериментална работа;
- случайно образуване на кристали.
Как може да се осъществи растеж на кристали в последния случай? Химията разглежда този вариант на кристализация като непреднамерен резултат от експеримента, в който в този случай няма контрол от страна на изследователя. Спонтанна кристализация се наблюдава при наличие на допълнителни физични или химични процеси: изпаряване на разтворителя, окисляване на компонентите на разтвора.
Физични и химични характеристики
Растящи кристалиот сол се обяснява с разтворимостта на веществото в разтворители, придружена от разрушаване на кристалната структура. Топлината, необходима за такъв процес, се взема от околната среда. Например, в случай на разтваряне на амониев тиоцианат NH4SCN и калиев йодид, промяната на температурата може да се усети чрез директен контакт с епруветката.
Също така, отглеждането на кристали от сол у дома е свързано с дифузия. Например, като вземете няколко кристала калиев перманганат (калиев перманганат) и ги разтворите във вода, можете да наблюдавате как се образуват розови завихряния върху обема на цилиндъра. При енергично разбъркване целият разтвор придобива равномерен розов цвят. Ако е замразен, можете да разчитате, че ще получите красиви кристали калиев перманганат.
Отглеждането на кристали за деца е най-добре за натриев хлорид, меден сулфат (2).
Важни аспекти
Когато избирате материал за експериментална работа, важно е да вземете предвид някои факти:
- Изходният материал не трябва да е токсичен. Например проектът "Отглеждане на кристали у дома" за деца не позволява използването на калиев цианид, натриев сулфат, тъй като при хидролизата на такива соли се отделят токсични съединения, които могат да причинят отравяне.
- Избраните вещества трябва да дават стабилни резултати. Например, кристали натриев сулфат, желязо-амониев и хром-калиев стипца, манганови соли при загуба на влага се превръщат в невзрачни прахове и следователно тене са включени в комплекта за отглеждане на кристали.
- Приемлива цена и наличност на избрани реагенти. Как могат да се отглеждат кристали? Комплектите за деца включват достъпни компоненти, както и подробни инструкции за практическа работа.
- Използване на стабилни вещества. Не се препоръчва изборът на вещества, подложени на обратима хидролиза. По този начин амониеви соли, които са силно хигроскопични, ще реагират с вода, в резултат на което ще бъде трудно да се очаква да се получи желаният резултат.
Какво друго трябва да знае един млад алхимик? Отглеждането на кристали включва определена последователност от действия (алгоритъм). Само ако всички изисквания и етапи на работа са изпълнени, можете да разчитате на получаване на желания резултат.
Съхранявайте кристалите за предпочитане в хладилник, за да не провокирате унищожаването им. Има някои вещества, които могат да съществуват в стабилна кристална форма за доста дълъг период от време.
Например, най-добрият вариант за учениците е да отглеждат кристали от меден сулфат, сол. Тези компоненти се предлагат в ценови диапазон, подходящи за техните химико-физични, биологични характеристики.
С допълнително покритие на получените кристали с безцветен лак можете значително да удължите техния "живот".
Изисква се оборудване
Как да отглеждам кристали? Комплектите за деца включват химически стъклени съдове: термоустойчиви очила,филтърна хартия, фуния, стъклена пръчка, реагенти.
Ако експериментът се провежда у дома, вместо филтърна хартия може да се използва тоалетна хартия (салфетки), а ролята на водна баня може да играе стара тенджера, поставена върху електрическа печка.
Алтернатива на истинската химическа фуния е гърлото на стара пластмасова бутилка.
Какво друго е важно да вземете предвид, когато правите експеримент за отглеждане на кристали? В допълнение към директното култивиране е важно да се придобият умения за запазване на резултата от експериментални дейности.
Опции за образование
Има три различни опции за образуване на кристали:
- от стопилката;
- от разтвор;
- от газовата фаза.
Като пример за кристализация от разтопено състояние можем да отбележим появата на лед от водата, както и образуването на вулканични скали.
Отглеждането на кристали от витриол е типичен пример за преход от течна фаза към твърдо агрегатно състояние.
В случай на охлаждане на пара или газ, поради електрически сили на привличане, се наблюдава свързването на атоми или молекули в кристално състояние. Сред най-често срещаните варианти за изкуствено производство на монокристали, които могат да се извършват от ученици в началното училище, отделяме култивирането на кристали от меден сулфат. Сложността на процеса се крие в незначителната скорост на неговия поток.
Пример за студентска работа по проект
Уместността на темата е, че е даденаподробни инструкции за отглеждане на кристали, както и конкретни резултати.
Хипотезата на проекта: красиви и уникални кристали могат да се отглеждат у дома.
Целта на проекта: самостоятелно отглеждане на кристали сол.
Цели на проекта:
- анализирайте теоретична информация по изследователския въпрос;
- разкриване на стойността на солта за човешкия живот;
- отглеждайте кристали сол със собствените си ръце;
- изясняване на условията за образуване на кристали;
- оценете резултатите, получени в хода на практическите дейности.
Историческа справка
Натриевият хлорид е често срещан хранителен продукт. В природата това съединение се среща като минерал халит, наричан още "каменна сол". Натриевият хлорид се намира в значителни количества в морската вода. Това съединение е открито в недрата на земята, по бреговете на реките, в планините.
Без определено количество готварска сол, много живи организми започват солен глад. Хищниците компенсират липсата на натриев хлорид с месото и кръвта на плячката, тревопасните ближат солени почви.
10-15 грама сол на ден са достатъчни за човек (не повече от 1 супена лъжица), излишъкът от този химикал води до бъбречни заболявания. В древни времена солта се е използвала за направата на монети, за 5 плочки сол можете да си купите роб.
В древен Рим наемните войници се плащали със сол, а не с пари. Британците вярваха, че разтвор на натриев хлорид,пръснат върху нещо, предотвратява нещастието. Именно солта се смяташе за символ на приятелство и гостоприемство. Има популярен знак, според който, когато се разпръсне, трябва да се подготвите за провал, кавга.
В Киевска Рус веществото идва от солените езера на Азовско и Черно море. Беше толкова скъпа стока, че се сервира само за благородни гости.
Има градове, които се появиха на местата, където е добиван натриев хлорид:
- Соликамск.
- Солвичегодск.
- Bursol.
- Соликамск.
- Солигалич.
- Сол-Илецк.
Интересно за кристалите
Думата означава "лед" на гръцки. Те имат разнообразие от форми, структури, размери. Например, гигантски проби достигат маса от няколко тона. Древните хора вярвали, че кристалът може да бъде получен от лед, а диамантите могат да бъдат получени от кристал. Те са били надарени с магически свойства, вярвали, че кристалите лекуват от смъртоносни болести, влияят върху съдбата и живота на човек.
Има специални форми на кристали: клони, пера, игли, дървета, цветя. Пример са шарките на прозорците през зимата. Хората са се научили да отглеждат рубини изкуствено. Камъните са необходими за бижутерската индустрия, както и за производството на прецизни часовници.
Упражнение
Отглеждането на солни кристали не включва специални химикали. Във всеки дом има сол за храна. Кристалите на това химично съединение сапрозрачни безцветни кубчета. Процедурата за отглеждане на солни кристали беше разделена на няколко етапа:
- Разтваряне на сол в топла вода. Процесът продължи, докато настъпи такъв момент, докато веществото престане да се разтваря (наситен разтвор).
- Приготвената смес се изсипва в друг съд, в който могат да се отглеждат крайните кристали. За да не се намесват частиците в процеса на кристализация, разтворът първо се филтрира през салфетка или тоалетна хартия.
- На конец се завързва малко камъче, което се спуска в приготвения разтвор.
- Контейнерът е покрит с метализирано фолио, за да се предотврати навлизането на отломки и прах вътре.
Важни точки
За да получите големи и красиви кристали, не е желателно да вадите камъче без специална нужда.
Отломките не трябва да попадат в наситения разтвор, тъй като това ще доведе до намаляване на скоростта на кристализация и ще повлияе негативно на размера на образуваните частици.
Не използвайте багрила при отглеждане на кристали, тъй като това не само ще развали самия разтвор, но и ще повлияе негативно на крайния резултат.
Съдейки по рецензиите, първите кристали на конеца се образуват 2-3 дни след началото на експеримента. Постепенно те се увеличават по размер, растат един върху друг. В крайна сметка се образува доста голям прозрачен кристал от натриев хлорид.
Отглеждане на кристали от меден сулфат
За да получите красиви сулфатни частицимедта може да бъде закупена в железарския магазин меден сулфат на прах. Това вещество се използва в селското стопанство за борба с вредните микроорганизми, които унищожават зеленчуковите и овощните култури.
Трябва да се помни, че медният сулфат е активно химично съединение. Отровно е! Необходимо е да се мият ръцете след процеса на разтваряне на праха, както и при работа с кристали меден сулфат.
Първо трябва да приготвите наситен разтвор на тази сол. За да направите това, прахът се разтваря в гореща вода, докато процесът на разтваряне спре. След това към конеца се прикрепя малко камъче (семена), което се окачва в контейнер с разтвор на меден сулфат, така че да не докосва дъното. Съдът се оставя отворен за дълго време, поддържа се стайна температура. За да се предотврати навлизането на отпадъци и прах вътре, контейнерът може да бъде покрит с хранително фолио.
В хода на изпаряването на повърхността на разтвора ще се появи коричка, която постепенно се превръща в сини лъскави кристали. След 3-4 дни "семето" е обрасло със сини кристали, наподобяващи скъпоценни камъни. След три седмици можете да получите голям кристал меден сулфат.
Ако желаете, можете да се въоръжите с готов комплект от млад химик, предназначен да отглежда различни кристали.
Амониевият дихидрогенфосфат се използва като вещество, към което се добавя прахообразен хранителен оцветител. Също така в комплекта има камъчета, необходими за "семето", пластмасов контейнер с капак и премерени деления за отглеждане, пинсети,лупа, лопатка за разбъркване.
За експеримента се измерват 40 ml гореща вода, след което сместа се излива, разтваря се във вода при разбъркване с шпатула. Основната скала се разпръсква по дъното на контейнера, разтворът се излива в контейнера. Поставя се на светло място, например на перваза на прозореца. Тъй като водата се изпарява, в контейнера се появяват игловидни солни кристали. След 2-3 седмици водата ще се изпари напълно, можете да видите големи кристали амониева сол.
В приключване
При извършване на изследователска работа по алгоритъм, предложен по-рано, може да се разчита на изпълнението на задачата. Кристалите, отгледани у дома, са доста големи.
По време на независими експерименти, млад химик може да направи следните заключения:
- сравнете процеса на растеж на кристали на различни химикали;
- анализирайте разликите в цвета, размера, формата на отглежданите кристали;
- частиците могат да растат при премахване на плевели, като се отърват от нежелани израстъци;
- процесът на растеж на кристалите се извършва при изпаряване на водата;
- формата и размерът им се влияят от температурата.
Съдейки по рецензиите, кристалите са доста капризни, трябва да се третират внимателно, пълно спазване на температурния режим, последователността на действията, използването на "семена". Ако имате търпение, внимателно и внимателно се отнасяйте към този проект, е напълно възможно да отглеждате кристали с необичайна форма, цвят, размер у дома сами.
Не трябва да забравяме, че кристалните вещества са необходими на човек за производството на металорежещи машини, строителство на къщи, битови нужди.
В недрата на земята има камъни с такава идеална форма, сякаш някой ги е полирал, полирал, изрязал с високо качество.
Всеки от нас гледаше с изненада безупречните снежинки, малки песъчинки по брега на реката, възхищаваше се на скъпоценни и полускъпоценни камъни.
Трудно е да се повярва, че природата, без човешка намеса, е създала тези кристални вещества.
В процеса на практическите дейности студентите се запознават с теоретични материали, умения за експериментални дейности, изучават основните правила за безопасност.
