Czy można hodować kryształy w domu? Spróbujmy wspólnie znaleźć odpowiedź na to pytanie, zaproponować metody przeprowadzenia tego eksperymentu.
Doskonale wiemy, że w przyrodzie można znaleźć kryształy o różnych kształtach i rozmiarach. Zimą płatki śniegu ozdabiają okna, gałęzie drzew. Niektóre kryształy są produktami odpadowymi niektórych organizmów.
Wstęp
Na przykład wzrost kryształów jest typowy dla mięczaków, które wpadają do muszli. Po 5-10 latach powstaje w nim piękna perła, niepowtarzalna w swoim wyglądzie i niepowtarzalnym blasku.
Szafiry, rubiny, diamenty i inne kamienie szlachetne można uznać za kryształy. Znaczenie kryształów naturalnych w przemyśle, nauce, elektronice, optyce jest ogromne.
Uprawa kryształów w domu to zabawne zajęcie dla początkujących chemików-badaczy. Jest bezpieczny, dlatego nadaje się nawet dla uczniów szkół podstawowych.
Dzięki skrupulatnemu przygotowaniu, skrupulatnemu wykonaniueksperyment, ma miejsce kształtowanie i rozwijanie umiejętności zakładania eksperymentów.
Ważne jest, aby rozpocząć hodowlę kryształów po pomysłach na temat skupionych stanów materii, sposobów kontrolowania procesu wzrostu kryształów.
Jeśli krystalizacja przebiega powoli, możesz liczyć na uzyskanie dużego kryształu. Zwiększając szybkość procesu, można spodziewać się otrzymania polikrystalicznych małych kryształów.
Ważne informacje
Projekt Crystal Growing można rozpocząć od teoretycznych terminów i koncepcji. Kryształy są stałym stanem materii. Charakteryzuje się określonym kształtem, ilością ścian związanych ze specyfiką ułożenia atomów. Kryształy tej samej substancji mają zawsze ten sam kształt, ale dopuszczalne są różnice w wielkości.
Narastanie kryształów wiąże się ze zmianą parametrów termodynamicznych roztworu, przejściem roztworu w stan skupienia.
W naturze istnieje wiele różnych substancji, które mogą tworzyć kryształy.
Na przykład wzrost kryształów wody wiąże się z obniżeniem temperatury. Gdy woda zamarza, tworzy płatki śniegu lub kryształki lodu. Zgodnie z podobnym schematem tworzenie kryształów mineralnych odbywa się podczas niektórych procesów formowania skał.
Znaczne ilości stopionych i gorących skał we wnętrzu Ziemi to roztwory mineralne.
Gdy wypychasz je na powierzchnięziemi, następuje powolne ochłodzenie, które prowadzi do przejścia do postaci stałej.
Na przykład granit górski zawiera kryształy minerałów: skalenia, kwarcu, miki. Miliony lat temu granit istniał jako stopiona masa minerałów. W naszych czasach w skorupie ziemskiej znajdują się różne stopione skały, z których stopniowe stygnięcie tworzą różnego rodzaju kryształy.
Metody wzrostu kryształów są różne i zależą od budowy chemicznej substancji, temperatury, zastosowania dodatkowych składników.
Szczegóły procesu
Proces można podzielić na kilka oddzielnych punktów:
- naturalny, związany z edukacją w przyrodzie;
- sztuczne.
Druga opcja jest wymagana w następujących przypadkach:
- do celów naukowych i technicznych;
- przy prowadzeniu zajęć pozalekcyjnych, praktycznych, eksperymentalnych;
- losowe tworzenie kryształów.
Jak może nastąpić wzrost kryształów w tym drugim przypadku? Chemia uważa ten wariant krystalizacji za niezamierzony wynik eksperymentu, w którym w tym przypadku nie było kontroli ze strony badacza. Spontaniczna krystalizacja jest obserwowana w obecności dodatkowych procesów fizycznych lub chemicznych: odparowania rozpuszczalnika, utleniania składników roztworu.
Właściwości fizyczne i chemiczne
Uprawa kryształówz soli tłumaczy się rozpuszczalnością substancji w rozpuszczalnikach, której towarzyszy zniszczenie struktury krystalicznej. Ciepło potrzebne do takiego procesu pobierane jest z otoczenia. Na przykład w przypadku rozpuszczenia rodanku amonu NH4SCN i jodku potasu, zmianę temperatury można odczuć poprzez bezpośredni kontakt z probówką.
Ponadto wyhodowanie kryształów z soli w domu wiąże się z dyfuzją. Na przykład, biorąc kilka kryształów nadmanganianu potasu (nadmanganianu potasu) i rozpuszczając je w wodzie, można zaobserwować, jak różowe zawirowania tworzą się na całej objętości cylindra. Przy energicznym mieszaniu cały roztwór nabiera jednolitego różowego koloru. Jeśli jest zamrożony, możesz liczyć na uzyskanie pięknych kryształków nadmanganianu potasu.
Uprawianie kryształów dla dzieci najlepiej rozważyć na chlorku sodu, siarczanie miedzi (2).
Ważne aspekty
Wybierając materiał do pracy eksperymentalnej, należy wziąć pod uwagę pewne fakty:
- Materiał wyjściowy nie może być toksyczny. Na przykład projekt „Growing crystals at home” dla dzieci nie zezwala na stosowanie cyjanku potasu, siarczanu sodu, ponieważ hydroliza takich soli uwalnia toksyczne związki, które mogą powodować zatrucie.
- Wybrane substancje muszą dawać stabilne wyniki. Na przykład kryształy siarczanu sodu, ałun żelazowo-amonowy i chromowo-potasowy, sole manganu, z utratą wilgoci, zamieniają się w nieokreślone proszki, a zatemnie są zawarte w zestawie do uprawy kryształów.
- Dopuszczalny koszt i dostępność wybranych odczynników. Jak można hodować kryształy? Zestawy dla dzieci zawierają dostępne komponenty, a także szczegółowe instrukcje wykonywania praktycznej pracy.
- Stosowanie stabilnych substancji. Nie zaleca się doboru substancji ulegających odwracalnej hydrolizie. Tak więc sole amonowe, które są wysoce higroskopijne, będą reagować z wodą, w wyniku czego trudno będzie oczekiwać uzyskania pożądanego rezultatu.
Co jeszcze powinien wiedzieć młody alchemik? Rosnące kryształy obejmują pewną sekwencję działań (algorytm). Dopiero po spełnieniu wszystkich wymagań i etapów pracy możesz liczyć na uzyskanie pożądanego rezultatu.
Przechowuj kryształy najlepiej w lodówce, aby nie spowodować ich zniszczenia. Istnieje kilka substancji, które są w stanie istnieć w stabilnej postaci krystalicznej przez dość długi czas.
Na przykład najlepszą opcją dla uczniów jest hodowanie kryształów z siarczanu miedzi, soli. Składniki te są dostępne w przedziale cenowym odpowiednim dla ich właściwości chemiczno-fizycznych, biologicznych.
Dzięki dodatkowej powłoce powstałych kryształów bezbarwnym lakierem można znacznie wydłużyć ich „żywotność”.
Wymagany sprzęt
Jak hodować kryształy? Zestawy dla dzieci zawierają szkło chemiczne: okulary żaroodporne,bibuła filtracyjna, lejek, szklany pręt, odczynniki.
Jeśli eksperyment jest przeprowadzany w domu, zamiast bibuły filtracyjnej można użyć papieru toaletowego (serwetek), a stary garnek umieszczony na kuchence elektrycznej może pełnić rolę kąpieli wodnej.
Alternatywą dla prawdziwego chemicznego lejka jest szyjka starej plastikowej butelki.
Co jeszcze należy wziąć pod uwagę podczas eksperymentu z hodowlą kryształów? Oprócz uprawy bezpośredniej ważne jest nabycie umiejętności zachowania wyników działań eksperymentalnych.
Opcje edukacyjne
Istnieją trzy różne opcje tworzenia kryształów:
- z wytopu;
- z rozwiązania;
- z fazy gazowej.
Jako przykład krystalizacji ze stanu stopionego możemy zauważyć pojawienie się lodu z wody, a także powstawanie skał wulkanicznych.
Narastanie kryształów z witriolu jest typowym przykładem przejścia z fazy ciekłej w stan skupienia w stanie stałym.
W przypadku schładzania pary lub gazu, z powodu elektrycznych sił przyciągania, obserwuje się asocjację atomów lub cząsteczek w stan krystaliczny. Wśród najczęstszych opcji sztucznej produkcji monokryształów, którą mogą prowadzić uczniowie szkół podstawowych, wyróżniamy hodowlę kryształów z siarczanu miedzi. Złożoność procesu polega na znikomej szybkości jego przepływu.
Przykład pracy nad projektem studenckim
Istotność tematu polega na tym, że został on podanyszczegółowe instrukcje dotyczące hodowania kryształów, a także konkretne wyniki.
Hipoteza projektu: piękne i niepowtarzalne kryształy można hodować w domu.
Cel projektu: samodzielna hodowla kryształów soli.
Cele projektu:
- analizuj informacje teoretyczne dotyczące pytania badawczego;
- ujawnij wartość soli dla ludzkiego życia;
- wyhoduj kryształy soli własnymi rękami;
- wyjaśnij warunki powstawania kryształów;
- oceniaj wyniki uzyskane w trakcie zajęć praktycznych.
Tło historyczne
Chlorek sodu jest powszechnym produktem spożywczym. W naturze związek ten występuje jako mineralny halit, określany również jako „sól kamienna”. Chlorek sodu znajduje się w znacznych ilościach w wodzie morskiej. Związek ten został znaleziony we wnętrzu ziemi, na brzegach rzek, w górach.
Bez pewnej ilości soli kuchennej wiele żywych organizmów zaczyna głód soli. Drapieżniki rekompensują brak chlorku sodu mięsem i krwią ofiary, roślinożercy liżą słone gleby.
10-15 gram soli dziennie wystarczy na osobę (nie więcej niż 1 łyżka stołowa), nadmiar tej substancji chemicznej prowadzi do chorób nerek. W starożytności do wyrobu monet używano soli, za 5 płytek soli można było kupić niewolnika.
W starożytnym Rzymie najemnym żołnierzom płacono solą, a nie pieniędzmi. Brytyjczycy wierzyli, że roztwór chlorku sodu,ochlapane na rzecz zapobiega nieszczęściu. To właśnie sól była uważana za symbol przyjaźni i gościnności. Istnieje popularny znak, zgodnie z którym, gdy jest rozproszony, trzeba przygotować się na porażkę, kłótnię.
Na Rusi Kijowskiej substancja pochodziła ze słonych jezior Morza Azowskiego i Morza Czarnego. Był to towar tak drogi, że serwowano go tylko szlachetnym gościom.
Istnieją miasta, które pojawiły się w miejscach wydobycia chlorku sodu:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Kursola.
- Solikamsk.
- Soligalicz.
- Sol-Ileck.
Ciekawe o kryształach
Słowo to po grecku oznacza „lód”. Mają różnorodne kształty, struktury, rozmiary. Na przykład gigantyczne próbki osiągają masę kilku ton. Starożytni wierzyli, że kryształ można uzyskać z lodu, a diamenty z kryształu. Byli obdarzeni magicznymi właściwościami, wierzyli, że kryształy leczą śmiertelne choroby, wpływają na losy i życie człowieka.
Istnieją specjalne formy kryształów: gałęzie, pióra, igły, drzewa, kwiaty. Przykładem są wzory na oknach zimą. Ludzie nauczyli się sztucznie hodować rubiny. Kamienie są potrzebne w przemyśle jubilerskim, a także w produkcji precyzyjnych mechanizmów zegarkowych.
Praktyka
Do wzrostu kryształów soli nie są potrzebne żadne specjalne chemikalia. Każdy dom ma sól do jedzenia. Kryształy tego związku chemicznego sąprzezroczyste bezbarwne kostki. Procedura hodowli kryształów soli została podzielona na kilka etapów:
- Rozpuszczanie soli w ciepłej wodzie. Proces trwał aż do takiego momentu, aż substancja przestała się rozpuszczać (roztwór nasycony).
- Przygotowaną mieszaninę przelewa się do innego pojemnika, w którym można wyhodować kryształy końcowe. Aby drobiny nie zakłócały procesu krystalizacji, roztwór jest najpierw filtrowany przez serwetkę lub papier toaletowy.
- Mały kamyk jest przywiązany do nitki, która jest opuszczana do przygotowanego roztworu.
- Pojemnik jest pokryty metaliczną folią, która zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń i kurzu do środka.
Ważne punkty
Aby uzyskać duże i piękne kryształy, niepożądane jest wyciąganie kamyka bez specjalnej potrzeby.
Odpadki nie powinny dostać się do nasyconego roztworu, ponieważ doprowadzi to do zmniejszenia szybkości krystalizacji i wpłynie negatywnie na wielkość utworzonych cząstek.
Nie używaj barwników podczas uprawy kryształów, ponieważ nie tylko zepsuje to sam roztwór, ale również negatywnie wpłynie na końcowy wynik.
Sądząc po recenzjach, pierwsze kryształki na nitce powstają 2-3 dni po rozpoczęciu eksperymentu. Stopniowo powiększają się, rosną jeden na drugim. W końcu powstaje dość duży przezroczysty kryształ chlorku sodu.
Uprawa kryształów siarczanu miedzi
Aby uzyskać piękne cząsteczki siarczanumiedź można kupić w sklepie ze sprzętem proszek siarczanu miedzi. Substancja ta jest stosowana w rolnictwie do zwalczania szkodliwych mikroorganizmów niszczących uprawy warzyw i owoców.
Należy pamiętać, że siarczan miedzi jest aktywnym związkiem chemicznym. To trujące! Konieczne jest mycie rąk po procesie rozpuszczania proszku, a także podczas pracy z kryształami siarczanu miedzi.
Najpierw musisz przygotować nasycony roztwór tej soli. W tym celu proszek rozpuszcza się w gorącej wodzie, aż do zatrzymania procesu rozpuszczania. Następnie do nici przyczepia się mały kamyk (ziarno), zawiesza się go w pojemniku z roztworem siarczanu miedzi, aby nie dotykał dna. Naczynie pozostawia się otwarte przez długi czas, utrzymuje się temperaturę pokojową. Aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń i kurzu do środka, pojemnik można przykryć folią spożywczą.
W trakcie parowania na powierzchni roztworu pojawi się skorupa, stopniowo zmieniająca się w niebieskie błyszczące kryształy. Po 3-4 dniach „ziarno” porastają niebieskie kryształy przypominające kamienie szlachetne. Po trzech tygodniach możesz uzyskać duży kryształ siarczanu miedzi.
Jeśli chcesz, możesz uzbroić się w gotowy zestaw młodego chemika, przeznaczony do hodowli różnych kryształów.
Dwuwodorofosforan amonu jest używany jako substancja, do której dodaje się barwnik spożywczy w proszku. Również w zestawie kamyki niezbędne do „ziarna”, plastikowy pojemnik z pokrywką i odmierzonymi przegrodami do uprawy, pęseta,szkło powiększające, mieszadło.
Do eksperymentu odmierza się 40 ml gorącej wody, następnie mieszaninę wlewa się, rozpuszcza w wodzie mieszając szpatułką. Główny kamień jest rozsypany na dnie pojemnika, roztwór wlewa się do pojemnika. Umieszcza się go w jasnym miejscu, na przykład na parapecie. Gdy woda wyparowuje, w pojemniku pojawiają się kryształki soli w kształcie igieł. Po 2-3 tygodniach woda całkowicie wyparuje, widać duże kryształy soli amonowej.
Zamykanie
Prowadząc prace badawcze według zaproponowanego wcześniej algorytmu, można liczyć na realizację zadania. Kryształy hodowane w domu są dość duże.
Podczas niezależnych eksperymentów młody chemik może wyciągnąć następujące wnioski:
- porównaj proces wzrostu kryształów różnych chemikaliów;
- analizuj różnice w kolorze, rozmiarze, kształcie wyrosłych kryształów;
- cząsteczki mogą rosnąć podczas usuwania chwastów, pozbywając się niechcianych narośli;
- proces wzrostu kryształów odbywa się wraz z parowaniem wody;
- na ich kształt i rozmiar ma wpływ temperatura.
Sądząc po recenzjach, kryształy są dość kapryśne, należy je traktować ostrożnie, pełne przestrzeganie reżimu temperaturowego, kolejności działań, stosowanie „nasiona”. Jeśli masz cierpliwość, ostrożnie i ostrożnie potraktuj ten projekt, całkiem możliwe jest samodzielne wyhodowanie kryształów o nietypowym kształcie, kolorze, rozmiarze w domu.
Nie wolno nam zapominać, że substancje krystaliczne są potrzebne człowiekowi do produkcji obrabiarek, budowy domów, do celów domowych.
We wnętrzu ziemi znajdują się kamienie o tak idealnym kształcie, jakby ktoś je wypolerował, wypolerował, pociął z wysoką jakością.
Każdy z nas ze zdziwieniem patrzył na nieskazitelne płatki śniegu, drobne ziarenka piasku na brzegu rzeki, podziwiał kamienie szlachetne i półszlachetne.
Trudno uwierzyć, że to natura, bez ludzkiej interwencji, stworzyła te krystaliczne substancje.
W trakcie zajęć praktycznych studenci zapoznają się z materiałami teoretycznymi, umiejętnościami działań eksperymentalnych, poznają podstawowe zasady bezpieczeństwa.
