Er det mulig å dyrke krystaller hjemme? La oss prøve sammen å finne svaret på dette spørsmålet, for å foreslå metoder for å utføre dette eksperimentet.
Vi vet godt at krystaller av ulike former og størrelser finnes i naturen. Om vinteren dekorerer snøflak vinduer, tregrener. Noen av krystallene er avfallsprodukter fra visse organismer.
Intro
Veksten av krystaller er for eksempel typisk for bløtdyr som faller inn i skallet. Etter 5-10 år er det dannet en vakker perle i den, unik i utseende og unik glans.
Safirer, rubiner, diamanter og andre edelstener kan betraktes som krystaller. Betydningen av naturlige krystaller i industri, vitenskap, elektronikk, optikk er stor.
Å dyrke krystaller hjemme er en morsom aktivitet for nybegynnere i forskningskjemikere. Det er trygt, så det passer også for grunnskoleelever.
Gjennom nitid forberedelse, nitid utførelseeksperiment, dannelse og utvikling av ferdighetene til å sette opp eksperimenter finner sted.
Det er viktig å begynne å dyrke krystaller etter ideer om stoffets aggregerte tilstander, måter å kontrollere prosessen med krystallvekst på.
Hvis krystalliseringen fortsetter med lav hastighet, kan du regne med å få en stor krystall. Ved å øke hastigheten på prosessen kan man forvente å få polykrystallinske små krystaller.
Viktig informasjon
The Crystal Growing Project kan startes med teoretiske termer og konsepter. Krystaller er den faste tilstanden til materie. Det er preget av en viss form, antall ansikter knyttet til detaljene ved arrangementet av atomer. Krystaller av samme stoff har alltid samme form, men forskjeller i størrelse er tillatt.
Voksende krystaller er assosiert med en endring i de termodynamiske parametrene til løsningen, overgangen av løsningen til en fast aggregeringstilstand.
I naturen er det mange forskjellige stoffer som kan danne krystaller.
Vedling av vannkrystaller innebærer for eksempel å senke temperaturen. Når vann fryser, danner det snøflak eller iskrystaller. I henhold til et lignende opplegg utføres dannelsen av mineralkrystaller under visse steindannende prosesser.
Betydelige mengder smeltede og varme bergarter i jordens indre er mineralløsninger.
Når du skyver dem til overflatenjord, skjer det en langsom avkjøling, som fører til overgang til fast form.
Fjellgranitt inneholder for eksempel krystaller av mineraler: feltspat, kvarts, glimmer. For millioner av år siden eksisterte granitt som en smeltet masse av mineraler. I vår tid er det ulike smeltede bergarter i jordskorpen, med den gradvise avkjølingen som det dannes ulike typer krystaller av.
Metodene for å dyrke krystaller varierer og avhenger av stoffets kjemiske struktur, temperatur, bruk av tilleggskomponenter.
Prosessspesifikasjoner
Prosessen kan deles inn i flere separate punkter:
- naturlig, assosiert med utdanning i naturen;
- kunstig.
Det andre alternativet er etterspurt i følgende tilfeller:
- for vitenskapelige og tekniske formål;
- når du utfører utenomfaglig, praktisk, eksperimentelt arbeid;
- tilfeldig krystallformasjon.
Hvordan kan krystallvekst finne sted i sistnevnte tilfelle? Kjemi anser denne varianten av krystallisering som et utilsiktet utfall av eksperimentet, der det i dette tilfellet ikke var noen kontroll fra forskerens side. Spontan krystallisering observeres i nærvær av ytterligere fysiske eller kjemiske prosesser: fordampning av løsningsmidlet, oksidasjon av komponentene i løsningen.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Voksende krystallerfra s alt forklares av stoffets løselighet i løsemidler, ledsaget av ødeleggelsen av krystallstrukturen. Varmen som kreves for en slik prosess tas fra miljøet. For eksempel, når det gjelder oppløsning av ammoniumtiocyanat NH4SCN og kaliumjodid, kan temperaturendringen merkes ved direkte kontakt med reagensrøret.
Det å dyrke krystaller fra s alt hjemme er også assosiert med diffusjon. For eksempel ved å ta flere krystaller av kaliumpermanganat (kaliumpermanganat) og løse dem opp i vann, kan man observere hvordan rosa virvler dannes over sylinderens volum. Med kraftig omrøring får hele løsningen en jevn rosa farge. Hvis den er frossen, kan du regne med å få vakre krystaller av kaliumpermanganat.
Å dyrke krystaller for barn er best å vurdere på natriumklorid, kobbersulfat (2).
Viktige aspekter
Når du velger materiale for eksperimentelt arbeid, er det viktig å ta hensyn til visse fakta:
- Utgangsmaterialet må ikke være giftig. For eksempel tillater ikke prosjektet "Growing crystals at home" for barn bruk av kaliumcyanid, natriumsulfat, siden hydrolysen av slike s alter frigjør giftige forbindelser som kan forårsake forgiftning.
- De valgte stoffene skal gi stabile resultater. For eksempel blir natriumsulfatkrystaller, jern-ammonium og krom-kaliumalun, mangans alter, med tap av fuktighet, til ubeskrivelige pulvere, og deer ikke inkludert i krystalldyrkingssettet.
- Akseptable kostnader og tilgjengelighet for utvalgte reagenser. Hvordan kan krystaller dyrkes? Sett for barn inkluderer tilgjengelige komponenter samt detaljerte instruksjoner for praktisk arbeid.
- Bruk av stabile stoffer. Valg av stoffer som gjennomgår reversibel hydrolyse anbefales ikke. Dermed vil ammoniums alter, som er svært hygroskopiske, reagere med vann, som et resultat av dette vil være vanskelig å forvente å oppnå ønsket resultat.
Hva annet bør en ung alkymist vite? Å dyrke krystaller innebærer en viss sekvens av handlinger (algoritme). Bare hvis alle krav og stadier i arbeidet er oppfylt, kan du regne med å få ønsket resultat.
Opbevar krystaller fortrinnsvis i kjøleskapet, for ikke å provosere deres ødeleggelse. Det er noen stoffer som er i stand til å eksistere i en stabil krystallinsk form i ganske lang tid.
For eksempel er det beste alternativet for skolebarn å dyrke krystaller fra kobbersulfat, s alt. Disse komponentene er tilgjengelige i en prisklasse, egnet for deres kjemisk-fysiske, biologiske egenskaper.
Med ekstra belegg av de resulterende krystallene med en fargeløs lakk, kan du forlenge deres "levetid" betydelig.
Utstyr kreves
Hvordan dyrker jeg krystaller? Sett for barn inkluderer kjemisk glass: varmebestandige briller,filterpapir, trakt, glassstang, reagenser.
Hvis forsøket utføres hjemme, kan toalettpapir (servietter) brukes i stedet for filterpapir, og en gammel kjele plassert på en elektrisk komfyr kan spille rollen som vannbad.
Et alternativ til en ekte kjemisk trakt er halsen på en gammel plastflaske.
Hva annet er viktig å vurdere når du gjør et krystalldyrkingseksperiment? I tillegg til direkte dyrking er det viktig å tilegne seg ferdigheter for å bevare resultatet av eksperimentelle aktiviteter.
Utdannings alternativer
Det er tre forskjellige alternativer for krystalldannelse:
- fra smelten;
- fra løsning;
- fra gassfasen.
Som et eksempel på krystallisering fra en smeltet tilstand, kan vi legge merke til utseendet til is fra vann, samt dannelsen av vulkanske bergarter.
Å dyrke krystaller fra vitriol er et typisk eksempel på overgangen fra en flytende fase til en fast aggregeringstilstand.
I tilfelle av avkjøling av en damp eller gass, på grunn av elektriske tiltrekningskrefter, observeres assosiasjonen av atomer eller molekyler til en krystallinsk tilstand. Blant de vanligste alternativene for kunstig produksjon av enkeltkrystaller, som kan utføres av grunnskoleelever, skiller vi ut dyrking av krystaller fra kobbersulfat. Kompleksiteten til prosessen ligger i den ubetydelige hastigheten på dens flyt.
Et eksempel på studentprosjektarbeid
Emnets relevans er at det ble gittdetaljerte instruksjoner for dyrking av krystaller, samt spesifikke resultater.
Prosjektets hypotese: vakre og unike krystaller kan dyrkes hjemme.
Målet med prosjektet: å dyrke s altkrystaller på egenhånd.
Prosjektmål:
- analyser teoretisk informasjon om forskningsspørsmålet;
- avslør verdien av s alt for menneskeliv;
- dyrk s altkrystaller med egne hender;
- klargjør betingelsene for dannelse av krystaller;
- vurder resultatene oppnådd i løpet av praktiske aktiviteter.
Historisk bakgrunn
Natriumklorid er et vanlig matprodukt. I naturen forekommer denne forbindelsen som mineralet halitt, også referert til som "steins alt". Natriumklorid finnes i betydelige mengder i sjøvann. Denne forbindelsen ble funnet i jordens tarmer, ved bredden av elver, i fjellene.
Uten en viss mengde bords alt begynner mange levende organismer s altsulting. Rovdyr veier opp for mangelen på natriumklorid med kjøtt og blod fra byttedyr, planteetere slikker s alt jord.
10-15 gram s alt per dag er nok for en person (ikke mer enn 1 spiseskje), et overskudd av dette kjemikaliet fører til nyresykdommer. I gamle tider ble s alt brukt til å lage mynter, for 5 fliser med s alt kunne man kjøpe en slave.
I det gamle Roma ble innleide soldater bet alt med s alt, ikke penger. Britene trodde at en løsning av natriumklorid,sprutet på en ting, forhindrer ulykke. Det var s alt som ble ansett som et symbol på vennskap og gjestfrihet. Det er et populært skilt, ifølge hvilket du, når det er spredt, må forberede deg på fiasko, en krangel.
I Kievan Rus kom stoffet fra s altsjøene i Azov og Svartehavet. Det var en så dyr vare at den bare ble servert for edle gjester.
Det er byer som dukket opp på stedene der natriumklorid ble utvunnet:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessant om krystaller
Ordet betyr "is" på gresk. De har en rekke former, strukturer, størrelser. For eksempel når gigantiske prøver en masse på flere tonn. Gamle mennesker trodde at krystall kunne fås fra is, og diamanter kunne fås fra krystall. De var utstyrt med magiske egenskaper, de trodde at krystaller helbreder fra dødelige sykdommer, påvirker skjebnen og livet til en person.
Det finnes spesielle former for krystaller: grener, fjær, nåler, trær, blomster. Et eksempel er mønstrene på vinduene om vinteren. Folk har lært å dyrke rubiner kunstig. Steiner er nødvendig for smykkeindustrien, så vel som for fremstilling av presisjonsurverk.
Øv
Å dyrke s altkrystaller innebærer ikke spesielle kjemikalier. Hvert hjem har s alt til mat. Krystallene til denne kjemiske forbindelsen ergjennomsiktige fargeløse kuber. Prosedyren for dyrking av s altkrystaller ble delt inn i flere stadier:
- Oppløsning av s alt i varmt vann. Prosessen fortsatte til et slikt øyeblikk kom, til stoffet sluttet å oppløses (mettet løsning).
- Den tilberedte blandingen helles over i en annen beholder, der de endelige krystallene kan dyrkes. For at flekkene ikke skal forstyrre krystalliseringsprosessen, filtreres løsningen først gjennom en serviett eller toalettpapir.
- En liten rullestein bindes til en tråd som senkes ned i den forberedte løsningen.
- Beholderen er dekket med metallisert folie for å hindre at rusk og støv kommer inn.
Viktige poeng
For å få store og vakre krystaller er det uønsket å trekke ut en rullestein uten spesielt behov.
Rester bør ikke komme inn i den mettede løsningen, da dette vil føre til en reduksjon i krystalliseringshastigheten, og vil negativt påvirke størrelsen på partiklene som dannes.
Ikke bruk fargestoffer når du dyrker krystaller, da dette ikke bare vil ødelegge selve løsningen, men også påvirke det endelige resultatet negativt.
Etter vurderingene å dømme, dannes de første krystallene på tråden 2-3 dager etter starten av eksperimentet. Gradvis øker de i størrelse, vokser oppå hverandre. Etter hvert dannes det en ganske stor gjennomsiktig krystall av natriumklorid.
Dyrking av kobbersulfatkrystaller
For å få vakre sulfatpartiklerkobber kan kjøpes i jernvarehandelen kobbersulfatpulver. Dette stoffet brukes i landbruket for å bekjempe skadelige mikroorganismer som ødelegger grønnsaks- og fruktavlinger.
Det må huskes at kobbersulfat er en aktiv kjemisk forbindelse. Det er giftig! Det er nødvendig å vaske hendene etter prosessen med å løse opp pulveret, samt når du arbeider med kobbersulfatkrystaller.
Først må du tilberede en mettet løsning av dette s altet. For å gjøre dette oppløses pulveret i varmt vann til oppløsningsprosessen stopper. Deretter er en liten rullestein (frø) festet til tråden, den er suspendert i en beholder med en løsning av kobbersulfat slik at den ikke berører bunnen. Karet står åpent i lang tid, romtemperatur opprettholdes. For å forhindre at rusk og støv kommer inn, kan beholderen dekkes med matfolie.
I løpet av fordampningen vil en skorpe vises på overflaten av løsningen, som gradvis blir til blå skinnende krystaller. Etter 3-4 dager er "frøet" overgrodd med blå krystaller som ligner edelstener. Etter tre uker kan du få en stor krystall av kobbersulfat.
Hvis du ønsker det, kan du bevæpne deg med et ferdig sett av en ung kjemiker, designet for å dyrke en rekke krystaller.
Ammoniumdihydrogenfosfat brukes som stoff som tilsettes pulverisert matfarge. Også i settet er det småstein som er nødvendige for "frøet", en plastbeholder med lokk og målte divisjoner for dyrking, pinsett,forstørrelsesglass, rørepadle.
Til forsøket måles 40 ml varmt vann, deretter helles blandingen, den løses opp i vann under omrøring med en slikkepott. Hovedbergarten er spredt langs bunnen av beholderen, løsningen helles i beholderen. Den er plassert på et lyst sted, for eksempel på en vinduskarm. Når vannet fordamper, vises nåleformede s altkrystaller i beholderen. Etter 2-3 uker vil vannet fordampe fullstendig, du kan se store krystaller av ammoniums alt.
avslutningsvis
Når man utfører forskningsarbeid etter algoritmen foreslått tidligere, kan man regne med gjennomføring av oppgaven. Krystaller som dyrkes hjemme er ganske store.
Under uavhengige eksperimenter kan en ung kjemiker trekke følgende konklusjoner:
- sammenlign krystallvekstprosessen til forskjellige kjemikalier;
- analyser forskjeller i farge, størrelse, form på utvokste krystaller;
- partikler kan vokse når man fjerner ugress, blir kvitt uønskede vekster;
- prosessen med krystallvekst utføres når vann fordamper;
- formen og størrelsen deres påvirkes av temperaturen.
Etter vurderingene å dømme, er krystallene ganske lunefulle, de må behandles med forsiktighet, full overholdelse av temperaturregimet, handlingssekvensen, bruken av "frø". Hvis du har tålmodighet, behandle dette prosjektet forsiktig og nøye, er det fullt mulig å dyrke krystaller med uvanlig form, farge, størrelse hjemme på egenhånd.
Vi må ikke glemme at krystallinske stoffer er nødvendig for en person for produksjon av verktøymaskiner, bygging av hus, husholdningsformål.
I innvollene på jorden er det steiner med en så ideell form, som om noen hadde polert, polert, kuttet dem med høy kvalitet.
Vi så med overraskelse på de feilfrie snøfnuggene, små sandkorn på elvebredden, beundret edelstener og halvedelstener.
Det er vanskelig å tro at det var naturen, uten menneskelig innblanding, som skapte disse krystallinske stoffene.
I prosessen med praktiske aktiviteter blir studentene kjent med teoretisk materiale, ferdigheter i eksperimentelle aktiviteter, studerer de grunnleggende sikkerhetsreglene.
