Is dit moontlik om kristalle by die huis te kweek? Kom ons probeer saam om die antwoord op hierdie vraag te vind, om metodes voor te stel om hierdie eksperiment uit te voer.
Ons weet baie goed dat kristalle van verskillende vorms en groottes in die natuur gevind kan word. In die winter versier sneeuvlokkies vensters, boomtakke. Sommige van die kristalle is die afvalprodukte van sekere organismes.
Intro
Byvoorbeeld, die groei van kristalle is tipies vir weekdiere wat in die dop val. Na 5-10 jaar word 'n pragtige pêrel daarin gevorm, uniek in sy voorkoms en unieke glans.
Saffiere, robyne, diamante en ander edelgesteentes kan as kristalle beskou word. Die belangrikheid van natuurlike kristalle in die industrie, wetenskap, elektronika, optika is groot.
Om kristalle by die huis te kweek is 'n prettige aktiwiteit vir beginnernavorsingschemici. Dit is veilig, so dit is selfs geskik vir laerskoolleerlinge.
Deur nougesette voorbereiding, noukeurige uitvoeringeksperiment vind die vorming en ontwikkeling van die vaardighede van die opstel van eksperimente plaas.
Dit is belangrik om kristalle te begin groei na idees oor die totale toestande van materie, maniere om die proses van kristalgroei te beheer.
As kristallisasie teen 'n lae tempo voortgaan, kan jy daarop staatmaak om 'n groot kristal te kry. Deur die spoed van die proses te verhoog, kan 'n mens verwag om polikristallyne klein kristalle te verkry.
Belangrike inligting
Die Kristalgroeiprojek kan met teoretiese terme en konsepte begin word. Kristalle is die vaste toestand van materie. Dit word gekenmerk deur 'n sekere vorm, die aantal gesigte wat verband hou met die besonderhede van die rangskikking van atome. Kristalle van dieselfde stof het altyd dieselfde vorm, maar verskille in grootte word toegelaat.
Groeiende kristalle word geassosieer met 'n verandering in die termodinamiese parameters van die oplossing, die oorgang van die oplossing na 'n vaste toestand van aggregasie.
In die natuur is daar baie verskillende stowwe wat kristalle kan vorm.
Byvoorbeeld, die groei van waterkristalle behels die verlaging van die temperatuur. Soos water vries, vorm dit sneeuvlokkies of yskristalle. Volgens 'n soortgelyke skema word die vorming van minerale kristalle tydens sekere rotsvormingsprosesse uitgevoer.
Beduidende hoeveelhede gesmelte en warm rotse in die aarde se binneland is mineraaloplossings.
Wanneer jy hulle na die oppervlak stootaarde, vind 'n stadige afkoeling plaas, wat lei tot 'n oorgang na 'n vaste vorm.
Berggraniet bevat byvoorbeeld kristalle van minerale: veldspaat, kwarts, mika. Miljoene jare gelede het graniet as 'n gesmelte massa minerale bestaan. In ons tyd is daar verskeie gesmelte gesteentes in die aardkors, met die geleidelike afkoeling waarvan verskeie soorte kristalle gevorm word.
Metodes om kristalle te laat groei wissel en hang af van die chemiese struktuur van die stof, temperatuur, die gebruik van bykomende komponente.
Prosesbesonderhede
Die proses kan in verskeie afsonderlike punte verdeel word:
- natuurlik, geassosieer met onderwys in die natuur;
- kunsmatig.
Die tweede opsie is in aanvraag in die volgende gevalle:
- vir wetenskaplike en tegniese doeleindes;
- wanneer buitemuurse, praktiese, eksperimentele werk gedoen word;
- willekeurige kristalvorming.
Hoe kan kristalgroei in laasgenoemde geval plaasvind? Chemie beskou hierdie variant van kristallisasie as 'n onbedoelde uitkoms van die eksperiment, waarin daar in hierdie geval geen beheer aan die kant van die navorser was nie. Spontane kristallisasie word waargeneem in die teenwoordigheid van bykomende fisiese of chemiese prosesse: verdamping van die oplosmiddel, oksidasie van die komponente van die oplossing.
Fisiese en chemiese kenmerke
Kroeiende kristallevan sout word verklaar deur die oplosbaarheid van die stof in oplosmiddels, gepaardgaande met die vernietiging van die kristalstruktuur. Die hitte wat vir so 'n proses benodig word, word uit die omgewing geneem. Byvoorbeeld, in die geval van die oplos van ammoniumtiosianaat NH4SCN en kaliumjodied, kan die temperatuurverandering gevoel word deur direkte kontak met die proefbuis.
Die groei van kristalle uit sout by die huis word ook met diffusie geassosieer. As jy byvoorbeeld verskeie kristalle van kaliumpermanganaat (kaliumpermanganaat) neem en dit in water oplos, kan jy sien hoe pienk wervelings oor die volume van die silinder vorm. Met sterk roer kry die hele oplossing 'n eenvormige pienk kleur. As dit gevries is, kan jy daarop staatmaak om pragtige kristalle van kaliumpermanganaat te kry.
Kweek kristalle vir kinders word die beste oorweeg op natriumchloried, kopersulfaat (2).
Belangrike aspekte
Wanneer materiaal vir eksperimentele werk gekies word, is dit belangrik om sekere feite in ag te neem:
- Die beginmateriaal moet nie giftig wees nie. Byvoorbeeld, die "Kweek kristalle by die huis"-projek vir kinders laat nie die gebruik van kaliumsianied, natriumsulfaat toe nie, aangesien die hidrolise van sulke soute giftige verbindings vrystel wat vergiftiging kan veroorsaak.
- Die stowwe wat gekies word, moet stabiele resultate lewer. Byvoorbeeld, natriumsulfaatkristalle, yster-ammonium- en chroom-kaliumaluin, mangaansoute, met verlies aan vog, verander in onbeskryflike poeiers, en daarom word hulleis nie by die kristalgroeistel ingesluit nie.
- Aanvaarbare koste en beskikbaarheid van geselekteerde reagense. Hoe kan kristalle gekweek word? Kits vir kinders sluit toeganklike komponente in sowel as gedetailleerde instruksies om praktiese werk te doen.
- Gebruik van stabiele stowwe. Die keuse van stowwe wat omkeerbare hidrolise ondergaan, word nie aanbeveel nie. Dus sal ammoniumsoute, wat hoogs higroskopies is, met water reageer, as gevolg waarvan dit moeilik sal wees om te verwag om die gewenste resultaat te verkry.
Wat anders moet 'n jong alchemis weet? Groeiende kristalle behels 'n sekere volgorde van aksies (algoritme). Slegs as aan al die vereistes en stadiums van werk voldoen word, kan jy daarop staatmaak om die gewenste resultaat te kry.
Bêre kristalle verkieslik in die yskas om nie die vernietiging daarvan uit te lok nie. Daar is sommige stowwe wat vir 'n redelike lang tydperk in 'n stabiele kristallyne vorm kan bestaan.
Byvoorbeeld, die beste opsie vir skoolkinders is om kristalle van kopersulfaat, sout te kweek. Hierdie komponente is beskikbaar in 'n prysklas, geskik vir hul chemies-fisiese, biologiese eienskappe.
Met bykomende bedekking van die resulterende kristalle met 'n kleurlose vernis, kan jy hul "leeftyd" aansienlik verleng.
Toerusting benodig
Hoe om kristalle te kweek? Stelle vir kinders sluit chemiese glasware in: hittebestande glase,filtreerpapier, tregter, glasstaaf, reagense.
As die eksperiment by die huis uitgevoer word, kan toiletpapier (servette) in plaas van filtreerpapier gebruik word, en 'n ou pot wat op 'n elektriese stoof geplaas word, kan die rol van 'n waterbad speel.
'n Alternatief vir 'n regte chemiese tregter is die nek van 'n ou plastiekbottel.
Wat anders is belangrik om in ag te neem wanneer 'n Kristalgroei-eksperiment gedoen word? Benewens direkte bewerking, is dit belangrik om die vaardighede aan te leer om die resultaat van eksperimentele aktiwiteite te bewaar.
Onderwysopsies
Daar is drie verskillende opsies vir kristalvorming:
- van die smelt;
- van oplossing;
- van die gasfase.
As 'n voorbeeld van kristallisasie vanuit 'n gesmelte toestand, kan ons let op die voorkoms van ys uit water, sowel as die vorming van vulkaniese gesteentes.
Kroeiende kristalle vanaf vitriol is 'n tipiese voorbeeld van die oorgang van 'n vloeistoffase na 'n vaste toestand van aggregasie.
In die geval van afkoeling van 'n damp of gas, as gevolg van elektriese aantrekkingskragte, word die assosiasie van atome of molekules in 'n kristallyne toestand waargeneem. Onder die mees algemene opsies vir die kunsmatige produksie van enkelkristalle, wat deur laerskoolleerlinge uitgevoer kan word, onderskei ons die verbouing van kristalle uit kopersulfaat. Die kompleksiteit van die proses lê in die onbeduidende spoed van sy vloei.
'n Voorbeeld van studenteprojekwerk
Die relevansie van die onderwerp is dat dit gegee isgedetailleerde instruksies vir die groei van kristalle, sowel as spesifieke resultate.
Die hipotese van die projek: pragtige en unieke kristalle kan by die huis gekweek word.
Die doel van die projek: kweek soutkristalle op ons eie.
Projekdoelwitte:
- ontleed teoretiese inligting oor die navorsingsvraag;
- openbaar die waarde van sout vir menselewe;
- kweek soutkristalle met jou eie hande;
- verduidelik die voorwaardes vir die vorming van kristalle;
- evalueer die resultate wat in die loop van praktiese aktiwiteite verkry is.
Historiese agtergrond
Natriumchloried is 'n algemene voedselproduk. In die natuur kom hierdie verbinding voor as die mineraal haliet, ook na verwys as "rotssout". Natriumchloried word in beduidende hoeveelhede in seewater aangetref. Hierdie verbinding is gevind in die ingewande van die aarde, op die oewer van riviere, in die berge.
Sonder 'n sekere hoeveelheid tafelsout begin baie lewende organismes southonger. Roofdiere vergoed vir die gebrek aan natriumchloried met die vleis en bloed van prooi, herbivore lek sout grond.
10-15 gram sout per dag is genoeg vir 'n persoon (nie meer as 1 eetlepel nie), 'n oormaat van hierdie chemiese middel lei tot niersiektes. In antieke tye is sout gebruik om munte te maak, vir 5 soutteëls kon jy 'n slaaf koop.
In antieke Rome is gehuurde soldate met sout betaal, nie geld nie. Die Britte het geglo dat 'n oplossing van natriumchloried,op 'n ding gespat word, voorkom ongeluk. Dit was sout wat as 'n simbool van vriendskap en gasvryheid beskou is. Daar is 'n gewilde teken waarvolgens, wanneer dit verstrooi is, jy moet voorberei vir mislukking, 'n rusie.
In Kiëf-Roes het die stof van die soutmere van die Azof en Swart See gekom. Dit was so 'n duur kommoditeit dat dit net vir edele gaste bedien is.
Daar is stede wat verskyn het op die plekke waar natriumchloried ontgin is:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessant oor kristalle
Die woord beteken "ys" in Grieks. Hulle het 'n verskeidenheid van vorms, strukture, groottes. Byvoorbeeld, reuse monsters bereik 'n massa van etlike ton. Antieke mense het geglo dat kristal uit ys verkry kon word, en diamante kon uit kristal verkry word. Hulle was toegerus met magiese eienskappe, hulle het geglo dat kristalle genees van dodelike siektes, die lot en lewe van 'n persoon beïnvloed.
Daar is spesiale vorme van kristalle: takke, vere, naalde, bome, blomme. 'n Voorbeeld is die patrone op die vensters in die winter. Mense het geleer om robyne kunsmatig te kweek. Klippe word benodig vir die juweliersbedryf, asook vir die vervaardiging van presisie horlosiebewegings.
Oefen
Om soutkristalle te kweek, behels nie spesiale chemikalieë nie. Elke huis het sout vir kos. Die kristalle van hierdie chemiese verbinding isdeursigtige kleurlose blokkies. Die prosedure vir die groei van soutkristalle is in verskeie stadiums verdeel:
- Oplos sout in warm water. Die proses het voortgeduur totdat so 'n oomblik gekom het, totdat die stof opgehou het om op te los (versadigde oplossing).
- Die voorbereide mengsel word in 'n ander houer gegooi, waarin die finale kristalle gekweek kan word. Ten einde die splinters nie met die kristallisasieproses in te meng nie, word die oplossing eers deur 'n servet of toiletpapier gefiltreer.
- 'n Klein klippie word aan 'n draad vasgemaak, wat in die voorbereide oplossing laat sak word.
- Die houer is bedek met gemetalliseerde foelie om te verhoed dat rommel en stof binnekom.
Belangrike punte
Om groot en pragtige kristalle te kry, is dit ongewens om sonder spesiale behoefte 'n klippie uit te trek.
Puin moet nie in die versadigde oplossing kom nie, want dit sal lei tot 'n afname in die kristallisasietempo, en sal die grootte van die deeltjies wat gevorm word negatief beïnvloed.
Moenie kleurstowwe gebruik wanneer kristalle gekweek word nie, want dit sal nie net die oplossing self bederf nie, maar ook die finale resultaat negatief beïnvloed.
Te oordeel aan die resensies, word die eerste kristalle op die draad 2-3 dae na die begin van die eksperiment gevorm. Geleidelik neem hulle in grootte toe, groei bo-op mekaar. Uiteindelik word 'n redelik groot deursigtige kristal van natriumchloried gevorm.
Verbouing van kopersulfaatkristalle
Om pragtige sulfaatdeeltjies te krykoper kan by die hardewarewinkel kopersulfaatpoeier gekoop word. Hierdie stof word in die landbou gebruik om skadelike mikroörganismes te bestry wat groente- en vrugtegewasse vernietig.
Daar moet onthou word dat kopersulfaat 'n aktiewe chemiese verbinding is. Dis giftig! Dit is nodig om hande te was na die proses om die poeier op te los, asook wanneer daar met kopersulfaatkristalle gewerk word.
Jy moet eers 'n versadigde oplossing van hierdie sout voorberei. Om dit te doen, word die poeier in warm water opgelos totdat die oplosproses stop. Vervolgens word 'n klein klippie (saad) aan die draad geheg, dit word in 'n houer met 'n oplossing van kopersulfaat opgeskort sodat dit nie aan die bodem raak nie. Die houer word vir 'n lang tyd oop gelaat, kamertemperatuur word gehandhaaf. Om te verhoed dat puin en stof inkom, kan die houer met voedselfoelie bedek word.
In die loop van verdamping sal 'n kors op die oppervlak van die oplossing verskyn wat geleidelik in blou blink kristalle verander. Na 3-4 dae is die "saad" oorgroei met blou kristalle wat lyk soos edelgesteentes. Na drie weke kan jy 'n groot kristal kopersulfaat kry.
As jy wil, kan jy jouself bewapen met 'n klaargemaakte stel van 'n jong chemikus, wat ontwerp is om 'n verskeidenheid kristalle te laat groei.
Ammoniumdiwaterstoffosfaat word as 'n stof gebruik, waarby verpoeierde voedselkleursel gevoeg word. Ook in die stel is daar klippies wat nodig is vir die "saad", 'n plastiekhouer met 'n deksel en afgemete afdelings vir groei, pincet,vergrootglas, roerspaan.
Vir die eksperiment word 40 ml warm water gemeet, dan word die mengsel gegooi, dit word in water opgelos terwyl dit met 'n spatel geroer word. Die hoofrots word langs die bodem van die houer gestrooi, die oplossing word in die houer gegooi. Dit word op 'n helder plek geplaas, byvoorbeeld op 'n vensterbank. Soos die water verdamp, verskyn naaldvormige soutkristalle in die houer. Na 2-3 weke sal die water heeltemal verdamp, jy kan groot kristalle ammoniumsout sien.
Ter afsluiting
Wanneer navorsingswerk uitgevoer word volgens die algoritme wat vroeër voorgestel is, kan mens staatmaak op die implementering van die taak. Kristalle wat by die huis gekweek word, is redelik groot.
Tydens onafhanklike eksperimente kan 'n jong chemikus die volgende gevolgtrekkings maak:
- vergelyk die kristalgroeiproses van verskeie chemikalieë;
- ontleed verskille in kleur, grootte, vorm van gegroeide kristalle;
- partikels kan groei wanneer onkruid verwyder word, om van ongewenste groeisels ontslae te raak;
- die proses van kristalgroei word uitgevoer soos water verdamp;
- hul vorm en grootte word deur temperatuur beïnvloed.
Te oordeel aan die resensies, die kristalle is nogal wispelturig, hulle moet met sorg behandel word, volle nakoming van die temperatuurregime, die volgorde van aksies, die gebruik van "saad". As jy geduld het, behandel hierdie projek versigtig en versigtig, dit is heel moontlik om kristalle van 'n ongewone vorm, kleur, grootte by die huis op jou eie te laat groei.
Ons moet nie vergeet dat kristallyne stowwe deur 'n persoon benodig word vir die vervaardiging van masjiengereedskap, konstruksie van huise, huishoudelike doeleindes nie.
In die ingewande van die aarde is daar klippe van so 'n ideale vorm, asof iemand dit met hoë kwaliteit gepoleer, gepoleer, gesny het.
Elkeen van ons het met verbasing gekyk na die foutlose sneeuvlokkies, klein sandkorrels op die rivieroewer, edel- en halfedelgesteentes bewonder.
Dis moeilik om te glo dat dit die natuur was, sonder enige menslike ingryping, wat hierdie kristallyne stowwe geskep het.
In die proses van praktiese aktiwiteite maak studente kennis met teoretiese materiaal, vaardighede van eksperimentele aktiwiteite, bestudeer die basiese veiligheidsreëls.
