Je li moguće uzgajati kristale kod kuće? Pokušajmo zajedno pronaći odgovor na ovo pitanje, predložiti metode za provođenje ovog eksperimenta.
Savršeno dobro znamo da se u prirodi mogu naći kristali raznih oblika i veličina. Zimi, snježne pahulje ukrašavaju prozore, grane drveća. Neki od kristala su otpadni proizvodi određenih organizama.
Uvod
Na primjer, rast kristala tipičan je za mekušce koji padaju u školjku. Nakon 5-10 godina u njemu se formira prekrasan biser, jedinstven po svom izgledu i jedinstvenom sjaju.
Safiri, rubini, dijamanti i drugo drago kamenje mogu se smatrati kristalima. Važnost prirodnih kristala u industriji, znanosti, elektronici, optici je velika.
Uzgoj kristala kod kuće zabavna je aktivnost za kemičare početnike. Siguran je, pa je pogodan i za učenike osnovne škole.
Kroz preciznu pripremu, pedantno izvršenjeeksperimenta, dolazi do formiranja i razvoja vještina postavljanja pokusa.
Važno je početi uzgajati kristale nakon ideja o agregatnim stanjima materije, načinima kontrole procesa rasta kristala.
Ako se kristalizacija odvija malom brzinom, možete računati da ćete dobiti veliki kristal. Povećanjem brzine procesa može se očekivati dobivanje polikristalnih malih kristala.
Važne informacije
Projekt uzgoja kristala može se započeti s teorijskim pojmovima i konceptima. Kristali su čvrsto stanje materije. Karakterizira ga određeni oblik, broj lica povezanih sa specifičnostima rasporeda atoma. Kristali iste tvari uvijek imaju isti oblik, ali su dopuštene razlike u veličini.
Rast kristala povezan je s promjenom termodinamičkih parametara otopine, prijelazom otopine u čvrsto agregacijsko stanje.
U prirodi postoji mnogo različitih tvari koje mogu formirati kristale.
Na primjer, uzgoj kristala vode uključuje snižavanje temperature. Dok se voda smrzava, stvara snježne pahulje ili kristale leda. Prema sličnoj shemi, formiranje mineralnih kristala odvija se tijekom određenih procesa stvaranja stijena.
Značajne količine rastaljenog i vrućeg kamenja u zemljinoj unutrašnjosti su mineralne otopine.
Kada ih gurate na površinuzemlje, dolazi do sporog hlađenja, što dovodi do prijelaza u čvrsti oblik.
Na primjer, planinski granit sadrži kristale minerala: feldspat, kvarc, liskun. Prije milijune godina granit je postojao kao rastaljena masa minerala. U naše vrijeme u zemljinoj kori postoje razne otopljene stijene čijim postupnim hlađenjem nastaju razne vrste kristala.
Metode uzgoja kristala variraju i ovise o kemijskoj strukturi tvari, temperaturi, upotrebi dodatnih komponenti.
Posebnosti procesa
Proces se može podijeliti u nekoliko zasebnih točaka:
- prirodno, povezano s obrazovanjem u prirodi;
- umjetno.
Druga opcija je tražena u sljedećim slučajevima:
- za znanstvene i tehničke svrhe;
- prilikom izvođenja izvannastavnog, praktičnog, eksperimentalnog rada;
- nasumično formiranje kristala.
Kako se u potonjem slučaju može dogoditi rast kristala? Kemija ovu varijantu kristalizacije smatra nenamjernim ishodom eksperimenta, u kojem u ovom slučaju nije bilo kontrole od strane istraživača. Spontana kristalizacija se opaža u prisutnosti dodatnih fizikalnih ili kemijskih procesa: isparavanje otapala, oksidacija komponenti otopine.
Fizičke i kemijske karakteristike
Kristali koji rastuiz soli se objašnjava topivosti tvari u otapalima, popraćena uništavanjem kristalne strukture. Toplina potrebna za takav proces uzima se iz okoline. Na primjer, u slučaju otapanja amonijevog tiocijanata NH4SCN i kalijevog jodida, promjena temperature može se osjetiti izravnim kontaktom s epruvetom.
Također, uzgoj kristala iz soli kod kuće povezan je s difuzijom. Na primjer, uzimajući nekoliko kristala kalijevog permanganata (kalijevog permanganata) i otapajući ih u vodi, može se promatrati kako se ružičasti vrtlozi formiraju nad volumenom cilindra. Snažnim miješanjem cijela otopina dobiva jednoličnu ružičastu boju. Ako je smrznuto, možete računati da ćete dobiti prekrasne kristale kalijevog permanganata.
Uzgoj kristala za djecu najbolje je razmotriti na natrijevom kloridu, bakrenom sulfatu (2).
Važni aspekti
Prilikom odabira materijala za eksperimentalni rad važno je uzeti u obzir određene činjenice:
- Početni materijal ne smije biti otrovan. Primjerice, projekt "Uzgajanje kristala kod kuće" za djecu ne dopušta korištenje kalijevog cijanida, natrijevog sulfata, budući da se hidrolizom takvih soli oslobađaju otrovni spojevi koji mogu uzrokovati trovanje.
- Odabrane tvari moraju dati stabilne rezultate. Na primjer, kristali natrijevog sulfata, željezo-amonijeva i krom-kalijeva stipsa, manganove soli, s gubitkom vlage, pretvaraju se u neopisivi prah, pa senisu uključeni u komplet za uzgoj kristala.
- Prihvatljiva cijena i dostupnost odabranih reagensa. Kako se kristali mogu uzgajati? Kompleti za djecu uključuju dostupne komponente kao i detaljne upute za praktičan rad.
- Upotreba stabilnih tvari. Ne preporučuje se odabir tvari koje su podvrgnute reverzibilnoj hidrolizi. Tako će amonijeve soli, koje su vrlo higroskopne, reagirati s vodom, zbog čega će biti teško očekivati postizanje željenog rezultata.
Što bi još trebao znati mladi alkemičar? Uzgoj kristala uključuje određeni slijed radnji (algoritam). Samo ako su ispunjeni svi zahtjevi i faze rada, možete računati na postizanje željenog rezultata.
Kristale po mogućnosti čuvajte u hladnjaku, kako ne biste izazvali njihovo uništenje. Postoje neke tvari koje mogu postojati u stabilnom kristalnom obliku prilično dugo vremena.
Na primjer, najbolja opcija za školarce je uzgoj kristala iz bakrenog sulfata, soli. Ove komponente su dostupne u cjenovnom rangu, prikladnom za njihove kemijsko-fizičke, biološke karakteristike.
Dodatnim premazivanjem dobivenih kristala bezbojnim lakom možete značajno produžiti njihov "životni vijek".
Potrebna oprema
Kako uzgajati kristale? Setovi za djecu uključuju kemijsko stakleno posuđe: naočale otporne na toplinu,filter papir, lijevak, staklena šipka, reagensi.
Ako se pokus provodi kod kuće, umjesto filter papira može se koristiti toaletni papir (salvete), a ulogu vodene kupelji može imati stari lonac postavljen na električni štednjak.
Alternativa pravom kemijskom lijevu je vrat stare plastične boce.
Što je još važno uzeti u obzir pri izvođenju eksperimenta uzgoja kristala? Osim izravnog uzgoja, važno je steći vještine za očuvanje rezultata eksperimentalnih aktivnosti.
Opcije obrazovanja
Postoje tri različite opcije za formiranje kristala:
- iz taline;
- iz rješenja;
- iz plinske faze.
Kao primjer kristalizacije iz rastaljenog stanja možemo uočiti pojavu leda iz vode, kao i stvaranje vulkanskih stijena.
Uzgoj kristala iz vitriola tipičan je primjer prijelaza iz tekuće faze u čvrsto agregacijsko stanje.
U slučaju hlađenja pare ili plina, zbog električnih sila privlačenja, opaža se povezivanje atoma ili molekula u kristalno stanje. Među najčešćim opcijama za umjetnu proizvodnju monokristala, koje mogu provoditi učenici osnovne škole, izdvajamo uzgoj kristala iz bakrenog sulfata. Složenost procesa leži u neznatnoj brzini njegovog toka.
Primjer studentskog projektnog rada
Relevantnost teme je da je datadetaljne upute za uzgoj kristala, kao i konkretni rezultati.
Hipoteza projekta: prekrasni i jedinstveni kristali mogu se uzgajati kod kuće.
Cilj projekta: sami uzgoj kristala soli.
Ciljevi projekta:
- analizirajte teorijske informacije o istraživačkom pitanju;
- otkriti vrijednost soli za ljudski život;
- uzgajajte kristale soli vlastitim rukama;
- razjasniti uvjete za stvaranje kristala;
- procijenite rezultate dobivene tijekom praktičnih aktivnosti.
Povijesna pozadina
Natrijev klorid je uobičajen prehrambeni proizvod. U prirodi se ovaj spoj javlja kao mineral halit, koji se također naziva "kamena sol". Natrijev klorid se nalazi u značajnim količinama u morskoj vodi. Ovaj spoj je pronađen u utrobi zemlje, na obalama rijeka, u planinama.
Bez određene količine kuhinjske soli, mnogi živi organizmi počinju gladovati od soli. Grabežljivci nadoknađuju nedostatak natrijevog klorida mesom i krvlju plijena, biljojedi ližu slano tlo.
10-15 grama soli dnevno je dovoljno za osobu (ne više od 1 žlice), višak ove kemikalije dovodi do bolesti bubrega. U stara vremena sol se koristila za pravljenje novčića, za 5 pločica soli mogao se kupiti rob.
U starom Rimu, unajmljeni vojnici plaćali su solju, a ne novcem. Britanci su vjerovali da otopina natrijevog klorida,poprskan po stvari, sprječava nesreću. Upravo se sol smatrala simbolom prijateljstva i gostoprimstva. Postoji popularan znak prema kojem, kada se rasprši, morate se pripremiti za neuspjeh, svađu.
U Kijevskoj Rusiji tvar je dolazila iz slanih jezera Azovskog i Crnog mora. Bila je to tako skupa roba da se služila samo za plemenite goste.
Postoje gradovi koji su se pojavili na mjestima gdje se kopao natrijev klorid:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Zanimljivo o kristalima
Riječ na grčkom znači "led". Imaju različite oblike, strukture, veličine. Na primjer, divovski uzorci dosežu masu od nekoliko tona. Drevni ljudi su vjerovali da se kristal može dobiti iz leda, a dijamanti iz kristala. Bili su obdareni čarobnim svojstvima, vjerovali su da kristali liječe od smrtonosnih bolesti, utječu na sudbinu i život osobe.
Postoje posebni oblici kristala: grane, perje, iglice, drveće, cvijeće. Primjer su uzorci na prozorima zimi. Ljudi su naučili umjetno uzgajati rubine. Kamenje je potrebno za industriju nakita, kao i za proizvodnju preciznih satova.
Vježba
Uzgoj kristala soli ne uključuje posebne kemikalije. Svaki dom ima sol za hranu. Kristali ovog kemijskog spoja suprozirne bezbojne kocke. Postupak uzgoja kristala soli podijeljen je u nekoliko faza:
- Otapanje soli u toploj vodi. Proces se nastavio sve dok nije došao takav trenutak, dok se tvar nije prestala otapati (zasićena otopina).
- Pripremljena smjesa se prelije u drugu posudu, u kojoj se mogu uzgajati konačni kristali. Kako čestice ne bi ometale proces kristalizacije, otopina se prvo filtrira kroz salvetu ili toaletni papir.
- Na konac se veže mali kamenčić koji se spušta u pripremljenu otopinu.
- Spremnik je prekriven metaliziranom folijom kako bi se spriječilo da krhotine i prašina uđu unutra.
Važne točke
Da biste dobili velike i lijepe kristale, nepoželjno je vaditi kamenčić bez posebne potrebe.
Krupci ne bi trebali dospjeti u zasićenu otopinu, jer će to dovesti do smanjenja stope kristalizacije i negativno će utjecati na veličinu formiranih čestica.
Nemojte koristiti boje prilikom uzgoja kristala, jer to ne samo da će pokvariti samu otopinu, već i negativno utjecati na konačni rezultat.
Sudeći po recenzijama, prvi kristali na niti nastaju 2-3 dana nakon početka eksperimenta. Postupno se povećavaju u veličini, rastu jedan na drugom. Na kraju se formira prilično veliki prozirni kristal natrijevog klorida.
Uzgoj kristala bakrenog sulfata
Da biste dobili prekrasne čestice sulfatabakar se može kupiti u trgovini bakrenim sulfatom u prahu. Ova tvar se koristi u poljoprivredi za suzbijanje štetnih mikroorganizama koji uništavaju povrće i voće.
Moramo imati na umu da je bakrov sulfat aktivan kemijski spoj. To je otrovno! Potrebno je oprati ruke nakon procesa otapanja praha, kao i pri radu s kristalima bakrenog sulfata.
Prvo morate pripremiti zasićenu otopinu ove soli. Da biste to učinili, prašak se otopi u vrućoj vodi dok se proces otapanja ne zaustavi. Zatim je mali kamenčić (sjeme) pričvršćen na nit, suspendiran je u posudu s otopinom bakrenog sulfata tako da ne dodiruje dno. Posuda se ostavlja dugo otvorena, održava se sobna temperatura. Kako bi se spriječilo da krhotine i prašina uđu unutra, spremnik se može prekriti folijom za hranu.
Tijekom isparavanja, na površini otopine će se pojaviti kora koja se postupno pretvara u plave sjajne kristale. Nakon 3-4 dana, "sjeme" je obraslo plavim kristalima nalik na drago kamenje. Nakon tri tjedna možete dobiti veliki kristal bakrenog sulfata.
Ako želite, možete se naoružati gotovim kompletom mladog kemičara, dizajniranog za uzgoj raznih kristala.
Amonijev dihidrogen fosfat koristi se kao tvar kojoj se dodaje prehrambena boja u prahu. Također u setu se nalaze kamenčići potrebni za "sjeme", plastična posuda s poklopcem i odmjerenim pregradama za uzgoj, pinceta,povećalo, lopatica za miješanje.
Za pokus se izmjeri 40 ml vrele vode, zatim se ulije smjesa, otapa se u vodi uz miješanje lopaticom. Glavna stijena se raspršuje duž dna spremnika, otopina se ulijeva u spremnik. Postavlja se na svijetlo mjesto, na primjer, na prozorsku dasku. Kako voda isparava, u posudi se pojavljuju igličasti kristali soli. Nakon 2-3 tjedna voda će potpuno ispariti, možete vidjeti velike kristale amonijeve soli.
Na kraju
Kada se istraživački rad provodi prema ranije predloženom algoritmu, može se računati na provedbu zadatka. Kristali uzgojeni kod kuće prilično su veliki.
Tijekom nezavisnih eksperimenata, mladi kemičar može izvući sljedeće zaključke:
- usporedite proces rasta kristala raznih kemikalija;
- analizirajte razlike u boji, veličini, obliku uzgojenih kristala;
- čestice mogu rasti prilikom uklanjanja korova, rješavajući se neželjenih izraslina;
- proces rasta kristala odvija se kako voda isparava;
- na njihov oblik i veličinu utječe temperatura.
Sudeći po recenzijama, kristali su prilično hiroviti, s njima je potrebno postupati pažljivo, potpuno poštivati temperaturni režim, slijed radnji, korištenje "sjeme". Ako imate strpljenja, pažljivo i pažljivo tretirajte ovaj projekt, sasvim je moguće sami uzgajati kristale neobičnog oblika, boje, veličine kod kuće.
Ne smijemo zaboraviti da su kristalne tvari potrebne osobi za proizvodnju alatnih strojeva, izgradnju kuća, kućanske potrebe.
U utrobi zemlje ima kamenja tako idealnog oblika, kao da ga je netko kvalitetno uglancao, uglancao, izrezao.
Svatko od nas je s iznenađenjem gledao u besprijekorne snježne pahulje, mala zrnca pijeska na obali rijeke, divio se dragom i poludragom kamenju.
Teško je povjerovati da je priroda, bez ikakve ljudske intervencije, stvorila te kristalne tvari.
U procesu praktičnih aktivnosti studenti se upoznaju s teorijskim materijalom, vještinama eksperimentalnih aktivnosti, proučavaju osnovna sigurnosna pravila.
