Este posibil să crești cristale acasă? Să încercăm împreună să găsim răspunsul la această întrebare, să propunem metode de desfășurare a acestui experiment.
Știm perfect că cristale de diferite forme și dimensiuni pot fi găsite în natură. Iarna, fulgii de zăpadă decorează ferestrele, crengile copacilor. Unele dintre cristale sunt produse reziduale ale anumitor organisme.
Intro
De exemplu, creșterea cristalelor este tipică pentru moluștele care cad în coajă. După 5-10 ani, în ea se formează o perlă frumoasă, unică prin aspect și strălucire unică.
Safire, rubine, diamante și alte pietre prețioase pot fi considerate cristale. Importanța cristalelor naturale în industrie, știință, electronică, optică este mare.
Creșterea cristalelor acasă este o activitate distractivă pentru chimiștii începători. Este sigur, deci este potrivit chiar și pentru elevii de școală elementară.
Prin pregătire meticuloasă, execuție meticuloasăexperiment, are loc formarea și dezvoltarea abilităților de a crea experimente.
Este important să începem creșterea cristalelor după idei despre stările agregate ale materiei, modalități de a controla procesul de creștere a cristalelor.
Dacă cristalizarea se desfășoară la o rată scăzută, puteți conta pe obținerea unui cristal mare. Prin creșterea vitezei procesului, ne putem aștepta la obținerea de cristale mici policristaline.
Informații importante
Proiectul de creștere a cristalelor poate fi început cu termeni și concepte teoretice. Cristalele sunt starea solidă a materiei. Se caracterizează printr-o anumită formă, numărul de fețe asociat cu specificul aranjamentului atomilor. Cristalele din aceeași substanță au întotdeauna aceeași formă, dar sunt permise diferențe de dimensiune.
Creșterea cristalelor este asociată cu o modificare a parametrilor termodinamici ai soluției, cu trecerea soluției într-o stare solidă de agregare.
În natură, există multe substanțe diferite care pot forma cristale.
De exemplu, creșterea cristalelor de apă implică scăderea temperaturii. Pe măsură ce apa îngheață, formează fulgi de zăpadă sau cristale de gheață. Conform unei scheme similare, formarea cristalelor minerale se realizează în timpul anumitor procese de formare a rocii.
Cantități semnificative de roci topite și fierbinți din interiorul pământului sunt soluții minerale.
Când le împingeți la suprafațăpământ, are loc o răcire lentă, care duce la o tranziție la o formă solidă.
De exemplu, granitul de munte conține cristale de minerale: feldspat, cuarț, mica. Cu milioane de ani în urmă, granitul exista ca o masă topită de minerale. În timpul nostru, în scoarța terestră există diverse roci topite, cu răcirea treptată a cărora se formează diferite tipuri de cristale.
Metodele de creștere a cristalelor variază și depind de structura chimică a substanței, temperatură, utilizarea componentelor suplimentare.
Detalii despre proces
Procesul poate fi împărțit în mai multe puncte separate:
- natural, asociat cu educația în natură;
- artificial.
A doua opțiune este solicitată în următoarele cazuri:
- în scopuri științifice și tehnice;
- când se desfășoară activități extracurriculare, practice, experimentale;
- formare aleatorie de cristale.
Cum poate avea loc creșterea cristalelor în acest din urmă caz? Chimia consideră această variantă de cristalizare ca un rezultat nedorit al experimentului, în care în acest caz nu a existat niciun control din partea cercetătorului. Cristalizarea spontană se observă în prezența unor procese fizice sau chimice suplimentare: evaporarea solventului, oxidarea componentelor soluției.
Caracteristici fizice și chimice
Creșterea de cristaledin sare se explică prin solubilitatea substanței în solvenți, însoțită de distrugerea structurii cristaline. Căldura necesară unui astfel de proces este preluată din mediu. De exemplu, în cazul dizolvării tiocianatului de amoniu NH4SCN și iodură de potasiu, schimbarea temperaturii poate fi resimțită prin contactul direct cu eprubeta.
De asemenea, creșterea cristalelor din sare acasă este asociată cu difuzia. De exemplu, luând câteva cristale de permanganat de potasiu (permanganat de potasiu) și dizolvându-le în apă, se poate observa cum se formează vârtejuri roz pe volumul cilindrului. Cu agitare viguroasă, întreaga soluție capătă o culoare roz uniformă. Dacă este înghețat, puteți conta pe obținerea unor cristale frumoase de permanganat de potasiu.
Creșterea de cristale pentru copii este cel mai bine luată în considerare pe clorură de sodiu, sulfat de cupru (2).
Aspecte importante
Când selectați material pentru munca experimentală, este important să luați în considerare anumite fapte:
- Materia primă nu trebuie să fie toxică. De exemplu, proiectul „Creșterea cristalelor acasă” pentru copii nu permite utilizarea cianurii de potasiu, sulfatului de sodiu, deoarece hidroliza unor astfel de săruri eliberează compuși toxici care pot provoca intoxicații.
- Sustanțele alese trebuie să dea rezultate stabile. De exemplu, cristalele de sulfat de sodiu, alaunul de fier-amoniu și crom-potasiu, sărurile de mangan, cu pierdere de umiditate, se transformă în pulberi nedescrise și, prin urmare, elenu sunt incluse în trusa de creștere a cristalelor.
- Cost acceptabil și disponibilitatea reactivilor selectați. Cum pot fi cultivate cristalele? Trusele pentru copii includ componente accesibile, precum și instrucțiuni detaliate pentru efectuarea lucrărilor practice.
- Utilizarea de substanțe stabile. Alegerea substanțelor care suferă hidroliză reversibilă nu este recomandată. Astfel, sărurile de amoniu, care sunt foarte higroscopice, vor reacționa cu apa, drept urmare va fi greu de așteptat să se obțină rezultatul dorit.
Ce ar trebui să mai știe un tânăr alchimist? Creșterea cristalelor implică o anumită secvență de acțiuni (algoritm). Doar dacă toate cerințele și etapele de lucru sunt îndeplinite, puteți conta pe obținerea rezultatului dorit.
Păstrați cristalele de preferință la frigider, pentru a nu provoca distrugerea lor. Există unele substanțe care pot exista într-o formă cristalină stabilă pentru o perioadă destul de lungă.
De exemplu, cea mai bună opțiune pentru școlari este să cultive cristale din sulfat de cupru, sare. Aceste componente sunt disponibile într-o gamă de preț, potrivită pentru caracteristicile lor chimico-fizice și biologice.
Cu o acoperire suplimentară a cristalelor rezultate cu un lac incolor, le puteți prelungi semnificativ „durata de viață”.
Echipament necesar
Cum să crești cristale? Seturile pentru copii includ sticlă chimică: ochelari rezistenti la căldură,hârtie de filtru, pâlnie, tijă de sticlă, reactivi.
Dacă experimentul se face acasă, în locul hârtiei de filtru poate fi folosită hârtie igienică (șervețele), iar o oală veche așezată pe o sobă electrică poate juca rolul unei băi de apă.
O alternativă la o pâlnie chimică adevărată este gâtul unei sticle vechi de plastic.
Ce altceva este important de luat în considerare atunci când faceți un experiment de creștere a cristalelor? Pe lângă cultivarea directă, este important să dobândiți abilitățile pentru a păstra rezultatul activităților experimentale.
Opțiuni de educație
Există trei opțiuni diferite pentru formarea cristalelor:
- din topire;
- din soluție;
- din faza gazoasă.
Ca exemplu de cristalizare dintr-o stare topită, putem observa apariția gheții din apă, precum și formarea de roci vulcanice.
Crestarea cristalelor din vitriol este un exemplu tipic de tranziție de la o fază lichidă la o stare solidă de agregare.
În cazul răcirii unui vapor sau gaz, din cauza forțelor electrice de atracție, se observă asocierea atomilor sau moleculelor în stare cristalină. Printre cele mai comune opțiuni pentru producția artificială de monocristale, care pot fi efectuate de elevii de școală elementară, evidențiem cultivarea cristalelor din sulfat de cupru. Complexitatea procesului constă în viteza nesemnificativă a fluxului său.
Un exemplu de lucru în proiectul studenților
Relevanța subiectului este că a fost datinstrucțiuni detaliate pentru creșterea cristalelor, precum și rezultate specifice.
Ipoteza proiectului: cristale frumoase și unice pot fi cultivate acasă.
Scopul proiectului: creșterea cristalelor de sare pe cont propriu.
Obiective ale proiectului:
- analiza informații teoretice cu privire la întrebarea de cercetare;
- dezvăluie valoarea sării pentru viața umană;
- crește cristale de sare cu propriile mâini;
- clarificați condițiile de formare a cristalelor;
- evaluați rezultatele obținute în cadrul activităților practice.
Context istoric
Clorura de sodiu este un produs alimentar comun. În natură, acest compus apare ca halit mineral, denumit și „sare de rocă”. Clorura de sodiu se găsește în cantități semnificative în apa de mare. Acest compus a fost găsit în măruntaiele pământului, pe malurile râurilor, în munți.
Fără o anumită cantitate de sare de masă, multe organisme vii încep să înfometeze sare. Prădătorii compensează lipsa clorurii de sodiu cu carnea și sângele prăzii, ierbivorele ling solurile sărate.
10-15 grame de sare pe zi sunt suficiente pentru o persoană (nu mai mult de 1 lingură), un exces al acestei substanțe chimice duce la boli de rinichi. În antichitate, sarea era folosită pentru a face monede, pentru 5 plăci de sare puteai cumpăra un sclav.
În Roma antică, soldații angajați erau plătiți cu sare, nu cu bani. Britanicii credeau că o soluție de clorură de sodiu,stropit pe un lucru, previne nenorocirea. Sarea era considerată un simbol al prieteniei și ospitalității. Există un semn popular, conform căruia, atunci când este împrăștiat, trebuie să vă pregătiți pentru eșec, o ceartă.
În Rusia Kievană, substanța provenea din lacurile sărate ale Mării Azov și Mării Negre. Era un produs atât de scump, încât era servit numai pentru oaspeții nobili.
Există orașe care au apărut pe locurile în care a fost extrasă clorură de sodiu:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interesant despre cristale
Cuvântul înseamnă „gheață” în greacă. Au o varietate de forme, structuri, dimensiuni. De exemplu, mostrele gigantice ating o masă de câteva tone. Oamenii antici credeau că cristalul poate fi obținut din gheață, iar diamantele pot fi obținute din cristal. Erau înzestrați cu proprietăți magice, credeau că cristalele vindecă de boli mortale, afectează soarta și viața unei persoane.
Există forme speciale de cristale: crengi, pene, ace, copaci, flori. Un exemplu sunt modelele de pe ferestre iarna. Oamenii au învățat să crească rubine artificial. Pietrele sunt necesare pentru industria de bijuterii, precum și pentru fabricarea de mișcări de ceasuri de precizie.
Exersare
Creșterea cristalelor de sare nu implică substanțe chimice speciale. Fiecare casă are sare pentru mâncare. Cristalele acestui compus chimic suntcuburi transparente incolore. Procedura de creștere a cristalelor de sare a fost împărțită în mai multe etape:
- Dizolvarea sării în apă caldă. Procesul a continuat până când a venit un astfel de moment, până când substanța a încetat să se dizolve (soluție saturată).
- Amestecul preparat este turnat într-un alt recipient, în care pot fi crescute cristalele finale. Pentru ca motele să nu interfereze cu procesul de cristalizare, soluția este mai întâi filtrată printr-un șervețel sau hârtie igienică.
- O pietricică mică este legată de un fir, care este coborât în soluția preparată.
- Containerul este acoperit cu folie metalizată pentru a preveni pătrunderea resturilor și a prafului.
Puncte importante
Pentru a obține cristale mari și frumoase, nu este de dorit să scoți o pietricică fără nevoie specială.
Reziduurile nu ar trebui să intre în soluția saturată, deoarece aceasta va duce la o scădere a vitezei de cristalizare și va afecta negativ dimensiunea particulelor formate.
Nu folosiți coloranți atunci când creșteți cristale, deoarece acest lucru nu numai că va strica soluția în sine, ci va afecta negativ și rezultatul final.
Judecând după recenzii, primele cristale de pe fir se formează la 2-3 zile după începerea experimentului. Treptat, cresc în dimensiune, cresc unul peste altul. În cele din urmă, se formează un cristal transparent destul de mare de clorură de sodiu.
Cultivarea cristalelor de sulfat de cupru
Pentru a obține particule frumoase de sulfatcupru poate fi achiziționat de la magazinul de hardware pulbere de sulfat de cupru. Această substanță este folosită în agricultură pentru a combate microorganismele dăunătoare care distrug culturile de legume și fructe.
Trebuie amintit că sulfatul de cupru este un compus chimic activ. Este otrăvitor! Este necesar să vă spălați mâinile după procesul de dizolvare a pulberii, precum și atunci când lucrați cu cristale de sulfat de cupru.
Mai întâi trebuie să pregătiți o soluție saturată din această sare. Pentru a face acest lucru, pulberea este dizolvată în apă fierbinte până când procesul de dizolvare se oprește. Apoi, o mică pietricică (sămânță) este atașată de fir, este suspendată într-un recipient cu o soluție de sulfat de cupru, astfel încât să nu atingă fundul. Vasul este lăsat deschis pentru o lungă perioadă de timp, temperatura camerei este menținută. Pentru a preveni pătrunderea resturilor și a prafului înăuntru, recipientul poate fi acoperit cu folie alimentară.
În cursul evaporării, pe suprafața soluției va apărea o crustă, transformându-se treptat în cristale albastre strălucitoare. După 3-4 zile, „sămânța” este acoperită cu cristale albastre care seamănă cu pietre prețioase. După trei săptămâni, puteți obține un cristal mare de sulfat de cupru.
Dacă doriți, vă puteți înarma cu un set gata făcut de un tânăr chimist, conceput pentru a cultiva o varietate de cristale.
Ca substanță se folosește fosfat dihidrogen de amoniu, la care se adaugă colorant alimentar sub formă de pudră. De asemenea, în set există pietricele necesare pentru „sămânță”, un recipient de plastic cu capac și diviziuni măsurate pentru creștere, pensete,lupă, paletă de amestecare.
Pentru experiment se măsoară 40 ml apă fierbinte, apoi se toarnă amestecul, se dizolvă în apă amestecând cu o spatulă. Roca principală este împrăștiată de-a lungul fundului recipientului, soluția este turnată în recipient. Este plasat într-un loc luminos, de exemplu, pe un pervaz. Pe măsură ce apa se evaporă, în recipient apar cristale de sare în formă de ac. După 2-3 săptămâni, apa se va evapora complet, se pot vedea cristale mari de sare de amoniu.
În încheiere
La efectuarea lucrărilor de cercetare conform algoritmului propus mai devreme, se poate conta pe implementarea sarcinii. Cristalele cultivate acasă sunt destul de mari.
În timpul experimentelor independente, un tânăr chimist poate trage următoarele concluzii:
- compara procesul de creștere a cristalelor a diferitelor substanțe chimice;
- analiza diferențele de culoare, dimensiune, formă a cristalelor crescute;
- particulele pot crește la îndepărtarea buruienilor, scăpând de creșterile nedorite;
- procesul de creștere a cristalelor se realizează pe măsură ce apa se evaporă;
- forma și dimensiunea lor sunt afectate de temperatură.
Judecând după recenzii, cristalele sunt destul de capricioase, trebuie tratate cu grijă, respectarea deplină a regimului de temperatură, succesiunea acțiunilor, utilizarea „sămânței”. Dacă aveți răbdare, tratați cu atenție și atent acest proiect, este foarte posibil să creșteți acasă cristale de o formă, culoare, dimensiune neobișnuită.
Nu trebuie să uităm că substanțele cristaline sunt necesare unei persoane pentru fabricarea de mașini-unelte, construcția de case, uz casnic.
În măruntaiele pământului sunt pietre de o formă atât de ideală, de parcă cineva le-ar fi lustruit, lustruit, tăiat cu în altă calitate.
Fiecare dintre noi s-a uitat cu surprindere la fulgii de nea impecabili, la granule mici de nisip de pe malul râului, a admirat pietrele prețioase și semiprețioase.
Este greu de crezut că natura, fără nicio intervenție umană, a creat aceste substanțe cristaline.
În procesul activităților practice, studenții se familiarizează cu materialele teoretice, abilitățile activităților experimentale, studiază regulile de bază de siguranță.
