Je možné pestovať kryštály doma? Pokúsme sa spoločne nájsť odpoveď na túto otázku, navrhnúť metódy na uskutočnenie tohto experimentu.
Dobre vieme, že v prírode možno nájsť kryštály rôznych tvarov a veľkostí. V zime snehové vločky zdobia okná, konáre stromov. Niektoré z kryštálov sú odpadové produkty určitých organizmov.
Intro
Napríklad rast kryštálov je typický pre mäkkýše, ktoré padajú do ulity. Po 5-10 rokoch sa v ňom vytvorí nádherná perla, jedinečná svojim vzhľadom a jedinečnou brilanciou.
Za kryštály možno považovať zafíry, rubíny, diamanty a iné drahé kamene. Význam prírodných kryštálov v priemysle, vede, elektronike, optike je veľký.
Pestovanie kryštálov doma je zábavná činnosť pre začínajúcich výskumných chemikov. Je bezpečný, takže je vhodný aj pre žiakov základných škôl.
Precíznou prípravou, precíznou realizáciouprebieha experiment, formovanie a rozvoj zručností pri nastavovaní experimentov.
Je dôležité začať pestovať kryštály po predstavách o agregovaných stavoch hmoty, spôsoboch riadenia procesu rastu kryštálov.
Ak kryštalizácia prebieha nízkou rýchlosťou, môžete sa spoľahnúť, že získate veľký kryštál. Zvýšením rýchlosti procesu možno očakávať získanie polykryštalických malých kryštálov.
Dôležité informácie
Projekt pestovania krištáľu možno začať teoretickými termínmi a konceptmi. Kryštály sú pevné skupenstvo hmoty. Vyznačuje sa určitým tvarom, počtom plôch spojených so špecifikami usporiadania atómov. Kryštály tej istej látky majú vždy rovnaký tvar, ale rozdiely vo veľkosti sú povolené.
Rastúci kryštál je spojený so zmenou termodynamických parametrov roztoku, prechodom roztoku do tuhého stavu agregácie.
V prírode existuje veľa rôznych látok, ktoré môžu vytvárať kryštály.
Napríklad pestovanie kryštálov vody zahŕňa znižovanie teploty. Keď voda zamŕza, vytvára snehové vločky alebo ľadové kryštály. Podľa podobnej schémy sa tvorba minerálnych kryštálov uskutočňuje počas určitých procesov tvorby hornín.
Významné množstvo roztavených a horúcich hornín vo vnútri zeme sú minerálne roztoky.
Pri ich vytláčaní na povrchzem, dochádza k pomalému ochladzovaniu, ktoré vedie k prechodu do pevnej formy.
Napríklad horská žula obsahuje kryštály minerálov: živec, kremeň, sľuda. Pred miliónmi rokov existovala žula ako roztavená hmota minerálov. V našej dobe sa v zemskej kôre nachádzajú rôzne roztavené horniny, ktorých postupným ochladzovaním vznikajú rôzne druhy kryštálov.
Metódy pestovania kryštálov sa líšia a závisia od chemickej štruktúry látky, teploty, použitia ďalších komponentov.
Špecifiká procesu
Proces možno rozdeliť do niekoľkých samostatných bodov:
- prirodzené, spojené s výchovou v prírode;
- umelé.
Druhá možnosť je žiadaná v nasledujúcich prípadoch:
- na vedecké a technické účely;
- pri vykonávaní mimoškolskej praktickej, experimentálnej práce;
- náhodná tvorba kryštálov.
Ako môže v druhom prípade prebiehať rast kryštálov? Chémia považuje tento variant kryštalizácie za neúmyselný výsledok experimentu, pri ktorom v tomto prípade neexistovala žiadna kontrola zo strany výskumníka. Spontánna kryštalizácia sa pozoruje v prítomnosti ďalších fyzikálnych alebo chemických procesov: odparovanie rozpúšťadla, oxidácia zložiek roztoku.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Rastúce kryštályzo soli sa vysvetľuje rozpustnosťou látky v rozpúšťadlách sprevádzanou deštrukciou kryštálovej štruktúry. Teplo potrebné na takýto proces sa odoberá z prostredia. Napríklad v prípade rozpúšťania tiokyanátu amónneho NH4SCN a jodidu draselného možno zmenu teploty pocítiť priamym kontaktom so skúmavkou.
Pestovanie kryštálov zo soli doma je tiež spojené s difúziou. Napríklad, keď vezmeme niekoľko kryštálov manganistanu draselného (manganistanu draselného) a rozpustíme ich vo vode, môžeme pozorovať, ako sa nad objemom valca tvoria ružové víry. Za intenzívneho miešania získa celý roztok jednotnú ružovú farbu. Ak je zamrznutý, môžete sa spoľahnúť, že získate nádherné kryštály manganistanu draselného.
Na pestovanie kryštálov pre deti je najlepšie zvážiť chlorid sodný, síran meďnatý (2).
Dôležité aspekty
Pri výbere materiálu pre experimentálnu prácu je dôležité zvážiť určité skutočnosti:
- Východiskový materiál nesmie byť toxický. Napríklad projekt „Pestovanie kryštálov doma“pre deti nepovoľuje používanie kyanidu draselného, síranu sodného, pretože hydrolýzou takýchto solí sa uvoľňujú toxické zlúčeniny, ktoré môžu spôsobiť otravu.
- Vybrané látky musia poskytovať stabilné výsledky. Napríklad kryštály síranu sodného, železno-amónny a chróm-draselný kamenec, soli mangánu sa stratou vlhkosti menia na neopísateľné prášky, a pretonie sú súčasťou súpravy na pestovanie kryštálov.
- Prijateľné náklady a dostupnosť vybraných činidiel. Ako sa dajú pestovať kryštály? Súpravy pre deti obsahujú prístupné komponenty, ako aj podrobné pokyny na praktickú prácu.
- Používanie stabilných látok. Výber látok, ktoré podliehajú reverzibilnej hydrolýze, sa neodporúča. Preto amónne soli, ktoré sú vysoko hygroskopické, budú reagovať s vodou, v dôsledku čoho bude ťažké očakávať dosiahnutie požadovaného výsledku.
Čo by mal ešte vedieť mladý alchymista? Pestovanie kryštálov zahŕňa určitú postupnosť akcií (algoritmus). Iba ak sú splnené všetky požiadavky a fázy práce, môžete sa spoľahnúť na požadovaný výsledok.
Kryštály uchovávajte najlepšie v chladničke, aby ste nevyvolali ich zničenie. Existujú látky, ktoré sú schopné existovať v stabilnej kryštalickej forme pomerne dlhú dobu.
Napríklad najlepšou možnosťou pre školákov je pestovať kryštály zo síranu meďnatého, soli. Tieto komponenty sú dostupné v cenovom rozpätí, ktoré sú vhodné pre ich chemicko-fyzikálne, biologické vlastnosti.
Dodatočným potiahnutím výsledných kryštálov bezfarebným lakom môžete výrazne predĺžiť ich "životnosť".
Vyžaduje sa vybavenie
Ako pestovať kryštály? Súpravy pre deti obsahujú chemické sklo: žiaruvzdorné okuliare,filtračný papier, lievik, sklenená tyčinka, činidlá.
Ak sa experiment vykonáva doma, namiesto filtračného papiera možno použiť toaletný papier (obrúsky) a starý hrniec položený na elektrickom sporáku môže hrať úlohu vodného kúpeľa.
Alternatívou k skutočnému chemickému lieviku je hrdlo starej plastovej fľaše.
Čo ešte je dôležité zvážiť pri experimente s pestovaním kryštálov? Okrem priamej kultivácie je dôležité získať zručnosti na uchovanie výsledku experimentálnych aktivít.
Možnosti vzdelávania
Existujú tri rôzne možnosti tvorby kryštálov:
- z taveniny;
- from solution;
- z plynnej fázy.
Ako príklad kryštalizácie z roztaveného stavu si môžeme všimnúť objavenie sa ľadu z vody, ako aj tvorbu vulkanických hornín.
Rastúce kryštály z vitriolu sú typickým príkladom prechodu z kvapalnej fázy do tuhého stavu agregácie.
V prípade ochladzovania pary alebo plynu sa v dôsledku elektrických príťažlivých síl pozoruje spojenie atómov alebo molekúl do kryštalického stavu. Medzi najčastejšie možnosti umelej výroby monokryštálov, ktoré môžu vykonávať žiaci základných škôl, vyčleňujeme pestovanie kryštálov zo síranu meďnatého. Zložitosť procesu spočíva v nepatrnej rýchlosti jeho toku.
Príklad študentskej projektovej práce
Relevantnosť témy je taká, že bola zadanápodrobné pokyny na pestovanie kryštálov, ako aj konkrétne výsledky.
Hypotéza projektu: krásne a jedinečné kryštály sa dajú pestovať aj doma.
Cieľ projektu: vlastné pestovanie kryštálov soli.
Ciele projektu:
- analyzovať teoretické informácie o výskumnej otázke;
- odhaľ hodnotu soli pre ľudský život;
- pestujte si kryštály soli vlastnými rukami;
- objasnite podmienky tvorby kryštálov;
- vyhodnoťte výsledky získané v priebehu praktických činností.
Historické pozadie
Chlorid sodný je bežný potravinový výrobok. V prírode sa táto zlúčenina vyskytuje ako minerál halit, označovaný aj ako „kamenná soľ“. Chlorid sodný sa nachádza vo významných množstvách v morskej vode. Táto zlúčenina sa našla v útrobách zeme, na brehoch riek, v horách.
Bez určitého množstva kuchynskej soli mnohé živé organizmy začnú hladovať soľ. Dravce dopĺňajú nedostatok chloridu sodného mäsom a krvou koristi, bylinožravce olizujú slanú pôdu.
10-15 gramov soli denne človeku stačí (nie viac ako 1 polievková lyžica), nadbytok tejto chemikálie vedie k ochoreniam obličiek. V staroveku sa zo soli vyrábali mince, za 5 kúskov soli ste si mohli kúpiť otroka.
V starovekom Ríme boli najatí vojaci platení soľou, nie peniazmi. Briti verili, že roztok chloridu sodného,špliechať na vec, zabraňuje nešťastiu. Práve soľ bola považovaná za symbol priateľstva a pohostinnosti. Existuje populárne znamenie, podľa ktorého keď sa rozprší, treba sa pripraviť na neúspech, hádku.
Na Kyjevskej Rusi látka pochádzala zo soľných jazier v Azovskom a Čiernom mori. Bol to taký drahý tovar, že sa podával len pre vznešených hostí.
Na miestach, kde sa ťažil chlorid sodný, sa objavili mestá:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Zaujímavé o kryštáloch
To slovo znamená v gréčtine „ľad“. Majú rôzne tvary, štruktúry, veľkosti. Napríklad obrovské vzorky dosahujú hmotnosť niekoľkých ton. Starovekí ľudia verili, že kryštál sa dá získať z ľadu a diamanty sa dajú získať z kryštálu. Boli obdarení magickými vlastnosťami, verili, že kryštály liečia smrteľné choroby, ovplyvňujú osud a život človeka.
Existujú špeciálne formy kryštálov: konáre, perie, ihličie, stromy, kvety. Príkladom sú vzory na oknách v zime. Ľudia sa naučili pestovať rubíny umelo. Kamene sú potrebné pre klenotnícky priemysel, ako aj pre výrobu presných hodinových strojčekov.
Cvičenie
Pestovanie kryštálov soli nezahŕňa špeciálne chemikálie. Každý dom má soľ ako jedlo. Kryštály tejto chemickej zlúčeniny súpriehľadné bezfarebné kocky. Postup pestovania kryštálov soli bol rozdelený do niekoľkých etáp:
- Rozpúšťanie soli v teplej vode. Proces pokračoval, až kým nenastala taká chvíľa, kým sa látka neprestala rozpúšťať (nasýtený roztok).
- Pripravená zmes sa preleje do ďalšej nádoby, v ktorej sa dajú pestovať finálne kryštály. Aby zrnká nezasahovali do procesu kryštalizácie, roztok sa najskôr prefiltruje cez obrúsok alebo toaletný papier.
- Na niť sa priviaže malý kamienok, ktorý sa spustí do pripraveného roztoku.
- Nádoba je pokrytá metalizovanou fóliou, aby sa dovnútra nedostali nečistoty a prach.
Dôležité body
Aby ste získali veľké a krásne kryštály, je nežiaduce vytiahnuť kamienok bez špeciálnej potreby.
Nečistoty by sa nemali dostať do nasýteného roztoku, pretože to povedie k zníženiu rýchlosti kryštalizácie a negatívne ovplyvní veľkosť vytvorených častíc.
Pri pestovaní kryštálov nepoužívajte farbivá, pretože to nielenže pokazí samotný roztok, ale negatívne ovplyvní aj konečný výsledok.
Súdiac podľa recenzií, prvé kryštály na vlákne sa vytvoria 2-3 dni po začiatku experimentu. Postupne sa zväčšujú, rastú jeden na druhom. Nakoniec sa vytvorí pomerne veľký priehľadný kryštál chloridu sodného.
Pestovanie kryštálov síranu meďnatého
Aby ste získali krásne sulfátové časticemeď je možné zakúpiť v železiarstve prášok síranu meďnatého. Táto látka sa používa v poľnohospodárstve na boj proti škodlivým mikroorganizmom, ktoré ničia zeleninové a ovocné plodiny.
Treba si uvedomiť, že síran meďnatý je aktívna chemická zlúčenina. Je to jedovaté! Po procese rozpúšťania prášku, ako aj pri práci s kryštálmi síranu meďnatého je potrebné umyť si ruky.
Najprv si musíte pripraviť nasýtený roztok tejto soli. Na tento účel sa prášok rozpustí v horúcej vode, kým sa proces rozpúšťania nezastaví. Ďalej sa na vlákno pripevní malý kamienok (semeno), ktorý sa zavesí do nádoby s roztokom síranu meďnatého tak, aby sa nedotýkal dna. Nádoba sa nechá dlho otvorená, udržiava sa izbová teplota. Aby sa dovnútra nedostali nečistoty a prach, nádobu je možné prikryť potravinovou fóliou.
V priebehu vyparovania sa na povrchu roztoku objaví kôra, ktorá sa postupne mení na modré lesklé kryštály. Po 3-4 dňoch „semienko“obrastie modrými kryštálmi pripomínajúcimi drahé kamene. Po troch týždňoch môžete získať veľký kryštál síranu meďnatého.
Ak chcete, môžete sa vyzbrojiť hotovou sadou mladého chemika, ktorá je určená na pestovanie rôznych kryštálov.
Dihydrogenfosforečnan amónny sa používa ako látka, do ktorej sa pridáva práškové potravinárske farbivo. V súprave sú tiež kamienky potrebné pre „semeno“, plastová nádoba s vekom a odmerané dieliky na pestovanie, pinzeta,lupa, miešacia lopatka.
Pre experiment sa odmeria 40 ml horúcej vody, potom sa zmes naleje, za miešania špachtľou sa rozpustí vo vode. Hlavná hornina je rozptýlená pozdĺž dna nádoby, roztok sa naleje do nádoby. Umiestňuje sa na svetlé miesto, napríklad na parapet. Keď sa voda odparí, v nádobe sa objavia kryštáliky soli v tvare ihličia. Po 2-3 týždňoch sa voda úplne odparí, môžete vidieť veľké kryštály amónnej soli.
Na záver
Pri vykonávaní výskumnej práce podľa algoritmu navrhnutého skôr sa dá počítať s realizáciou úlohy. Kryštály pestované doma sú pomerne veľké.
Počas nezávislých experimentov môže mladý chemik vyvodiť nasledujúce závery:
- porovnajte proces rastu kryštálov rôznych chemikálií;
- analyzovať rozdiely vo farbe, veľkosti, tvare vyrastených kryštálov;
- častice môžu rásť pri odstraňovaní buriny a zbavovaní sa nežiaducich porastov;
- proces rastu kryštálov prebieha pri odparovaní vody;
- ich tvar a veľkosť ovplyvňuje teplota.
Súdiac podľa recenzií, kryštály sú dosť rozmarné, je potrebné s nimi zaobchádzať opatrne, úplné dodržiavanie teplotného režimu, postupnosť akcií, použitie "semená". Ak máte trpezlivosť, starostlivo a starostlivo zaobchádzajte s týmto projektom, je celkom možné pestovať kryštály neobvyklého tvaru, farby, veľkosti doma svojpomocne.
Nesmieme zabúdať, že kryštalické látky potrebuje človek na výrobu obrábacích strojov, stavbu domov, domáce účely.
V útrobách zeme sú kamene takého ideálneho tvaru, ako keby ich niekto kvalitne vyleštil, vyleštil, vybrúsil.
Každý z nás prekvapene hľadel na bezchybné snehové vločky, malé zrnká piesku na brehu rieky, obdivované drahokamy a polodrahokamy.
Je ťažké uveriť, že to bola príroda, bez akéhokoľvek ľudského zásahu, ktorá vytvorila tieto kryštalické látky.
V procese praktických činností sa žiaci oboznamujú s teoretickými materiálmi, zručnosťami experimentálnych činností, naštudujú si základné bezpečnostné pravidlá.
