Rostoucí krystaly doma: rysy, technologie a zpětná vazba

Je možné růst krystalů doma? Pokusíme se společně nalézt odpověď na tuto otázku a navrhnout metody pro provedení tohoto experimentu.

Víme velmi dobře, že v přírodě se nacházejí krystaly různých tvarů a velikostí. V zimě sněhové vločky zdobí okna, větve stromů. Část krystalů jsou produkty živé aktivity některých organismů.

Úvod

Například růst krystalů je charakteristický pro měkkýši, kteří spadají do pláště. Po 5-10 letech tvoří krásnou perlu jedinečnou svou vzhled a jedinečnou brilantností.

Za krystaly lze považovat zafíry, rubíny, diamanty a jiné drahé kameny. Hodnota přírodních krystalů v průmyslu, vědě, elektronice a optice je velmi důležitá.

Pěstování krystalů doma je fascinující aktivita, přístupná začínajícím výzkumníkům chemie. Je to bezpečné, a proto je vhodné i pro studenty základních škol.

Díky pečlivé přípravě, pečlivému provedení experimentu, vytváření a testování dovedností při vytváření experimentů probíhá.

Pěstování krystalů je důležité začít po tom, kdy se vytvoří myšlenky o agregátních stavech hmoty, způsoby, jak řídit růst krystalů.

Pokud krystalizace probíhá v nepodstatné míře, lze očekávat, že získá velký krystal. S rostoucí rychlostí procesu lze počítat s výrobou polykrystalických jemných krystalů.

Důležité informace

Projekt Growing Crystals může začít s teoretickými pojmy a pojmy. Krystaly nazývají pevný stav hmoty. Je charakterizována určitou formou, počtem obličejů spojených se specifickým umístěním atomů. Krystaly stejné látky mají vždy stejný tvar, ale rozdíly ve velikosti jsou povoleny.

Růst krystalů je spojen se změnou termodynamických parametrů roztoku, přechodem roztoku na pevný agregát.

V přírodě existuje mnoho různých látek, které jsou schopné vytvářet krystaly.

Například růst vodních krystalů zahrnuje snížení teploty. Při procesu zmrazování vytváří voda sněhové vločky nebo ledové krystaly. V podobném schématu se vytváří minerální krystaly za určitých horninových procesů.

Podstatná množství roztavených a horkých hornin ve vnitrozemí jsou minerálními roztoky.

Když jsou vyhozeny na povrch země, dochází k pomalému ochlazování, což vede k přechodu na pevnou formu.

Například v horské žulové krystaly minerálů jsou obsaženy: živec, křemen, slída. Před milióny let existovala žula jako roztavená hmota minerálů. V naší době v zemské kůře existují různé roztavené horniny, s postupným ochlazováním krystalů různých druhů.

Metody růstu krystalů se liší a závisí na chemické struktuře látky, teplotním režimu, použití dalších složek.

Specificita procesu

Proces lze rozdělit na několik samostatných položek:

• Přírodní, spojená se vzděláváním v přírodě;
• umělé.

Druhá možnost je poptávka v následujících případech:

• pro vědecké a technické účely;
• při provádění mimoškolních, praktických, experimentálních prací;
• náhodné vytváření krystalů.

Jak může docházet k růstu krystalů v posledním případě? Chemie považuje tento varianta krystalizace za neúmyslný výsledek experimentu, v němž v tomto případě neexistovala předpokládaná kontrola ze strany výzkumného pracovníka. Spontánní krystalizace se pozoruje za přítomnosti dalších fyzikálních nebo chemických procesů: odpaření rozpouštědla, oxidace složek roztoku.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Růst krystalů ze soli je vysvětlen rozpustností látky v rozpouštědlech, doprovázenou destrukcí krystalové struktury. Teplo potřebné pro takový proces je převzato z prostředí. Například v případě rozpuštění amonium thiokyanátu NH₄SCN a jodid draselný, může dojít k přímému kontaktu se zkumavkou.

Také růst krystalů ze soli doma je spojen s difúzí. Například, že několik krystalků manganistanu draselného (manganistanu draselného) a rozpuštěním ve vodě, je možno pozorovat, jak se objem válce vytvořen růžové víry. Při intenzivním míchání získává celé řešení jednotnou růžovou barvu. V případě zamrznutí je možné počítat s získáním krásných krystalů manganistanu draselného.

Rostoucí krystaly pro děti je lepší vzít v úvahu chlorid sodný, síran měďnatý (2).

Důležité aspekty

Při výběru materiálů pro provádění experimentální práce je důležité vzít v úvahu určité skutečnosti:

• Výchozí materiál by neměl mít toxicitu. Například projekt "Pěstování krystalů doma" pro děti neumožňuje použití kyanidu draselného a síranu sodného, ​​protože při hydrolýze těchto solí se uvolňují toxické sloučeniny, které mohou způsobit otravu.
• Volitelné látky by měly poskytnout stabilní výsledky. Například krystaly síranu sodného, ​​železitý amonný a křemičitanu hlinitého, soli manganu se ztrátou vlhkosti se změní na hladce vypadající prášky a proto nejsou zahrnuty v sadě pro růst krystalů.
• Přijatelné náklady a dostupnost vybraných činidel. Jak můžete růst krystaly? Soupravy pro děti obsahují dostupné součásti, stejně jako podrobné doporučení pro praktickou práci.
• Použití stabilních látek. Nedoporučuje se volit látky, které podléhají reverzibilní hydrolýze. Takže amoniové soli, které jsou vysoce hygroskopické, budou reagovat s vodou, v důsledku čehož bude obtížné očekávat požadovaný výsledek.

Co jiného by měl mladý alchymista vědět? Rostoucí krystaly zahrnují určitou posloupnost akcí (algoritmus). Pouze v případě, že jsou splněny všechny požadavky, jsou sledovány fáze práce, lze očekávat požadovaný výsledek.

Krystaly nejlépe uchovávejte v chladničce, aby nedošlo k jejich zničení. Existují některé látky, které mohou existovat ve stabilní krystalické formě po poměrně dlouhou dobu.

Například optimální volbou pro školáky je kultivace krystalů ze síranu měďnatého, stolní soli. Tyto komponenty jsou k dispozici v cenovém rozmezí, vhodné pro jejich chemicko-fyzikální, biologické vlastnosti.

Při dodatečném pokrytí získaných krystalů bezbarvým lakem je možné výrazně prodloužit jejich "životnost".

Potřebné vybavení

Jak růst krystalů? Soupravy pro děti zahrnují chemické nádobí: žáruvzdorné sklo, filtrační papír, lievik, skleněnou tyčinku, reagencie.

Pokud se experiment provádí doma, může být místo filtračního papíru povolen toaletní papír (ubrousky) a stará hrnce umístěná na elektrické desce může hrát roli vodní lázně.

Alternativou k reálnému chemickému nálevu je hrdlo staré plastové láhve.

Co jiného je důležité vzít v úvahu při provádění zkušeností "Growing Crystals"? Vedle přímé kultivace je důležité získat dovednosti, které zachovávají výsledek experimentálních činností.

Možnosti vzdělávání

Existují tři různé možnosti tvorby krystalů:

• z taveniny;
• z řešení;
• z plynné fáze.

Jako příklad krystalizace z roztaveného stavu lze poznamenat vzhled ledu z vody, stejně jako vznik vulkanických hornin.

Kultivace krystalů z vitriolu je typickým příkladem přechodu z kapalné fáze na pevný agregát.

V případě chlazení páry nebo plynu, v důsledku elektrických sil přitažlivosti, jsou atomy nebo molekuly spojeny do krystalického stavu. Mezi nejběžnější varianty umělé produkce jednotlivých krystalů, které mohou provádět žáky nižšího stupně, se vymyká růst krystalů ze síranu měďnatého. Složitost procesu spočívá v nevýznamné rychlosti jeho toku.

Příklad projektové práce studenta

Aktuálnost tohoto tématu spočívá v tom, že byly poskytnuty podrobné pokyny týkající se rostoucích krystalů a že byly dosaženy konkrétní výsledky.

Hypotéza projektu: doma můžete růst krásné a jedinečné krystaly.

Cílem projektu je pěstování stolní soli vlastními silami.

Cíle projektu:

• analyzovat teoretické informace o problematice výzkumu;
• odhalit hodnotu soli pro lidský život;
• se svými vlastními rukama, aby rostly krystaly stolní soli;
• vyjasnit podmínky pro tvorbu krystalů;
• vyhodnotit výsledky získané v průběhu praktické činnosti.

Historické pozadí

Chlorid sodný je běžný potravinářský výrobek. V přírodě se tato sloučenina nachází jako minerál halitů, nazývaný také "skalní sůl". Chlorid sodný je přítomen ve významných množstvích v mořské vodě. Tato směs byla objevena v útrobách země, na březích řek, v horách.

Bez určitého množství stolní soli, mnoho živých organismů začne hladovění salinem. Dravci doplňují nedostatek chloridu sodného s masem a krví kořisti, býložravci olívají slané půdy.

Za den má člověk 10-15 gramů stolní soli (ne více než 1 polévkovou lžíci), nadbytek této chemické látky vede k výskytu onemocnění ledvin. Ve starověku byla sůl používána k výrobě mincí, 5 otroků soli je možné koupit otrokem.

Ve starém Římě najal vojáci platy, nikoliv peníze. Angličané věřili, že roztok chloridu sodného rozprášený na věc, zabraňuje neštěstí. Byla to sůl, která byla považována za symbol přátelství a pohostinnosti. Existuje národní označení, podle něhož když je rozptýleno, musí se připravit na selhání, hádat se.

V Kievanské Rusě pocházela látka ze solných jezer Azovského a Černého moře. Byla to tak drahá komodita, že byla podávaná na stole pouze pro významné hosty.

Tam jsou města, která se objevila na místech extrakce chloridu sodného:

• Solikamsk.
• Solvychegodsk.
• Bursol.
• Solikamsk.
• Soligalich.
• Sol-Iletsk.

Zajímavé o krystalech

Překlad z řečtiny znamená slovo "led". Mají rozmanitou formu, strukturu, velikost. Například obrovské vzorky dosahují hmotnosti několika tun. Starověcí lidé věřili, že je možné získat krystal z ledu a z krystalu získat diamanty. Byli obdařeni magickými vlastnostmi, věřili, že krystaly vyléčené smrtícími nemocemi ovlivňují osud a život člověka.

Existují speciální formy krystalů: větve, peří, jehly, stromy, květiny. Jako příklad můžete v zimě přenést vzory na okna. Lidé se naučili růst umělých rubínů. Kameny jsou potřebné pro klenotnictví, stejně jako pro výrobu přesných hodinek.

Praxe

Rostoucí krystaly stolní soli neobsahují speciální chemikálie. V každém domě je sůl, která se používá k jídlu. Krystaly této chemické sloučeniny jsou průhledné, bezbarvé kostky. Postup pěstování z krystalů stolní soli byl rozdělen do několika etap:

• Sůl rozpusťte v teplé vodě. Proces pokračoval až do okamžiku, kdy se látka přestala rozpouštět (nasycený roztok).
• Připravená směs se nalije do další nádoby, ve které mohou být konečné krystaly pěstovány. K tomu, aby štěpka neinterferovala s krystalizačním procesem, je předběžně provedena filtrace roztoku přes toaletní nebo toaletní papír.
• K nitě je připevněna malá oblázka, která je spuštěna do připraveného roztoku.
• Nádoba je pokrytá metalizovanou fólií, aby se zabránilo vnikání nečistot a prachu.

Důležité body

Aby bylo možné získat velké a krásné krystaly, je nežádoucí vytahovat oblázky bez větší potřeby.

V nasyceném roztoku by se neměly dostat zbytky, protože to povede ke snížení rychlosti krystalizace, bude mít nepříznivý vliv na velikost vzniklých částic.

Nepoužívejte nátěrové hmoty v procesu růstu krystalů, protože to nejenom zkazí samotné řešení, ale také negativně ovlivní konečný výsledek.

Při hodnocení podle recenzí se první krystaly na vláknech tvoří 2-3 dny po zahájení experimentu. Postupně se zvyšují ve velikosti, rostou na sobě. Nakonec se vytvoří poměrně velký průhledný krystal chloridu sodného.

Kultivace krystalů síranu měďnatého

Abyste získali krásné částice síranu měďnatého, může být v železářském skladu zakoupen práškový sulfát mědi. Tato látka se používá v zemědělství k boji proti škodlivým mikroorganismům, které ničí rostlinné a ovocné kultury.

Je třeba si uvědomit, že síran měďnatý je aktivní chemická sloučenina. Je to jedovaté! Je nutné umýt ruce po procesu rozpouštění prášku a také při práci s krystaly síranu měďnatého.

Nejprve musíte připravit nasycené roztoky této soli. K tomuto účelu se prášek rozpouští v horké vodě až do přerušení procesu rozpouštění. Pak se k nitě připojí malá oblázka, která je zavěšena v kontejneru s roztokem síranu měďnatého tak, aby se nedotýkal dna. Nádoba je ponechána otevřená po dlouhou dobu, teplota místnosti je udržována. Aby se zabránilo vnikání nečistot a prachu, může být obal pokryt potravinovou fólií.

Během odpařování se na povrchu roztoku objeví kůra, která se postupně změní na modré zářící krystaly. Po 3-4 dnech je "semeno" zarostlé modrými krystaly připomínajícími drahé kameny. Po třech týdnech můžete získat velký krystal síranu měďnatého.

Pokud si přejete, můžete se vyzbrojit hotovou sadou mladého lékáren, navrženého pro růst různých krystalů.

Jako látka se používá dihydrogenfosforečnan amonný, do něhož se přidává práškové barvivo pro potravinářské účely. Také v sadě mají kameny nezbytné pro „semeno“ z plastové nádoby s víkem a měření rozdělení růst, pinzeta, zvětšovací sklo, pro míchání pádlo.

Při experimentu se měří 40 ml horké vody, směs se nalije a rozpustí ve vodě za míchání špachtlí. Hlavní hornina je rozptýlena podél dna nádoby, roztok je nalit do kontejneru. Nachází se na světlém místě, například na parapetu. Při odpařování vody se v kontejneru objevují jehličkové krystaly soli. Po 2-3 týdnech se voda zcela odpařuje, můžete pozorovat velké krystaly amonné soli.

Na závěr

Při provádění výzkumných prací na dříve navrženém algoritmu se můžete spolehnout na realizaci úkolu. Krystaly pěstované doma jsou dostatečně velké.

Během nezávislých experimentů může mladý chemik vyvodit následující závěry:

• porovnat proces růstu krystalů v různých chemických látkách;
• analyzovat rozdíly v barvě, velikosti, tvaru dospělých krystalů;
• částice mohou růst s odstraněním plevele, zbavit se nežádoucích růsů;
• proces růstu krystalů se provádí při odpařování vody;
• teplotní index ovlivňuje jejich tvar a velikost.

Podle recenzí jsou krystaly spíše rozmarné, potřebují k nim pečlivý postoj, plné dodržování teplotního režimu, pořadí akcí, uplatnění "semen". Máte-li trpělivost, pečlivý a pečlivý postoj k tomuto projektu, je možné pěstovat sami sebe v krystalů domů neobvyklého tvaru, barvy, velikosti.

Nesmíme zapomínat, že člověk potřebuje krystalické látky pro výrobu obráběcích strojů, výstavbu domů, pro domácnosti.

V pozemském vnitrozemí jsou kameny takové ideální podoby, jako kdyby je někdo leskl, leštil je a vyřezal je kvalitativně.

Každý z nás byl překvapen, že považuje za bezchybné sněhové vločky, malé zrno písku na břehu řeky, obdivující drahokamy a polodrahokamy.

Je obtížné uvěřit, že to byla příroda, bez jakéhokoli zásahu člověka, která vytvořila tyto krystalické látky.

K instilaci kognitivní zájem v anorganické chemii, rozvoj dovedností designu a výzkumu, přípravy mladší generace pro nadcházející volby povolání, pokusy týkající se pěstování domácí krystaly síranu měďnatého, chlorid sodný, může být považován za ideální volbou. Během praktické činnosti se seznámí s teoretickými materiály, experimentálními pracovními dovednostmi, základními bezpečnostními předpisy.