Er det muligt at dyrke krystaller derhjemme? Lad os sammen prøve at finde svaret på dette spørgsmål, for at foreslå metoder til at udføre dette eksperiment.
Vi ved udmærket, at krystaller af forskellige former og størrelser kan findes i naturen. Om vinteren dekorerer snefnug vinduer, grene. Nogle af krystallerne er affaldsprodukter fra visse organismer.
Intro
Vækst af krystaller er f.eks. typisk for bløddyr, der falder ind i skallen. Efter 5-10 år er der dannet en smuk perle i den, unik i sit udseende og unikke glans.
Safirer, rubiner, diamanter og andre ædelsten kan betragtes som krystaller. Betydningen af naturlige krystaller i industri, videnskab, elektronik, optik er stor.
At dyrke krystaller derhjemme er en sjov aktivitet for nybegyndere forskningskemikere. Det er sikkert, så det er velegnet selv for folkeskoleelever.
Gennem omhyggelig forberedelse, omhyggelig udførelseeksperiment, dannelse og udvikling af færdigheder til at opsætte eksperimenter finder sted.
Det er vigtigt at begynde at dyrke krystaller efter ideer om stoffets aggregerede tilstande, måder at kontrollere krystalvækstprocessen på.
Hvis krystalliseringen skrider frem med en lav hastighed, kan du regne med at få en stor krystal. Ved at øge processens hastighed kan man forvente at opnå polykrystallinske små krystaller.
Vigtige oplysninger
The Crystal Growing Project kan startes med teoretiske termer og koncepter. Krystaller er stoffets faste tilstand. Det er kendetegnet ved en bestemt form, antallet af ansigter, der er forbundet med detaljerne i arrangementet af atomer. Krystaller af det samme stof har altid samme form, men forskelle i størrelse er tilladt.
Voksende krystaller er forbundet med en ændring i opløsningens termodynamiske parametre, opløsningens overgang til en fast aggregeringstilstand.
I naturen er der mange forskellige stoffer, der kan danne krystaller.
F.eks. involverer dyrkning af vandkrystaller at sænke temperaturen. Når vand fryser, danner det snefnug eller iskrystaller. Ifølge et lignende skema udføres dannelsen af mineralske krystaller under visse stendannende processer.
Betydelige mængder af smeltede og varme sten i jordens indre er mineralske opløsninger.
Når du skubber dem til overfladenjord, sker der en langsom afkøling, som fører til en overgang til en fast form.
Bjerggranit indeholder f.eks. krystaller af mineraler: feldspat, kvarts, glimmer. For millioner af år siden eksisterede granit som en smeltet masse af mineraler. I vor tid er der forskellige smeltede bjergarter i jordskorpen, med den gradvise afkøling, hvoraf der dannes forskellige typer krystaller.
Metoder til dyrkning af krystaller varierer og afhænger af stoffets kemiske struktur, temperatur, brugen af yderligere komponenter.
Processpecifikationer
Processen kan opdeles i flere separate punkter:
- naturlig, forbundet med uddannelse i naturen;
- kunstig.
Den anden mulighed er efterspurgt i følgende tilfælde:
- til videnskabelige og tekniske formål;
- når du udfører ekstra-currikulært, praktisk, eksperimentelt arbejde;
- tilfældig krystaldannelse.
Hvordan kan krystalvækst finde sted i sidstnævnte tilfælde? Kemi betragter denne variant af krystallisation som et utilsigtet resultat af eksperimentet, hvor der i dette tilfælde ikke var nogen kontrol fra forskerens side. Spontan krystallisation observeres i nærværelse af yderligere fysiske eller kemiske processer: fordampning af opløsningsmidlet, oxidation af opløsningens komponenter.
Fysiske og kemiske egenskaber
Voksende krystallerfra s alt forklares ved stoffets opløselighed i opløsningsmidler, ledsaget af ødelæggelsen af krystalstrukturen. Den varme, der kræves til en sådan proces, tages fra miljøet. For eksempel, i tilfælde af opløsning af ammoniumthiocyanat NH4SCN og kaliumiodid, kan temperaturændringen mærkes ved direkte kontakt med reagensglasset.
Druk af krystaller fra s alt derhjemme er også forbundet med diffusion. For eksempel ved at tage flere krystaller af kaliumpermanganat (kaliumpermanganat) og opløse dem i vand, kan man observere, hvordan lyserøde hvirvler dannes over cylinderens rumfang. Ved kraftig omrøring får hele opløsningen en ensartet lyserød farve. Hvis den er frossen, kan du regne med at få smukke krystaller af kaliumpermanganat.
At dyrke krystaller til børn er bedst overvejet på natriumchlorid, kobbersulfat (2).
Vigtige aspekter
Når du vælger materiale til eksperimentelt arbejde, er det vigtigt at overveje visse fakta:
- Udgangsmaterialet må ikke være giftigt. For eksempel tillader projektet "Grow crystals at home" for børn ikke brugen af kaliumcyanid, natriumsulfat, da hydrolysen af sådanne s alte frigiver giftige forbindelser, der kan forårsage forgiftning.
- De valgte stoffer skal give stabile resultater. For eksempel bliver natriumsulfatkrystaller, jern-ammonium og chrom-kalium alun, mangans alte, med tab af fugt, til ubeskrivelige pulvere, og deer ikke inkluderet i krystaldyrkningssættet.
- Acceptabel pris og tilgængelighed af udvalgte reagenser. Hvordan kan krystaller dyrkes? Sæt til børn inkluderer tilgængelige komponenter samt detaljerede instruktioner til at udføre praktisk arbejde.
- Brug af stabile stoffer. Valget af stoffer, der gennemgår reversibel hydrolyse, anbefales ikke. Således vil ammoniums alte, som er meget hygroskopiske, reagere med vand, hvorfor det vil være svært at forvente at opnå det ønskede resultat.
Hvad skal en ung alkymist ellers vide? Dyrkning af krystaller involverer en vis rækkefølge af handlinger (algoritme). Kun hvis alle krav og stadier af arbejdet er opfyldt, kan du regne med at få det ønskede resultat.
Opbevar krystaller helst i køleskabet for ikke at fremprovokere deres ødelæggelse. Der er nogle stoffer, der er i stand til at eksistere i en stabil krystallinsk form i en ret lang periode.
For eksempel er den bedste mulighed for skolebørn at dyrke krystaller fra kobbersulfat, s alt. Disse komponenter fås i en prisklasse, der er egnet til deres kemisk-fysiske, biologiske egenskaber.
Med yderligere belægning af de resulterende krystaller med en farveløs lak kan du forlænge deres "levetid" betydeligt.
Påkrævet udstyr
Hvordan dyrker man krystaller? Sæt til børn inkluderer kemisk glasvarer: varmebestandige glas,filtrerpapir, tragt, glasstav, reagenser.
Hvis forsøget udføres derhjemme, kan toiletpapir (servietter) bruges i stedet for filterpapir, og en gammel gryde placeret på et elektrisk komfur kan spille rollen som et vandbad.
Et alternativ til en rigtig kemisk tragt er halsen på en gammel plastikflaske.
Hvad ellers er vigtigt at overveje, når man laver et krystaldyrkningseksperiment? Ud over direkte dyrkning er det vigtigt at tilegne sig færdigheder til at bevare resultatet af eksperimentelle aktiviteter.
Uddannelsesmuligheder
Der er tre forskellige muligheder for krystaldannelse:
- fra smelten;
- fra løsning;
- fra gasfasen.
Som et eksempel på krystallisation fra en smeltet tilstand kan vi notere udseendet af is fra vand, såvel som dannelsen af vulkanske klipper.
Vækst af krystaller fra vitriol er et typisk eksempel på overgangen fra en flydende fase til en fast aggregeringstilstand.
I tilfælde af afkøling af en damp eller gas, på grund af elektriske tiltrækningskræfter, observeres associationen af atomer eller molekyler til en krystallinsk tilstand. Blandt de mest almindelige muligheder for kunstig produktion af enkeltkrystaller, som kan udføres af folkeskoleelever, fremhæver vi dyrkning af krystaller fra kobbersulfat. Kompleksiteten af processen ligger i den ubetydelige hastighed af dens flow.
Et eksempel på studerendes projektarbejde
Emnets relevans er, at det blev givetdetaljerede instruktioner til dyrkning af krystaller samt specifikke resultater.
Projektets hypotese: smukke og unikke krystaller kan dyrkes derhjemme.
Målet med projektet: at dyrke s altkrystaller på egen hånd.
Projektmål:
- analysere teoretisk information om forskningsspørgsmålet;
- afslører s altets værdi for menneskeliv;
- dyrk s altkrystaller med dine egne hænder;
- afklare betingelserne for dannelsen af krystaller;
- vurder resultaterne opnået i løbet af praktiske aktiviteter.
Historisk baggrund
Natriumchlorid er et almindeligt fødevareprodukt. I naturen forekommer denne forbindelse som mineralet halit, også kaldet "stens alt". Natriumchlorid findes i betydelige mængder i havvand. Denne forbindelse blev fundet i jordens indvolde, ved bredden af floder, i bjergene.
Uden en vis mængde bords alt begynder mange levende organismer s altudsultning. Rovdyr kompenserer for manglen på natriumchlorid med kød og blod fra byttedyr, planteædere slikker s alt jord.
10-15 gram s alt om dagen er nok for en person (ikke mere end 1 spiseskefuld), et overskud af dette kemikalie fører til nyresygdomme. I oldtiden brugte man s alt til at lave mønter, for 5 fliser s alt kunne man købe en slave.
I det gamle Rom blev lejede soldater bet alt med s alt, ikke penge. Briterne troede, at en opløsning af natriumchlorid,sprøjtet på en ting, forhindrer ulykke. Det var s alt, der blev betragtet som et symbol på venskab og gæstfrihed. Der er et populært skilt, ifølge hvilket, når det er spredt, skal du forberede dig på fiasko, et skænderi.
I Kievan Rus kom stoffet fra s altsøerne i Azov og Sortehavet. Det var så dyr en vare, at den kun blev serveret til ædle gæster.
Der er byer, der dukkede op på de steder, hvor natriumchlorid blev udvundet:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessant om krystaller
Ordet betyder "is" på græsk. De har en række forskellige former, strukturer, størrelser. For eksempel når gigantiske prøver en masse på flere tons. Gamle mennesker troede, at krystal kunne fås fra is, og diamanter kunne fås fra krystal. De var udstyret med magiske egenskaber, de troede, at krystaller heler fra dødelige sygdomme, påvirker en persons skæbne og liv.
Der er specielle former for krystaller: grene, fjer, nåle, træer, blomster. Et eksempel er mønstrene på vinduerne om vinteren. Folk har lært at dyrke rubiner kunstigt. Der er brug for sten til smykkeindustrien såvel som til fremstilling af præcisionsurværker.
Øv
At dyrke s altkrystaller involverer ikke specielle kemikalier. Hvert hjem har s alt til mad. Krystallerne af denne kemiske forbindelse ergennemsigtige farveløse terninger. Proceduren for dyrkning af s altkrystaller var opdelt i flere trin:
- Opløsning af s alt i varmt vand. Processen fortsatte, indtil et sådant øjeblik kom, indtil stoffet holdt op med at opløses (mættet opløsning).
- Den tilberedte blanding hældes i en anden beholder, hvori de endelige krystaller kan dyrkes. For at splinterne ikke skal forstyrre krystallisationsprocessen, filtreres opløsningen først gennem en serviet eller toiletpapir.
- En lille sten bindes til en tråd, som sænkes ned i den forberedte opløsning.
- Beholderen er dækket med metalliseret folie for at forhindre snavs og støv i at komme ind.
Vigtige point
For at få store og smukke krystaller er det uønsket at trække en sten ud uden særligt behov.
Rester må ikke komme ind i den mættede opløsning, da dette vil føre til et fald i krystallisationshastigheden og vil negativt påvirke størrelsen af de dannede partikler.
Brug ikke farvestoffer, når du dyrker krystaller, da dette ikke kun vil ødelægge selve opløsningen, men også påvirke det endelige resultat negativt.
At dømme efter anmeldelserne dannes de første krystaller på tråden 2-3 dage efter starten af eksperimentet. Gradvist øges de i størrelse, vokser oven på hinanden. Til sidst dannes der en ret stor gennemsigtig krystal af natriumchlorid.
Dyrkning af kobbersulfatkrystaller
For at få smukke sulfatpartiklerkobber kan købes i isenkræmmeren kobbersulfatpulver. Dette stof bruges i landbruget til at bekæmpe skadelige mikroorganismer, der ødelægger grøntsags- og frugtafgrøder.
Det skal huskes, at kobbersulfat er en aktiv kemisk forbindelse. Det er giftigt! Det er nødvendigt at vaske hænder efter processen med at opløse pulveret, såvel som når man arbejder med kobbersulfatkrystaller.
Først skal du forberede en mættet opløsning af dette s alt. For at gøre dette opløses pulveret i varmt vand, indtil opløsningsprocessen stopper. Dernæst er en lille sten (frø) fastgjort til tråden, den er suspenderet i en beholder med en opløsning af kobbersulfat, så den ikke rører bunden. Beholderen efterlades åben i lang tid, stuetemperatur opretholdes. For at forhindre snavs og støv i at komme ind, kan beholderen dækkes med madfolie.
I løbet af fordampningen vil der komme en skorpe på overfladen af opløsningen, som gradvist bliver til blå skinnende krystaller. Efter 3-4 dage er "frøet" bevokset med blå krystaller, der ligner ædelsten. Efter tre uger kan du få en stor krystal af kobbersulfat.
Hvis du ønsker det, kan du bevæbne dig med et færdiglavet sæt af en ung kemiker, designet til at dyrke en række forskellige krystaller.
Ammoniumdihydrogenphosphat bruges som et stof, hvortil der tilsættes pulveriseret fødevarefarve. Også i sættet er der småsten nødvendige til "frøet", en plastikbeholder med låg og målte opdelinger til dyrkning, pincet,forstørrelsesglas, omrører.
Til forsøget måles 40 ml varmt vand, derefter hældes blandingen på, den opløses i vand under omrøring med en spatel. Hovedklippen er spredt langs bunden af beholderen, opløsningen hældes i beholderen. Den placeres et lyst sted, for eksempel på en vindueskarm. Når vandet fordamper, opstår der nåleformede s altkrystaller i beholderen. Efter 2-3 uger vil vandet fordampe fuldstændigt, man kan se store krystaller af ammoniums alt.
Afslutningsvis
Når man udfører forskningsarbejde i henhold til den tidligere foreslåede algoritme, kan man regne med implementeringen af opgaven. Krystaller dyrket hjemme er ret store.
Under uafhængige eksperimenter kan en ung kemiker drage følgende konklusioner:
- sammenlign krystalvækstprocessen for forskellige kemikalier;
- analyser forskelle i farve, størrelse, form af dyrkede krystaller;
- partikler kan vokse, når man fjerner ukrudt og fjerner uønskede vækster;
- processen med krystalvækst udføres, når vand fordamper;
- deres form og størrelse påvirkes af temperaturen.
At dømme efter anmeldelserne er krystallerne ret lunefulde, de skal behandles med omhu, fuld overholdelse af temperaturregimet, rækkefølgen af handlinger, brugen af "frø". Hvis du har tålmodighed, omhyggeligt og omhyggeligt behandle dette projekt, er det ganske muligt at dyrke krystaller af en usædvanlig form, farve, størrelse derhjemme på egen hånd.
Vi må ikke glemme, at krystallinske stoffer er nødvendige for en person til fremstilling af værktøjsmaskiner, konstruktion af huse, husholdningsformål.
I jordens indvolde er der sten af en ideel form, som om nogen havde poleret, poleret, skåret dem med høj kvalitet.
Vi så alle med overraskelse på de fejlfri snefnug, små sandkorn på flodbredden, beundrede ædel- og halvædelsten.
Det er svært at tro, at det var naturen, uden nogen menneskelig indblanding, der skabte disse krystallinske stoffer.
I processen med praktiske aktiviteter bliver eleverne bekendt med teoretiske materialer, færdigheder i eksperimentelle aktiviteter, studerer de grundlæggende sikkerhedsregler.
