Da li je moguće uzgajati kristale kod kuće? Pokušajmo zajedno pronaći odgovor na ovo pitanje, predložiti metode za izvođenje ovog eksperimenta.
Savršeno znamo da se u prirodi mogu naći kristali raznih oblika i veličina. Zimi pahulje ukrašavaju prozore, grane drveća. Neki od kristala su otpadni proizvodi određenih organizama.
Uvod
Na primjer, rast kristala je tipičan za mekušce koji padaju u školjku. Posle 5-10 godina u njemu se formira prelep biser, jedinstven po svom izgledu i jedinstvenom sjaju.
Safiri, rubini, dijamanti i drugo drago kamenje mogu se smatrati kristalima. Značaj prirodnih kristala u industriji, nauci, elektronici, optici je veliki.
Uzgoj kristala kod kuće zabavna je aktivnost za kemičare početnike. Bezbedan je, pa je pogodan i za učenike osnovnih škola.
Kroz preciznu pripremu, pedantno izvršenjeeksperimenta, dolazi do formiranja i razvoja vještina postavljanja eksperimenata.
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 dobijanje polikristalnih malih kristala.
Važne informacije
Projekat uzgoja kristala može se započeti s teorijskim terminima i konceptima. Kristali su čvrsto stanje materije. Karakterizira ga određeni oblik, broj lica povezanih sa specifičnostima rasporeda atoma. Kristali iste supstance uvijek imaju isti oblik, ali su dozvoljene razlike u veličini.
Rast kristala je povezan sa promjenom termodinamičkih parametara otopine, prijelazom otopine u čvrsto agregacijsko stanje.
U prirodi postoji mnogo različitih supstanci koje mogu formirati kristale.
Na primjer, uzgoj kristala vode uključuje snižavanje temperature. Dok se voda smrzava, formira snježne pahulje ili kristale leda. Prema sličnoj shemi, formiranje mineralnih kristala se odvija tokom određenih procesa formiranja stijena.
Značajne količine rastopljenih i vrućih stijena u unutrašnjosti zemlje su mineralna rješenja.
Kada ih gurate na površinuzemlje, dolazi do sporog hlađenja, što dovodi do prelaska u čvrsti oblik.
Na primjer, planinski granit sadrži kristale minerala: feldspat, kvarc, liskun. Prije više miliona godina, granit je postojao kao rastopljena masa minerala. U naše vrijeme u zemljinoj kori postoje razne rastopljene stijene čijim postepenim hlađenjem nastaju različite vrste kristala.
Metode uzgoja kristala variraju i zavise od hemijske strukture supstance, temperature, upotrebe dodatnih komponenti.
specifičnosti procesa
Proces se može podijeliti u nekoliko odvojenih tačaka:
- prirodno, povezano sa obrazovanjem u prirodi;
- umjetna.
Druga opcija je tražena u sljedećim slučajevima:
- za naučne i tehničke svrhe;
- prilikom izvođenja vannastavnog, praktičnog, eksperimentalnog rada;
- nasumično formiranje kristala.
Kako se u potonjem slučaju može dogoditi rast kristala? Hemija ovu varijantu kristalizacije smatra nenamjernim ishodom eksperimenta, u kojem u ovom slučaju nije bilo kontrole od strane istraživača. Spontana kristalizacija se opaža u prisustvu dodatnih fizičkih ili hemijskih procesa: isparavanje rastvarača, oksidacija komponenti rastvora.
Fizičke i hemijske karakteristike
Kristali koji rastuiz soli se objašnjava topljivošću tvari u otapalima, praćeno uništavanjem kristalne strukture. Toplota potrebna za takav proces uzima se iz okoline. Na primjer, u slučaju rastvaranja amonijum tiocijanata NH4SCN i kalijum jodida, promjena temperature se može osjetiti direktnim kontaktom sa epruvetom.
Također, uzgoj kristala iz soli kod kuće povezan je sa difuzijom. Na primjer, uzimajući nekoliko kristala kalijum permanganata (kalij permanganata) i otopivši ih u vodi, može se primijetiti kako se ružičasti vrtlozi formiraju nad zapreminom cilindra. Snažnim mešanjem ceo rastvor dobija jednoličnu ružičastu boju. Ako je zamrznut, možete računati da ćete dobiti prekrasne kristale kalijum permanganata.
Uzgajanje kristala za djecu najbolje je razmotriti na natrijum hloridu, bakar sulfat (2).
Važni aspekti
Prilikom odabira materijala za eksperimentalni rad važno je uzeti u obzir određene činjenice:
- Početni materijal ne smije biti otrovan. Na primjer, projekat "Uzgajanje kristala kod kuće" za djecu ne dozvoljava upotrebu kalijevog cijanida, natrijum sulfata, jer se hidrolizom takvih soli oslobađaju toksična jedinjenja koja mogu izazvati trovanje.
- Odabrane supstance moraju dati stabilne rezultate. Na primjer, kristali natrijevog sulfata, željezo-amonijum i krom-kalijum stipsa, soli mangana, sa 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 detaljna uputstva za praktičan rad.
- Upotreba stabilnih supstanci. Ne preporučuje se izbor supstanci koje prolaze kroz reverzibilnu hidrolizu. Tako će amonijeve soli, koje su vrlo higroskopne, reagirati s vodom, zbog čega će biti teško očekivati da se dobije željeni rezultat.
Šta još treba da zna mladi alhemičar? Uzgoj kristala uključuje određeni slijed radnji (algoritam). Samo ako su ispunjeni svi uslovi i faze rada, možete računati na postizanje željenog rezultata.
Čuvajte kristale najbolje u frižideru, kako ne biste izazvali njihovo uništenje. Postoje neke supstance koje mogu postojati u stabilnom kristalnom obliku tokom prilično dugog vremenskog perioda.
Na primjer, najbolja opcija za školarce je uzgoj kristala od bakar-sulfata, soli. Ove komponente su dostupne u cenovnom rangu, pogodnom za njihove hemijsko-fizičke, biološke karakteristike.
Dodatnim premazivanjem dobijenih kristala bezbojnim lakom možete značajno produžiti njihov "životni vijek".
Potrebna oprema
Kako uzgajati kristale? Setovi za decu uključuju hemijsko stakleno posuđe: naočare otporne na toplotu,filter papir, lijevak, staklena šipka, reagensi.
Ako se eksperiment provodi kod kuće, umjesto filter papira može se koristiti toalet papir (salvete), a stari lonac postavljen na električni šporet može igrati ulogu vodenog kupatila.
Alternativa pravom hemijskom levku je vrat stare plastične boce.
Šta je još važno uzeti u obzir kada radite eksperiment uzgoja kristala? Uz direktnu kultivaciju, važno je steći vještine za očuvanje rezultata eksperimentalnih aktivnosti.
Opcije obrazovanja
Postoje tri različite opcije za formiranje kristala:
- iz taline;
- od rješenja;
- iz gasne faze.
Kao primjer kristalizacije iz rastopljenog stanja možemo uočiti pojavu leda iz vode, kao i formiranje vulkanskih stijena.
Uzgajanje kristala iz vitriola je tipičan primjer prelaska iz tekuće faze u čvrsto agregacijsko stanje.
U slučaju hlađenja pare ili gasa, usled električnih sila privlačenja, primećuje se povezivanje atoma ili molekula u kristalno stanje. Među najčešćim opcijama za umjetnu proizvodnju monokristala, koje mogu obavljati učenici osnovne škole, izdvajamo uzgoj kristala iz bakrenog sulfata. Složenost procesa leži u neznatnoj brzini njegovog toka.
Primjer studentskog projekta
Relevantnost teme je da je datadetaljna uputstva 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;
- otkrijte vrijednost soli za ljudski život;
- uzgajajte kristale soli vlastitim rukama;
- razjasniti uslove za formiranje kristala;
- procijeniti rezultate dobijene tokom praktičnih aktivnosti.
Historijska pozadina
Natrijum hlorid je uobičajen prehrambeni proizvod. U prirodi se ovo jedinjenje javlja kao mineral halit, koji se takođe naziva "kamena so". Natrijum hlorid se nalazi u značajnim količinama u morskoj vodi. Ovo jedinjenje je pronađeno u utrobi zemlje, na obalama rijeka, u planinama.
Bez određene količine kuhinjske soli, mnogi živi organizmi počinju gladovati od soli. Grabežljivci nadoknađuju nedostatak natrijum hlorida mesom i krvlju plijena, biljojedi ližu slano tlo.
10-15 grama soli dnevno je dovoljno za osobu (ne više od 1 supene kašike), višak ove hemikalije dovodi do bolesti bubrega. U stara vremena, so se koristila za pravljenje novčića, za 5 pločica soli mogao se kupiti rob.
U starom Rimu, najamni vojnici su plaćani solju, a ne novcem. Britanci su vjerovali da otopina natrijum hlorida,poprskan po stvari, sprečava 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 supstanca 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 je kopao natrijum hlorid:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Zanimljivo o kristalima
Reč znači "led" na grčkom. Imaju različite oblike, strukture, veličine. Na primjer, divovski uzorci dostižu masu od nekoliko tona. Drevni ljudi su vjerovali da se kristal može dobiti iz leda, a dijamanti iz kristala. Bili su obdareni magijskim svojstvima, vjerovali su da kristali liječe od smrtonosnih bolesti, utiču na sudbinu i život osobe.
Postoje posebni oblici kristala: grane, perje, iglice, drveće, cvijeće. Primjer su uzorci na prozorima zimi. Ljudi su naučili da veštački uzgajaju rubine. Kamenje je potrebno za industriju nakita, kao i za proizvodnju preciznih satova.
Vježba
Uzgoj kristala soli ne uključuje posebne hemikalije. Svaki dom ima soli za hranu. Kristali ovog hemijskog jedinjenja 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 supstanca nije prestala otapati (zasićeni rastvor).
- Pripremljena smjesa se sipa u drugu posudu, u kojoj se mogu uzgajati konačni kristali. Kako čestice ne bi ometale proces kristalizacije, otopina se prvo filtrira kroz salvetu ili toalet papir.
- Za konac se veže mali kamenčić koji se spušta u pripremljenu otopinu.
- Kontejner je prekriven metaliziranom folijom kako bi se spriječilo da krhotine i prašina uđu unutra.
Važni bodovi
Da biste dobili velike i lijepe kristale, nepoželjno je vaditi kamenčić bez posebne potrebe.
Ostatci ne bi trebali dospjeti u zasićeni rastvor, jer će to dovesti do smanjenja stope kristalizacije i negativno će uticati 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 natrijum hlorida.
Uzgoj kristala bakar sulfata
Da dobijete prekrasne sulfatne česticebakar se može kupiti u prodavnici bakar sulfata u prahu. Ova supstanca se koristi u poljoprivredi za suzbijanje štetnih mikroorganizama koji uništavaju povrće i voće.
Moramo imati na umu da je bakar sulfat aktivno hemijsko jedinjenje. To je otrovno! Potrebno je prati ruke nakon procesa rastvaranja praha, kao i kod rada sa kristalima bakar sulfata.
Prvo morate pripremiti zasićeni rastvor ove soli. Da biste to učinili, prašak se otopi u vrućoj vodi dok se proces rastvaranja 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, kontejner se može prekriti folijom za hranu.
U toku isparavanja, na površini rastvora će se pojaviti kora koja se postepeno pretvara u plave sjajne kristale. Nakon 3-4 dana, "sjeme" je obraslo plavim kristalima koji podsjećaju na drago kamenje. Nakon tri sedmice, možete dobiti veliki kristal bakar sulfata.
Ako želite, možete se naoružati gotovim kompletom mladog hemičara, dizajniranog za uzgoj raznih kristala.
Amonijum dihidrogen fosfat se koristi kao supstanca kojoj se dodaje prehrambena boja u prahu. U setu se nalaze i kamenčići neophodni za "sjeme", plastična posuda sa poklopcem i izmjerenim pregradama za uzgoj, pinceta,lupa, lopatica za miješanje.
Za eksperiment se izmeri 40 ml vrele vode, zatim se smesa sipa, rastvori u vodi uz mešanje lopaticom. Glavni kamen se raspršuje po dnu posude, otopina se ulijeva u posudu. Postavlja se na svijetlo mjesto, na primjer, na prozorsku dasku. Kako voda isparava, u posudi se pojavljuju igličasti kristali soli. Nakon 2-3 sedmice, voda će potpuno ispariti, možete vidjeti velike kristale amonijum soli.
Na zatvaranju
Prilikom izvođenja istraživačkog rada prema ranije predloženom algoritmu može se računati na implementaciju zadatka. Kristali uzgojeni kod kuće su prilično veliki.
Tokom nezavisnih eksperimenata, mladi hemičar može izvući sljedeće zaključke:
- uporedite proces rasta kristala raznih hemikalija;
- analizirajte razlike u boji, veličini, obliku uzgojenih kristala;
- čestice mogu rasti prilikom uklanjanja korova, oslobađajući se neželjenih izraslina;
- proces rasta kristala se odvija kako voda isparava;
- na njihov oblik i veličinu utiče temperatura.
Sudeći po recenzijama, kristali su prilično hiroviti, potrebno ih je pažljivo tretirati, potpuno poštivati temperaturni režim, redoslijed radnji, korištenje "sjemena". Ako imate strpljenja, pažljivo i pažljivo tretirajte ovaj projekat, sasvim je moguće da sami uzgajate kristale neobičnog oblika, boje, veličine kod kuće.
Ne smijemo zaboraviti da su kristalne tvari potrebne osobi za proizvodnju alatnih mašina, izgradnju kuća, kućne potrebe.
U utrobi zemlje ima kamenja tako idealnog oblika, kao da ga je neko kvalitetno uglancao, uglancao, isekao.
Svako od nas je sa iznenađenjem gledao u besprekorne pahulje, mala zrna peska na obali reke, divio se dragom i poludragom kamenju.
Teško je povjerovati da je priroda, bez ikakve ljudske intervencije, stvorila ove kristalne supstance.
U procesu praktičnih aktivnosti studenti se upoznaju sa teorijskim materijalom, vještinama eksperimentalnih aktivnosti, izučavaju osnovna pravila sigurnosti.
