Je možné pěstovat krystaly doma? Pokusme se společně najít odpověď na tuto otázku, navrhnout metody pro provedení tohoto experimentu.
Dobře víme, že v přírodě lze nalézt krystaly různých tvarů a velikostí. V zimě sněhové vločky zdobí okna, větve stromů. Některé z krystalů jsou odpadními produkty určitých organismů.
Intro
Například růst krystalů je typický pro měkkýše, kteří padají do ulity. Po 5-10 letech se v něm vytvoří nádherná perla, jedinečná svým vzhledem a jedinečnou brilancí.
Safíry, rubíny, diamanty a další drahé kameny lze považovat za krystaly. Význam přírodních krystalů v průmyslu, vědě, elektronice, optice je velký.
Pěstování krystalů doma je zábavná činnost pro začínající výzkumné chemiky. Je bezpečný, takže je vhodný i pro žáky základních škol.
Díky pečlivé přípravě, pečlivému provedeníexperiment, formování a rozvíjení dovedností zakládání experimentů probíhá.
Je důležité začít pěstovat krystaly po představách o agregovaných stavech hmoty, způsobech řízení procesu růstu krystalů.
Pokud krystalizace probíhá nízkou rychlostí, můžete počítat s tím, že získáte velký krystal. Zvýšením rychlosti procesu lze očekávat získání polykrystalických malých krystalů.
Důležité informace
Projekt pěstování krystalů lze zahájit teoretickými termíny a koncepty. Krystaly jsou pevné skupenství hmoty. Vyznačuje se určitým tvarem, počtem ploch spojených se specifiky uspořádání 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 do pevného stavu agregace.
V přírodě existuje mnoho různých látek, které mohou tvořit krystaly.
Například pěstování vodních krystalů zahrnuje snižování teploty. Když voda zamrzne, tvoří sněhové vločky nebo ledové krystaly. Podle podobného schématu se tvorba minerálních krystalů provádí během určitých horninotvorných procesů.
Významné množství roztavených a horkých hornin v nitru Země jsou minerální roztoky.
Když je vytlačíte na povrchzemě, dochází k pomalému ochlazování, které vede k přechodu do pevné formy.
Například horská žula obsahuje krystaly minerálů: živec, křemen, slída. Před miliony let existovala žula jako roztavená hmota minerálů. V naší době jsou v zemské kůře různé roztavené horniny, s jejichž postupným ochlazováním vznikají různé druhy krystalů.
Metody pěstování krystalů se liší a závisí na chemické struktuře látky, teplotě, použití dalších složek.
Specifika procesu
Proces lze rozdělit do několika samostatných bodů:
- přirozený, spojený s výchovou v přírodě;
- umělé.
Druhá možnost je požadována v následujících případech:
- pro vědecké a technické účely;
- při provádění mimoškolní praktické, experimentální práce;
- náhodná tvorba krystalů.
Jak může růst krystalů probíhat v druhém případě? Chemie považuje tuto variantu krystalizace za nezamýšlený výsledek experimentu, ve kterém v tomto případě neexistovala žádná kontrola ze strany výzkumníka. Spontánní krystalizace je pozorována v přítomnosti dalších fyzikálních nebo chemických procesů: odpařování rozpouštědla, oxidace složek roztoku.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Rostoucí krystalyze soli se vysvětluje rozpustností látky v rozpouštědlech, doprovázenou destrukcí krystalové struktury. Teplo potřebné pro takový proces se odebírá z prostředí. Například v případě rozpouštění thiokyanatanu amonného NH4SCN a jodidu draselného lze změnu teploty pociťovat přímým kontaktem se zkumavkou.
Také pěstování krystalů ze soli doma je spojeno s difúzí. Například odebráním několika krystalů manganistanu draselného (manganistanu draselného) a jejich rozpuštěním ve vodě lze pozorovat, jak se nad objemem válce tvoří růžové víry. Za intenzivního míchání získá celý roztok jednotnou růžovou barvu. Pokud je zmrzlý, můžete se spolehnout, že získáte krásné krystaly manganistanu draselného.
Pěstování krystalů pro děti je nejlepší zvážit na chloridu sodném, síranu měďnatém (2).
Důležité aspekty
Při výběru materiálu pro experimentální práci je důležité vzít v úvahu určitá fakta:
- Výchozí materiál nesmí být toxický. Například projekt "Pěstování krystalů doma" pro děti nepovoluje použití kyanidu draselného, síranu sodného, protože hydrolýza takových solí uvolňuje toxické sloučeniny, které mohou způsobit otravu.
- Vybrané látky musí poskytovat stabilní výsledky. Například krystaly síranu sodného, železno-amonný a chrom-draselný kamenec, soli manganu se ztrátou vlhkosti mění v nepopsatelné prášky, a protonejsou součástí sady pro pěstování krystalů.
- Přijatelné náklady a dostupnost vybraných činidel. Jak lze krystaly pěstovat? Stavebnice pro děti obsahují přístupné součásti a také podrobné pokyny pro praktickou práci.
- Použití stabilních látek. Volba látek, které podléhají reverzibilní hydrolýze, se nedoporučuje. Amonné soli, které jsou vysoce hygroskopické, tedy budou reagovat s vodou, v důsledku čehož bude obtížné očekávat dosažení požadovaného výsledku.
Co dalšího by měl mladý alchymista vědět? Pěstování krystalů zahrnuje určitou sekvenci akcí (algoritmus). Pouze pokud jsou splněny všechny požadavky a fáze práce, můžete se spolehnout na dosažení požadovaného výsledku.
Krystaly skladujte nejlépe v lednici, aby nedošlo k jejich zničení. Některé látky jsou schopny existovat ve stabilní krystalické formě po poměrně dlouhou dobu.
Například pro školáky je nejlepší možností vypěstovat krystaly ze síranu měďnatého, soli. Tyto komponenty jsou dostupné v cenovém rozpětí, vhodném pro jejich chemicko-fyzikální, biologické vlastnosti.
Dodatečným nátěrem výsledných krystalů bezbarvým lakem můžete výrazně prodloužit jejich "životnost".
Požadované vybavení
Jak pěstovat krystaly? Sady pro děti obsahují chemické sklo: žáruvzdorné brýle,filtrační papír, nálevka, skleněná tyčinka, činidla.
Pokud se experiment provádí doma, lze místo filtračního papíru použít toaletní papír (ubrousky) a roli vodní lázně může hrát starý hrnec umístěný na elektrickém sporáku.
Alternativou ke skutečné chemické nálevce je hrdlo staré plastové láhve.
Co dalšího je důležité zvážit při provádění experimentu s pěstováním krystalů? Kromě přímé kultivace je důležité získat dovednosti pro uchování výsledků experimentálních činností.
Možnosti vzdělávání
Existují tři různé možnosti pro tvorbu krystalů:
- z taveniny;
- z řešení;
- z plynné fáze.
Jako příklad krystalizace z roztaveného stavu si můžeme všimnout objevení se ledu z vody a také tvorby vulkanických hornin.
Rostoucí krystaly z vitriolu jsou typickým příkladem přechodu z kapalné fáze do pevného stavu agregace.
V případě ochlazování páry nebo plynu dochází vlivem elektrických přitažlivých sil ke spojení atomů nebo molekul do krystalického stavu. Mezi nejčastější možnosti umělé výroby monokrystalů, které mohou provádět žáci základních škol, vyčleňujeme pěstování krystalů ze síranu měďnatého. Složitost procesu spočívá v nepatrné rychlosti jeho toku.
Příklad studentské projektové práce
Relevantnost tématu je taková, že bylo zadánopodrobné pokyny pro pěstování krystalů a také konkrétní výsledky.
Hypotéza projektu: krásné a jedinečné krystaly lze pěstovat doma.
Cíl projektu: vlastní pěstování krystalů soli.
Cíle projektu:
- analyzovat teoretické informace o výzkumné otázce;
- odh alte hodnotu soli pro lidský život;
- vypěstujte si krystaly soli vlastníma rukama;
- objasněte podmínky pro tvorbu krystalů;
- vyhodnoťte výsledky získané v průběhu praktických činností.
Historické pozadí
Chlorid sodný je běžný potravinářský výrobek. V přírodě se tato sloučenina vyskytuje jako minerál halit, označovaný také jako "kamenná sůl". Chlorid sodný se nachází ve významném množství v mořské vodě. Tato sloučenina byla nalezena v útrobách země, na březích řek, v horách.
Bez určitého množství kuchyňské soli začne mnoho živých organismů hladovět solí. Dravci nahrazují nedostatek chloridu sodného masem a krví kořisti, býložravci olizují slanou půdu.
10-15 gramů soli denně člověku stačí (ne více než 1 polévková lžíce), nadbytek této chemikálie vede k onemocnění ledvin. V dávných dobách se sůl používala k výrobě mincí, za 5 solných destiček jste si mohli koupit otroka.
Ve starém Římě byli najatí vojáci placeni solí, nikoli penězi. Britové věřili, že roztok chloridu sodného,stříkl na věc, zabraňuje neštěstí. Právě sůl byla považována za symbol přátelství a pohostinnosti. Existuje oblíbené znamení, podle kterého, když se rozprší, je třeba se připravit na neúspěch, hádku.
V Kyjevské Rusi látka pocházela ze slaných jezer Azovského a Černého moře. Bylo to tak drahé zboží, že se podávalo pouze pro vznešené hosty.
Na místech, kde se těžil chlorid sodný, se objevila města:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Zajímavé o krystalech
To slovo znamená v řečtině „led“. Mají různé tvary, struktury, velikosti. Například obří vzorky dosahují hmotnosti několika tun. Starověcí lidé věřili, že krystal lze získat z ledu a diamanty lze získat z křišťálu. Byli obdařeni magickými vlastnostmi, věřili, že krystaly léčí smrtelné nemoci, ovlivňují osud a život člověka.
Existují speciální formy krystalů: větve, peří, jehličí, stromy, květiny. Příkladem jsou vzory na oknech v zimě. Lidé se naučili pěstovat rubíny uměle. Kameny jsou potřebné pro šperkařský průmysl, stejně jako pro výrobu přesných hodinových strojků.
Cvičení
Pěstování krystalů soli nezahrnuje speciální chemikálie. Každý dům má sůl jako jídlo. Krystaly této chemické sloučeniny jsouprůhledné bezbarvé kostky. Postup pěstování krystalů soli byl rozdělen do několika fází:
- Rozpouštění soli v teplé vodě. Proces pokračoval, dokud nenastal takový okamžik, dokud se látka nepřestala rozpouštět (nasycený roztok).
- Připravená směs se přelije do jiné nádoby, ve které lze pěstovat finální krystaly. Aby zrnka nezasahovala do procesu krystalizace, roztok se nejprve přefiltruje přes ubrousek nebo toaletní papír.
- Malý kamínek je přivázán k niti, která je spuštěna do připraveného roztoku.
- Nádoba je pokryta metalizovanou fólií, aby se dovnitř nedostaly nečistoty a prach.
Důležité body
Abyste získali velké a krásné krystaly, je nežádoucí vytahovat oblázek bez zvláštní potřeby.
Nečistoty by se neměly dostat do nasyceného roztoku, protože to povede ke snížení rychlosti krystalizace a negativně ovlivní velikost vytvořených částic.
Při pěstování krystalů nepoužívejte barviva, protože to nejen zkazí samotný roztok, ale také negativně ovlivní konečný výsledek.
Soudě podle recenzí se první krystaly na niti tvoří 2-3 dny po začátku experimentu. Postupně se zvětšují, rostou na sobě. Nakonec se vytvoří poměrně velký průhledný krystal chloridu sodného.
Pěstování krystalů síranu měďnatého
Abyste získali krásné sulfátové částiceměď lze zakoupit v železářství prášek síranu měďnatého. Tato látka se používá v zemědělství k boji proti škodlivým mikroorganismům, které ničí zeleninové a ovocné plodiny.
Je třeba mít na paměti, že síran měďnatý je aktivní chemická sloučenina. Je to jedovaté! Po procesu rozpouštění prášku, stejně jako při práci s krystaly síranu měďnatého, je nutné si umýt ruce.
Nejprve si musíte připravit nasycený roztok této soli. K tomu se prášek rozpustí v horké vodě, dokud se proces rozpouštění nezastaví. Dále se na nit připevní malý oblázek (semeno), který se zavěsí do nádoby s roztokem síranu měďnatého tak, aby se nedotýkal dna. Nádoba je ponechána otevřená po dlouhou dobu, je udržována pokojová teplota. Aby se dovnitř nedostaly nečistoty a prach, lze nádobu přikrýt potravinářskou fólií.
V průběhu odpařování se na povrchu roztoku objeví kůra, která se postupně změní na modré lesklé krystaly. Po 3-4 dnech „semínko“obroste modrými krystaly připomínajícími drahé kameny. Po třech týdnech můžete získat velký krystal síranu měďnatého.
Pokud si přejete, můžete se vyzbrojit hotovou sadou mladého chemika, která je určena k pěstování různých krystalů.
Dihydrogenfosforečnan amonný se používá jako látka, do které se přidává práškové potravinářské barvivo. V sadě jsou také oblázky potřebné pro "semeno", plastová nádoba s víkem a odměřené dílky pro pěstování, pinzeta,lupa, míchací lopatka.
Pro experiment se odměří 40 ml horké vody, poté se směs nalije, za míchání špachtlí se rozpustí ve vodě. Hlavní hornina je rozptýlena po dně nádoby, roztok se nalije do nádoby. Umístí se na světlé místo, například na parapet. Při odpařování vody se v nádobě objevují jehlicovité krystaly soli. Po 2-3 týdnech se voda zcela odpaří, můžete vidět velké krystaly amonné soli.
Zavíráme
Při provádění výzkumných prací podle dříve navrženého algoritmu lze počítat s realizací úkolu. Krystaly pěstované doma jsou poměrně velké.
Během nezávislých experimentů může mladý chemik vyvodit následující závěry:
- porovnat proces růstu krystalů různých chemikálií;
- analyzovat rozdíly v barvě, velikosti, tvaru vyrostlých krystalů;
- částice mohou růst při odstraňování plevele a zbavování se nežádoucích porostů;
- proces růstu krystalů probíhá při odpařování vody;
- jejich tvar a velikost je ovlivněna teplotou.
Soudě podle recenzí jsou krystaly docela rozmarné, je třeba s nimi zacházet opatrně, úplné dodržování teplotního režimu, posloupnost akcí, použití „semínka“. Pokud máte trpělivost, pečlivě a pečlivě zacházejte s tímto projektem, je docela možné vypěstovat si krystaly neobvyklého tvaru, barvy, velikosti doma sami.
Nesmíme zapomínat, že krystalické látky člověk potřebuje pro výrobu obráběcích strojů, stavbu domů, domácí účely.
V útrobách země jsou kameny tak ideálního tvaru, jako by je někdo kvalitně vyleštil, vyleštil, vyřezal.
Každý z nás s překvapením pohlédl na bezchybné sněhové vločky, malá zrnka písku na břehu řeky, obdivované drahokamy a polodrahokamy.
Je těžké uvěřit, že to byla příroda, bez jakéhokoli lidského zásahu, kdo vytvořil tyto krystalické látky.
V procesu praktických činností se studenti seznamují s teoretickými materiály, dovednostmi z experimentálních činností, studují základní bezpečnostní pravidla.
