Цель работы:

· Изучение способов выращивания кристаллов, осваивание лабораторных методов выращивания кристаллов, пригодных для использования в условиях школьного кабинета химии.

Задачи:

· Изучить материал о кристаллическом состоянии вещества, процессе кристаллизации, форме, видах, свойствах кристаллов;

· Выяснить, какое значение имеет кристаллизация в природе;

· Апробировать лабораторные методы выращивания кристаллов из растворов в условиях школьной лаборатории;

· Вырастить поликристаллы;

Гипотеза исследования: кристаллы можно вырастить в домашних условиях, используя лабораторные методы. Если изменять условия кристаллизации и растворять различные вещества, то можно получать кристаллы разной формы и цвета.

Это мы и решили проверить опытным путем.

Объект исследования: кристаллы веществ

Предмет исследования: медный купорос, нитрат калия, перманганат калия, хлорид меди.

Методы исследований:

· сбор и анализ информации по данной теме;

· практическая работа;

· эксперимент;

· наблюдение.

Теоретическая часть

XXI век – век технологий. Наука идет вперед. Для воплощения в жизнь некоторых грандиозных и важных проектов требуются вещества, обладающие определенными свойствами (высокой прочность, твердостью, тепло- и электропроводностью, устойчивостью к резким перепадам температур и др.). Такими веществами являются кристаллы [3].

Нет такой области техники, где не применялись бы кристаллы. Оптика, медицина, радиоэлектроника, химия, квантовая электроника - вот лишь малая часть областей, где кристаллы находят свое широкое применение. Именно поэтому сегодня с уверенностью можно сказать, что настоящее и будущее человечества зависит от кристаллов. Мир кристаллов и мир людей стали неразрывны. Природные кристаллы всегда вызывали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и свое жилище[1].

Но сегодня человек может позволить себе выращивать кристаллы самых разнообразных цветов и размеров самостоятельно. Это я и докажу в своей проектной работе[2].

Практическая часть

Оборудования и реактивы:

1. Мерный стакан 100 мл;

2. Мерный стакан 50 мл;

3. Предметные стекла;

4. Лабораторный штатив;

5. Спиртовка;

6. Стеклянные палочки;

7. Фильтровальная бумага;

8. Медная проволока;

9. Шелковая нить;

10. Медный купорос;

11. Нитрат калия;

12. Перманганат калия;

13. Хлорид меди.

Правила по технике безопасности:

1. Работать с веществами надо очень аккуратно.

2. Пользоваться для выращивания кристаллов необходимо специальной посудой.

3. После работы с медным купоросом обязательно вымыть руки с мылом – это соединение хорошо растворяется в воде и легко смоется с кожи[3].

Метод приготовления и охлаждения насыщенного раствора.

Сначала приготовили как можно более концентрированный раствор поваренной соли, внося её в стакан с водой, до тех пор, пока очередная порция вещества не перестала растворяться при перемешивании. После этого слегка подогрели смесь, чтобы добиться полного растворения соли и добавили еще вещества до насыщения горячего раствора.

Насыпали пищевую соль в стакан с водой при температуре 20°С и оставили на несколько минут, предварительно помешав. За это время соль растворилась. Затем добавили ещё соль и снова перемешали. Повторяли этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана. Так мы получили насыщенный раствор соли. Перелили его в чистый стакан такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне.

Опыт 1: кристалл из медного купороса

Вскипятили 150 мл воды, добавили соль и медный купорос, все перемешали. Получили перенасыщенный солью раствор. Раствор пропустили через фильтровальную бумагу и поместили в раствор медную проволоку, так чтобы она не касалась дна и стенок мерного стакана.

В итоге спустя две недели получили сростки кристаллов медного купороса. Готовые кристаллы я извлекла из раствора, промочила салфеткой и покрыла лаком.

Фото 1. Кристаллы медного купороса

Опыт 2: кристалл из нитрата калия

Взяли 50 мл горячей воды, добавили 25 гр нитрата калия. Хорошо перемешали, накрыли бумагой и убрали. Результат через неделю: образовались кристаллы

Фото 2. Кристаллы нитрата калия

Опыт 3: кристалл из перманганата калия

Добавили перманганат калия в воду, при нагревании перемешивали раствор. После нагревания, взяли предметное стекло и налили 3-4 мл раствора и начали прогревать. При прогреве испарилась вода и остались кристаллы перманганата калия.

Фото 3. Кристаллы перманганата калия

Фото 4. Кристаллы перманганата Фото 5. Кристаллы перманганата

калия под 4-х кратным увеличением калия под 10-ти кратным увеличением

Опыт 4: кристалл из хлорида меди

Сделали насыщенный раствор хлорида меди. Затем на предметное стекло налили 4-5 мл раствора и поставили кристаллизовался при комнатной температуре.

Результат через сутки

Фото 6. Кристаллы хлорида меди на предметном стекле

Фото 7. Кристаллы хлорида меди под 4-х кратным увеличением

 

Заключение

1. Кристаллическое состояние веществ является одним из самых распространенных в окружающем нас мире. Кристаллы – твердые тела, атомы, ионы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку) [1].

2. Процесс кристаллизации осуществляется методами: 1)выращивание монокристаллов из расплава; 2) кристаллизация из растворов; 3)кристаллизация из паровой (газовой) фазы; 4) кристаллизация в результате химической реакции[2].

3. Самым доступным методом получения кристаллов является кристаллизация из растворов. При выращивании кристаллов из растворов движущей силой процесса является перенасыщение [3].

Выводы

Работая над проектом, нам удалось вырастить в условиях школьной лаборатории монокристаллы перманганата калия и сростки кристаллов медного купороса

Все проделанные опыты просты в исполнении, результативны и не требуют больших затрат времени.

Проведенная работа позволила удовлетворить наш практический интерес к химии кристаллов, расширила научные познания в данной области и позволила совершенствовать практические умения и навыки.