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.
Библиографическая ссылка
Чуракова В.А. ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ // Старт в науке. – 2023. – № 2. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=2301 (дата обращения: 05.10.2024).