3. Методика выращивания кристаллов из солей
Для большей ясности в этом разделе будет описан наиболее простой способ выращивания кристаллов различных солей.
Растворимость. Соль — это уже кристаллическое соединение, растворимое в воде. Каждая соль имеет различную растворимость, но показатель растворимости меняется при изменении температуры (при понижении температуры растворимость уменьшается, а при повышении температуры растворимость увеличивается). Например Медный купорос мы сможем растворить при 30 градусов всего около 25 гр./100 мл, но если мы повысим температуру до 80 градусов его растворимость увеличивается до примерно 55 гр./100 мл.
Итак кристаллизация наступает из-за падения температуры (уменьшения растворимости соли). Ещё одним способом кристаллизации является выпаривания воды из раствора соли, т.к. для соли не достаточно воды в которой она растворена и следовательно она обратно кристаллизуется.
В описанном ниже процессе происходит одновременно оба процесса кристаллизации (из-за падения температуры и из-за испарения воды).
САМ ПРОЦЕСС:
1. Растворение при комнатной температуре. Начинаем постепенно растворять соль в воде. Растворяем маленькими порциями (по 1 ложке), добавляя следующую порцию только после полного растворения предыдущей порции. Наступает момент, когда соль перестает растворяться, значит мы достигли максимального растворения для взятой соли.
2. «Водяная баня» и растворение при высокой температуре. Ставим банку с растворенной солью в кастрюлю с налитой в ней водой, и ставим кастрюлю на газовую или электроплиту. В кастрюлю помещаем градусник и включаем плиту. Начинаем поднимать температуру в нашей «водяной бане» до примерно 65-70 градусов (больше опасно, банка может не выдержать и лопнуть). Поднимать температуру следует медленно, следовательно повышается растворимость соли. Продолжаем растворять соль, это следует делать постепенно, после растворения предыдущей порции, как мы делали раньше. При максимальной температуре (65-70 градусов) опять наступает момент, когда соль перестает растворяться, значит мы достигли максимального растворения соли для этого температурного уровня. Отключаем газ.
3. Остывание раствора. Раствор при высокой температуре не следует сразу доставать из водяной бани т.к. банка может лопнуть от резкого перепада температур (комнатная температура может быть около 25 градусов, следовательно перепад температуры будет в 40 градусов). Я советую дождаться пока раствор остынет до 35 градусов, после чего достаём раствор из «водяной бани».
4. Фильтрация раствора. Скажу честно по началу я фильтровал раствор, сейчас не фильтрую, поэтому опишу два вида очистки раствора от лишних кристалликов, которые смещают центр кристаллизации.
Вообще фильтрация раствора по моему мнению нужна тем, кто растит кристаллы на нити или выращивает крупные монокристаллы (один кристалл). Я люблю выращивать друзы (сростки кристаллов) и использую для роста кристаллов камни. Монокристаллы лучше пробовать растить только после длительных тренировок по выращиванию кристаллов, да и большинству людей больше нравятся красивые друзы, но для науки интереснее монокристаллы.
(фильтрация) — Фильтруют растворы следующим образом: берется чистая банка (не холодная), на банку одевается конус с фильтром (фильтр можно сделать из ваты, завернутой в марлю или купить фильтровальную бумагу). И раствор из одной банки (в которой растворяли соль) переливается через фильтр в новую банку. Все кристаллики оставшиеся от растворения соли остаются в фильтре и мы имеем чистый раствор.
(быстрая очистка) — Вместо фильтрации растворов я беру большую пластиковую ложку и просто выгребаю со дна банки кристаллики нерастворенной соли, конечно это не 100% очистка от кристаллов но мне этого хватает и экономит время.
5. Подготовка к кристаллизация. Далее очищенный раствор ставим в прохладное место и помещаем в него затравку. Затравка – маленький кристаллик соли, который будет дальше расти. Существует несколько способов выращивания затравки:
(нить) – кристаллик можно привязать к нитке. Иногда сложно найти крупный кристаллик или его просто сложно привязать, тогда некоторые специалисты советуют приклеить кристаллик к нити. Другой способ состоит в том, чтобы взять кристаллик выросший в предыдущих опытах (выбрать покрупнее). Затем нить опускается в раствор (желательно чтобы кристалл был в самом центре раствора). Обратный конец нити (сухой) привязывается к карандашу который кладется сверху на банку.
(камень) – с камнем намного проще, главное чтобы он был плоский и покрупнее. Камень аккуратно опускается в центр дна банки (для этого лучше использовать пластиковую ложку). Затем кристаллики соли насыпаются на поверхность камня, но не много, лучше насыпать небольшое количество.
(пуговица) – некоторые химики любители используют другие разнообразные поверхности для кристаллизации, например привязывают к нити пуговицу, на которой затем будут вырастать кристаллы. Некоторые делают каркас из медной проволоки, который затем обрастает кристаллами. Я пробовал делать из плотной бумаги каркас в виде жеоды, в котором выращивал кристаллы.
После помещения в раствор одного из вышеперечисленных «мест кристаллизации», следует поставить банку с раствором в прохладное место и накрыть банку чем-либо (например салфеткой), так чтобы был небольшой зазор.
6. Кристаллизация. Дальше уже мы не прилагаем никаких усилий, кристаллизация происходит сама, раствор продолжает остывать, вода постепенно испаряется из-за чего кристаллы (затравки) начинают расти. Для разных солей время кристаллизации разное, самый быстрый рост кристаллов я наблюдал у Железного купороса, кристаллы буквально росли на глазах, и через 15 минут у меня уже были кристаллы около 1 см. Я советую Вам ожидать как минимум 9-12 часов.
! СОВЕТ. Любые перепады температуры могут остановить или обратить процесс кристаллизации, и иногда сложно длительное время поддерживать одну и туже температуру в помещении. Комнатная температура может очень резко меняться, например если вы гатовите на кухне с использованием плиты, температура повышается, открыли форточку зимой, температура понижается, все эти явления могут повлиять на процесс Кристаллизации, поэтому я и посоветовал ожидать около 9 часов т.к. можно просто оставить раствор на ночь (пока вы спите) или на день (пока вы на работе/учебе) и постараться не влиять на изменение окружающей температуры в помещении.
7. Извлечение кристаллов. По окончании опыта вы можете достать кристаллы, это самый интересный процесс опыта, и часто он может вам принести множество положительных эмоций. Доставать кристаллы нужно аккуратно, стараться не повредить их т.к. кристаллы солей обладают низкой твердостью (менее 3 по шкале Мооса) и могут легко ломаться. Нить можно просто вынуть из банки. С камнем сложнее, его нужно аккуратно поддеть пластиковой ложкой, подтолкнуть к стенке банки, и по стеночке аккуратно поднять к поверхности, где руками (лучше в перчатках) вы уже окончательно извлекаете его из воды.
Надеюсь для вас это была полезная информация.
Со временем в данном разделе появятся фотографии, позволяющие лучше понять процесс выращивания кристаллов.
УСПЕШНИХ ОПЫТОВ.
! ВАЖНО: При проведении в домашних условиях опытов по выращиванию кристаллов
не забывайте соблюдать Технику безопасности!
Источник
Исследовательская работа «Выращивание кристаллов соли»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
МОУ Кизнерская сельская основная общеобразовательная школа.
Выращивание кристаллов соли в домашних условиях
ученица 4 класса
МОУ Кизнерской СООШ
Руководитель: Хайрулина Н.Н.,
учитель начальных классов.
Что такое кристаллы. 4
Глава 2. Условия выращивания кристаллов…………………………………….5
2.1.Условия выращивания кристаллов……………………………….…..5
2.2.Выращивание кристаллов в домашних условиях……………….…. 5
2.3. Условия образования кристаллов соли………………………….…..6
Глава 3. Выращивание кристаллов соли в домашних условиях (практическая часть)……………………………………………………………………………….7
На уроке окружающего мира в 4-м классе мы изучали тему минералы. Мы узнали, что минералы образуют кристаллы разной формы. А кристаллы – это твердые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя кристаллическую решётку. В учебнике мы прочитали, что кристаллы существуют в природе. Встречаются моно- и поликристаллы, что они тоже растут, потому что частицы вещества притягиваются друг к другу. Вырастить их можно и самим, в домашних условиях. Это стало главной целью нашего исследования.
Цель исследования : вырастить кристаллы соли в домашних условиях.
1) узнать в литературе, что такое кристаллы.
2) изучить условия выращивания кристаллов.
3)узнать условия выращивания кристаллов в домашних условиях.
4)вырастить кристаллы соли в домашних условиях.
Гипотеза : мы предполагаем, что при создании определённых условий, можно в домашних условиях получить кристаллы соли.
Объект исследования — кристаллы соли.
Предмет исследования- условия выращивания кристаллов.
Методы исследования: работа с литературой, наблюдение, эксперимент, обобщение.
Глава 1.Обзор литературы.
1.1.Что такое кристаллы?
Возможно, вы считаете, что кристалл — это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли, сахара — тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы.
Кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами. [4]
В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода — одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. [2]
Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать и превращаются в твёрдые кристаллы.[3]
Глава 2. Условия выращивания кристаллов.
2.1. Условия выращивания кристаллов.
Кристаллы можно получить из раствора или из расплава данного вещества, а также из его паров. Многим известно, что растворимость веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением – уменьшается. Мы знаем, что одни вещества растворяются хорошо, другие — плохо. При растворении веществ образуются насыщенные и ненасыщенные растворы. Если в воде при постоянной температуре растворять вещество, то через некоторое время растворение прекращается. Такой раствор называется насыщенным. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается . Такой раствор будет называться ненасыщенным. Выращивание кристаллов — процесс очень интересный, но требует много времени и аккуратности. Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл (или монокристалл, например, при выращивании искусственных камней), если быстро — то множество мелких (или поликристалл, например, металлы).[2]
2.2. Выращивание кристаллов в домашних условиях.
В домашних условиях можно вырастить кристаллы из соли, сахара, медного и железного купороса.
Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается, и они выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллики правильной формы. При быстром охлаждении возникает много мелких кристалликов, почти никакой из них не имеет правильную форму, ведь их растёт множество, и они мешают друг другу.
Выращивание кристаллов можно осуществить и другим способом — постепенным удалением воды из насыщенного раствора. И в этом случае, чем медленнее удаляется вода, тем лучше получается результат. Оставьте открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом бумаги, — вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет. Растущий кристаллик можно подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, или положить на дно сосуда. В последнем случае кристаллик периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор. Даже если наш кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои углы и примет форму, положенную данному веществу.
2.3. Условия образования кристаллов соли.
Кристаллы поваренной соли — процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических веществ. У нас у всех есть дома пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Её также можно назвать и каменной — всё одно и то же. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные кубики.
Итак, процесс выращивание кристаллов в домашних условиях разделим на основные этапы:
Этап 1 : Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соли растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока будете уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!).
Этап 2: Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе следите, чтобы раствор не особо остывал.
Этап 3 : Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите, например, к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор. Кристаллик опустите в насыщенный раствор.
Этап 4 : Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, стука и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
Этап 5 : Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например, бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на два дня. [ 3]
Глава 3. Выращивание кристаллов соли в домашних условиях. Практическая часть.
Для выращивания кристалла соли мы выбрали способ охлаждения насыщенного раствора.
Для этого мы приготовили насыщенный (крепкий ) раствор соли: в пол- стакане горячей воды- 50 градусов, растворили 4 столовые ложки крупной соли. Раствор тщательно перемешали. Пропустили этот раствор через два слоя марли, чтобы не было мусора. Сделали два таких стакана (Приложение 1). Один стакан поставили в тёплое место, а другой в прохладное. В каждый раствор опустили верёвочку . Через некоторое время в жидкости образовались маленькие твёрдые кристаллики, причём все одинаковой правильной формы. Быстрее стали расти кристаллы в стакане, который стоял в прохладном месте (Приложение2). В растворе при охлаждении получился избыток твёрдого вещества — соли. Частички соли, вырываясь из раствора, оседали на ниточку (затравку). К ним притягивались другие частицы и тоже оседали на затравке. Так кристалл становился всё больше и больше. А раствора становилось всё меньше и меньше. (Приложение3). Кристаллы росли и при испарении жидкости.
Ёщё в литературе я узнала, что если в насыщенный раствор добавлять различные вещества, то можно получать кристаллы разноцветные. Поэтому в один из насыщенных растворов я добавила пищевую краску оранжевого цвета. У меня выросли кристаллы оранжевого цвета ( Приложение 4).
В результате исследовательской работы мы получили следующие результаты:
1.Кристалл можно вырастить, используя насыщенный раствор соли; 2. В зависимости от того, при какой температуре растёт кристалл, его форма будет разной.
3.Кристаллы в холодном месте растут быстрее.
4.Кристаллы растут при испарении жидкости.
5.Можно получать цветные кристаллы.
Для тех, кто хочет вырастить кристалл соли самостоятельно, хочу дать некоторые рекомендации:
Чем чище раствор для выращивания кристалла, тем чище получится ваш кристалл.
Никогда не берите кристалл руками!
Не нужно трясти кристаллы!
В дальнейшем можно продолжить работу по выращиванию кристаллов из других растворов, например из медного купороса. А что получится, если смешать раствор соли и медного купороса?
Мне понравилось заниматься выращиванием кристаллов. Каждый раз, приходя из школы, я проверяла: «Ну, как он там поживает, мой кристаллик, как вырос, как изменился?» И ещё удивительным было то, как вообще из жидкого раствора может появиться что-то твёрдое!
1. Гуревич А.Е ., Исаев Д.А ., Понтак Л.С . Физика и химия-5–6. – М.: Дрофа, 1997.
2. Гуревич А.Е . Физика. 7 класс. – М.: Новая школа, 1996.
3. Шаскольская М.П . Кристаллы. – М.: Наука, 1978.
Источник