Химический опыт выращивание кристаллов

Химический опыт выращивание кристаллов

СОЛЯНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

Выращивание кристаллов мы отнесли к поделкам из природного материала. Почему? А кто будет утверждать, что соль это не природный материал?

Всем известно, что издавна люди научились выращивать искусственные кристаллы — рубины. И используют их для изготовления ювелирных украшений и в качестве опор для вращающихся деталей в часовом механизме. А еще выращивают самые твердые на свете кристаллы — алмазы.

В домашних условиях достаточно просто можно вырастить кристаллы из соли, сахара или, лучше всего, из квасцов. И потом даже повесить их на елку.

Чтобы вырастить кристаллы, сначала приготовьте насыщенный раствор квасцов: в очень горячую, но не кипящую, воду насыпайте соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Когда вы заметите, что кристаллы больше не растворяются, повесьте на карандаше ниточку с маленькой гаечкой или камешком так, чтобы она погрузилась в раствор, но не касалась дна. Нитку, находящуюся выше груза, смажьте вазелином.

Поставьте раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы. Поэтому желательно укутать стакан или банку с раствором и поставить ее в место, где нет сквозняков.

Уже через 2-3 дня грузик обрастет кристаллами. Далее нужно только следить за уровнем раствора в банке: кристалл должен все время находиться в растворе. Кристаллы вырастают за 2-3 недели, но их можно выращивать и дольше.

Во время роста можно корректировать их рост, удаляя некрасивые наросты. Это делают ножом, легкими движениями соскабливая лишнее. Образование граней можно прекратить, если смазать их вазелином. Когда же нужно будет, чтобы они опять росли, рост можно вызвать, удалив вазелин ацетоном.

Когда кристаллы примут вид, который вас устроит, их вынимают из раствора, дают высохнуть и покрывают бесцветным лаком. Если этого не сделать, уже через несколько дней они разрушатся.

Кроме перечисленных веществ, кристаллы можно выращивать из нашатыря, кальцинированной соды, буры, сульфата магния, медного купороса, селитры — форма у них будет разная. Но при этом помните, что все перечисленные вещества являются химическими реактивами, поэтому работать с ними детям лучше под наблюдением взрослых (кроме, пожалуй, работы с хлоридом натрия, в — быту именуемым поваренной солью).

ХИМИЯ ДЛЯ ФИЗИКА

Если вы хотите вырастить кристаллы, то надо приготовить горячий насыщенный раствор какой-либо соли (хлорида натрия, сульфата меди или железа, квасцов, бихромата калия и т. д. — перечень очень велик), осторожно охладить его, чтобы излишек растворенного вещества не выпал в осадок (такой раствор называется пересыщенным), и, наконец, ввести затравку—кристаллик той же соли, подвешенный на нитке. После этого остается только прикрыть сосуд листком бумаги, поставить в укромное место и ждать, пока не вырастет крупный кристалл, на что могут уйти недели или даже месяцы; единственное, что придется изредка делать — это подливать понемногу насыщенный раствор по мере испарения.

ЗОЛОТИСТЫЕ КРИСТАЛЛЫ

1. Смешайте одинаковые объемы 10%-ных растворов солей нитрата свинца и иодида калия, и в сосуде выпадет осадок иодида свинца. Аккуратно слейте с него жидкость. Вскипятите воду в каком-либо прозрачном сосуде, подкислите ее уксусом и, пока она кипит, добавьте еще влажный осадок иодида свинца, взболтав его. При медленном остывании жидкости в ней вырастут золотистые кристаллы.

2. Слейте в пробирку растворы нитрата свинца и иодида калия, вскипятите содержимое вместе с осадком, чтобы он растворился, а затем быстро остудите под краном. В этом случае образуются мельчайшие золотые кристаллики, взвешенные в жидкости.

КРУПНЫЕ И МЕЛКИЕ

Размер кристаллов сильно зависит от скорости охлаждения. Всыпьте 20 г нитрата калия небольшими порциями в сосуд с 25 мл воды. После добавления очередной порции взбалтывайте смесь, чтобы соль растворилась, а затем насыпайте следующую порцию. Когда соль перестанет растворяться, немного нагрейте сосуд, всыпьте еще порцию, взболтайте, снова нагрейте. И так до тех пор, пока вся взятая соль не растворится. Теперь разлейте раствор в два сосуда, и один оставьте остывать на воздухе (для еще более медленного остывания можно накрыть его несколькими слоями плотной ткани). В этом сосуде образуется несколько крупных кристаллов, а при удачном стечении обстоятельств — и один кристалл.

Другой сосуд сразу же поставьте в кастрюлю с холодной водой, и в нем выделится множество мелких кристалликов. Это общее правило.

ОПЫТ ПЕЛИГО

Этот опыт настолько впечатляющ, что его смело можно показывать зрителям, конечно, тщательно все подготовив.

Подготовка: цилиндр высотой 25—30 см вымойте изнутри горячей водой и через воронку по стенке налейте в него горячий очень концентрированный раствор гипосульфита, чтобы он заполнил цилиндр на 1/3. Этот раствор готовят так: 450 г гипосульфита растворяют при нагревании в 45 мл воды.
Второй раствор — ацетата натрия (300 г на 45 мл воды) также горячим влейте через ту же воронку еще на 1/3 цилиндра. Лейте очень аккуратно, этот раствор не должен смешиваться с ранее налитым раствором. Наконец, верхнюю треть цилиндра столь же осторожно заполните горячей водой, которая предохранит насыщенный раствор от преждевременной кристаллизации.
В сосуде три слоя: вода, пересыщенный раствор ацетата натрия, пересыщенный раствор гипосульфита. Накройте цилиндр стеклом, дайте остыть до комнатной температуры, а после этого можно приступать к опыту.

1. К концу стеклянной палочки прикрепите кусочком воска маленький, незаметный кристаллик гипосульфита (воск слегка расплавьте, нагрев его над пламенем). Быстро опустите палочку в нижний слой. Концентрация соли столь высока, что тотчас вокруг кристаллика нагромоздится множество новых кристаллов, образуя подобие цветка. А в среднем слое «чужое» вещество вокруг кристалла гипосульфита кристаллизоваться не будет.

2. Другую, точно такую же палочку с воском, но уже с маленьким кристаллом ацетата натрия опустите в средний слой—здесь тоже вырастет цветок, но совсем другой! Цилиндр, если обращаться с ним осторожно, удается использовать несколько раз.

ОПЫТ-ФОКУС

Этот опыт, напоминающий фокус, проводят с одним только ацетатом натрия.
Растворите 100—150 г соли в горячей воде (лучше в эмалированной посуде) и медленно выпаривайте, стараясь точно уловить момент, когда надо прекратить выпаривание: дуйте время от времени на поверхность горячего раствора, и как только станет появляться пленка, напоминающая жировую, это значит, что концентрация соли та, что требуется для образования кристаллогидрата состава CH3COONa*3H2O.

Перелейте жидкость в чистый тонкий стакан, закройте его и поставьте остывать. В остывшую жидкость достаточно внести ничтожное количество затравки — ацетата натрия, чтобы она мгновенно закристаллизовалась и превратилась в твердую массу, напоминающую лед. Если вы немного недодержали жидкость на огне и воды в ней многовато, то над застывшей массой будет немного воды, которую надо слить. Если же воды не хватает, то на поверхности окажется налет соли. Снимать его нет смысла, проще добавить немного воды.

Расплавляя кристаллогидрат на водяной бане и охлаждая его, опыт можно проделывать множество раз, в том числе и на глазах изумленной публики,— а кто не изумится, увидев, как вода на глазах застывает без охлаждения? Напротив, стакан даже разогревается—это выделяется теплота кристаллизации. Стакан можно перевернуть, и из него не выльется ни единой капли.
Показывая опыт как фокус, постарайтесь стряхнуть крупинку соли незаметно — скажем, с кончика «волшебной палочки». И обязательно плотно закрывайте стакан между опытами, иначе даже случайная пылинка сможет вызвать незапланированную кристаллизацию.

Реагент для этого опыта — ацетат натрия можно получить из уксусной кислоты и соды. Если вы будете готовить его самостоятельно, то уксусную кислоту разбавьте водой примерно втрое и всыпайте в нее соду небольшими порциями, постепенно, дождавшись, когда прекратится вспенивание от предыдущей порции соды. Без этого реакция пойдет так бурно, что жидкость может выбросить из сосуда.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ

Мы будем выращивать кристаллы меди.
Мелкие медные кристаллы можно получить, когда опускаешь гвоздь в раствор медного купороса. Они настолько малы, что пленка меди на поверхности кажется почти сплошной. А чтобы приготовить крупные кристаллы, надо как-то замедлить реакцию, что-бы выделяющаяся в реакции медь успевала осесть на кристаллы и достраивала их. Медленное охлаждение — возможный способ, но в том случае, когда не идет химическая реакция.

Тормозом для реакции будет служить поваренная соль. Положите на дно сосуда (например, стеклянной банки) немного кристаллов медного купороса и засыпьте их поваренной солью, по возможности мелкой. Прикройте их кругом, вырезанным из промокательной или фильтровальной бумаги; этот круг должен касаться стенок сосуда. Сверху, прямо на бумагу, положите железный кружок несколько меньшего диаметра. Заранее протрите его наждачной бумагой и промойте.

Налейте в банку насыщенный раствор поваренной соли, чтобы он полностью закрыл железный кружок. Дальше все пойдет без вашего участия. Сколько времени придется ждать, точно сказать нельзя — многое зависит от условий опыта. Во всяком случае, не час и не два, а несколько дней.

Итак, спустя несколько дней вы обнаружите в сосуде красивые красные кристаллы меди. Меняя размеры сосуда, размеры кристалликов медного купороса, толщину слоя поваренной соли и температуру опыта, м.ожно получить медные кристаллы разнообразной формы, порой на редкость необычной. А иногда вырастают дендриты — незавершенные в развитии кристаллы, похожие на ветви деревьев.

Если оставить медные кристаллы в том же сосуде, в которым они были получены, то долго они не сохранятся. Извлеките их, промойте водой, перенесите в пробирку с разбавленной серной кислотой и закройте пробкой. Вот теперь с кристаллами ничего не случится.

Источник

Картотека опытов по выращиванию кристаллов
картотека по окружающему миру на тему

Выращивание кристалла — один из самых легких и безопасных химических экспериментов, доступных в домашних условиях. Провести его сможет даже ребенок старшего дошкольного возраста под присмотром взрослых.

Наградой за усилия станет предмет необычайной красоты, который вы создадите собственными руками.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное учреждение «Детский сад «Дюймовочка» г. Вуктыл

Составитель: Аносова И.В., воспитатель I квалификационной категории, 2015г.

Как вырастить кристалл?

Кристаллы обладают особой притягательностью: их природные грани отличаются строгой геометрией, которая обычно характерна для предметов, подвергшихся технической обработке.

Для того чтобы создать красивую уникальную вещь самостоятельно следует знать, как вырастить кристалл, и проявить немного терпения. Замечательно, если к выращиванию кристаллов вы приобщите детей, для которых данный процесс кажется настоящим волшебством. Размер кристалла находится в прямой зависимости от времени, затрачиваемого на его выращивание. Если процесс кристаллизации происходит медленно, то образуется монокристалл довольно больших размеров, если быстро – получаются мелкие кристаллы.

Выращивание кристалла — один из самых легких и безопасных химических экспериментов, доступных в домашних условиях. Провести его сможет даже ребенок старшего дошкольного возраста под присмотром взрослых.

Наградой за усилия станет предмет необычайной красоты, который вы создадите собственными руками.

• Монокристалл – это цельный большой кристалл, например, искусственный камень. Он образуется при условии, что процессы кристаллизации проходят предельно медленно.
• Поликристалл формируется тогда, когда кристаллизация протекает быстро. В таком случае образуется много крошечных кристалликов. Так себя ведут металлы.

Способы выращивания кристаллов

Существует несколько методов выращивания кристаллов.

Охлаждение насыщенного раствора

Этот метод основан на физическом законе, который гласит, что растворимость веществ становится меньше при понижении температуры. Из осадка, образующегося при растворении вещества, сначала появляются крошечные кристаллики, превращающиеся постепенно в кристаллы правильной формы.

• В теплой воде вещество, выбранное для опыта (например, соль), растворяется полностью.
• Температуру раствора понижают: это снижает растворимость соли.
• Образуется нерастворенная соль, которая выпадает в осадок.
• Образование осадка начинается с формирования мелких крупинок и в самом растворе, и на поверхности емкости, в которую он помещен.
• Если в растворе нет посторонних включений (обыкновенных пылинок, ворсинок и т.п.), а остывание происходит постепенно, эти крупинки-кристаллики срастаются в более крупные и правильные по форме кристаллы.
• Быстрое охлаждение вызывает образование сразу множества крошечных кристаллов неправильной формы, которые не соединяются между собой и сдерживают рост друг друга.

Постепенное испарение воды из раствора

Кристалл также вырастет, если из насыщенного раствора будет постепенно удаляться растворитель (вода). Как это сделать и что будет происходить в сосуде?

• Посуду с насыщенным раствором нужно достаточно долго выдерживать при постоянной температуре.
• Следует исключить попадание сора и пыли, а также замедлить испарение воды (для этого достаточно накрыть емкость бумагой).
• Вырастить кристалл можно на каком-либо подвесе посередине емкости (тогда он приобретет правильную форму), либо на дне емкости.
• Если кристалл будет расти на дне, его нужно периодически поворачивать, чтобы добиться симметрии.
• На место испарившейся воды следует добавлять раствор такой же консистенции, что был в начале эксперимента.

Емкость с насыщенным раствором оставляется открытой на довольно длительное время. Следует прикрыть её бумагой, чтобы испарение воды происходило медленно, и раствор был защищен от комнатной пыли. Лучше кристаллик подвесить на нить. Если же он лежит на дне, то растущий кристалл надо время от времени переворачивать. Так как вода постепенно испаряется, то по мере необходимости подливается насыщенный раствор.

Основной принцип в данном случае остается прежним: чем медленнее идут процессы, влияющие на кристаллизацию, тем красивее, крупнее и правильнее получатся кристаллы. Если первоначальный кристалл, выступавший как основа для выращивания, имел неправильную форму, он дополнит недостающие части в ходе роста и примет конфигурацию, типичную для природы его вещества. Так медный купорос в итоге вырастет в ромб, а соли хромокалиевых квасцов образуют октаэдр.

Считается, что дома из подручных средств может вырасти только небольшой кристаллик. Это не так: при должном внимании есть все шансы вырастить дома кристалл любого размера и веса. Фактически для этого достаточно продолжать процедуру кристаллизации, пока не будет достигнут желаемый результат. Конечно, необходимо сразу подобрать подходящую по размеру емкость.

Несоблюдение условий хранения может привести к разрушению кристалла. Необходимо ознакомиться с характеристиками выбранного вещества заранее, чтобы избежать разочарования в конце такого долгого и кропотливого труда.

Так, точеные грани кристалла квасцов под действием обычного сухого воздуха потускнеют из-за потери влаги и рассыплются, образовав серый порошок. То же произойдет с сульфатом и тиосульфатом натрия, солями марганца, цинка, никеля, сегнетовой солью. Единственный выход – поместить кристаллы в закупоренные прозрачные сосуды. Некоторые рекомендуют покрывать кристаллы прозрачным лаком, но это только оттягивает срок гибели. А еще — лакированные грани теряют свой первоначальный блеск и выглядят искусственно.

От высокой температуры разрушаются кристаллы, выращенные из медного купороса и алюмокалиевых квасцов. Срок жизни таких кристаллов может продлить хранение в бытовом холодильнике. Однако и тут они продержатся порядка 2-х лет.

Еще одна проблема кристаллов водорастворимых веществ – они разрушаются от перепадов температурного режима из-за влаги, которая в небольшом количестве сохраняется внутри них. По этой причине появляются пятнышки, сколы, происходит оплывание граней, потеря блеска.

Пожалуй, самое устойчивое из популярных для выращивания кристаллов веществ – поваренная соль.

Каким должно быть вещество для домашнего выращивания кристалла?

• Безопасным, нетоксичным. Этому требованию соответствуют далеко не все вещества с кристаллической структурой. Например, цианид калия KCN (или сульфид натрия Na2S) тоже образует кристаллы своей характерной формы. Но проводить с ним опыты в домашних условиях нельзя, потому что он вступает в реакцию окисления с кислородом в составе воздуха и выделяет ядовитые вещества, опасные для человека.
• Второе важное качество – стабильность. То есть выбранное вещество должно вступать с водой в обратимую реакцию. Кроме того, важна устойчивость к колебаниям температуры. Некоторые органические вещества могут необратимо разрушаться при попадании в горячую воду (реакция гидролиза).
• Стоимость реактивов. Как известно, первый опыт (или несколько) может оказаться не очень удачным, потому для начала лучше остановить свой выбор на недорогих и доступных веществах.

Да выращивания кристаллов понадобится много очищенной воды – об этом тоже следует позаботиться заранее.

• Способность растворяться в воде. Перед началом опыта следует узнать, какой расход выбранного вещества на заданный объем воды потребуется. Чтобы вырастить кристалл сахара, например, понадобится растворить в 1 л воды не меньше 2-х кг сахара. Так что лучше предварительно составить график растворимости исходного вещества. Для этого нужно из массы стакана воды вычесть массу того же объема профильтрованного раствора после того, как растворение закончится и температура стабилизируется. Это поможет составить представление о том, сколько вещества для кристаллизации понадобится на заданный объем воды.

Для выращивания кристаллов нельзя применять пищевую посуду (исключение – опыты с солью и сахаром). Не следует оставлять рядом пищу: во-первых, потому что реактивы токсичны, во-вторых, из-за сора и крошек, которые при попадании в раствор погубят эксперимент.

При манипуляциях с химическими реактивами следует соблюдать абсолютно все правила, указанные на упаковке. По завершении работы нужно вымыть руки.

Вырастить кристалл дома – довольно просто, интересно и познавательно. Сначала лучше потренироваться на доступных веществах. Если что-то пойдет не так, нужно проверить соблюдение всех условий, необходимых для образования кристалла. Освоив самые простые кристаллы, можно приступать к работе с другими реактивами. Это никогда не надоедает, потому что разные вещества дают кристаллы разной формы и окраски. К тому же, нет двух абсолютно одинаковых кристаллов, а их конфигурацию и размеры можно регулировать по собственному желанию.

Из чего можно вырастить кристалл?

Осуществить выращивание кристаллов возможно из различных веществ: сахара, пищевой соды, поваренной соды. Прекрасно подойдет и другая соль (в смысле химическое соединение), а также некоторые виды органических кислот.

Как вырастить кристалл сахара

Кристаллы сахара можно использовать как украшение стола или леденцы для детей. Но они достаточно дорого обойдутся из-за большого расхода сахара. На 2 стакана воды понадобится в итоге 5 стаканов сахарного песка.

Понадобится: 2 стакана воды, 5 стаканов сахара, деревянные палочки для мини-шашлычков, плотная бумага, прозрачные стаканы, кастрюля, пищевые красители.

Опыт: В четверти стакана воды сварите сахарный сироп с парой столовых ложек сахара. Высыпьте немного сахара на бумагу. Затем нужно обмакнуть палочку в сироп и собрать ею сахаринки. Далее распределите их равномерно на палочке.

Оставьте палочки на ночь сушиться. Утром в 2 стаканах воды на огне растворите 5 стаканов сахара. Минут на 15 можно оставить сироп остывать, но сильно остыть он не должен, иначе кристаллы не будут расти. Потом разлейте его по банкам и добавьте разные пищевые красители. Заготовленные палочки опустите в банку с сиропом так, чтобы они не касались стенок и дна банки, в этом поможет бельевая прищепка.

Далее остается только ждать, наблюдать за процессом, а потом — съесть получившееся лакомство.

Объяснение: С остыванием воды растворимость сахара понижается, и он начинает выпадать в осадок и оседать на стенках сосуда и на вашей палочке с затравкой из сахарных крупинок.

Выращивание кристаллов из соли

Поваренная соль – вещество, имеющееся в любом доме. Чтобы вырастить ее прозрачные кубические кристаллы, необходимо приготовить рабочий раствор. 200 мл воды в стеклянном стакане (банке) помещаются в посуду с водой +50…+60 градусов. В стакан высыпается соль, она размешивается и ненадолго оставляется.

Под воздействием тепла соль растворяется. Потом соль добавляется повторно и вновь перемешивается. Процедура повторяется, пока соль не перестанет растворяться и не начнет оседать на дно. Перенасыщенный раствор переливается в чистый сосуд, равный по объему, при этом остатки соли убираются со дна. Выбрав кристалл покрупнее, привязывают его к нитке и подвешивают таким образом, чтобы он не задевал стенки емкости, или выкладывают на дно.

Спустя несколько дней изменения кристаллика станут заметны. Процесс роста может длиться столько времени, пока размеры кристалла не будут вас устраивать.

Для придания кристаллам цвета вполне можно использовать пищевые красители.

Выращивание кристаллов из медного купороса

Аналогично произрастают сине-зеленые кристаллы медного купороса.

Также делается насыщенный раствор, в который помещается кристалл соли медного купороса. Но так как данное вещество обладает химической активностью, то лучше использовать дистиллированную воду

Как вырастить кристалл из соды?

Два стакана наполняются горячей водой, в каждый насыпается несколько ложек пищевой соды, пока она не перестанет растворяться (образуется осадок). Между стаканами помещается блюдце. На канцелярские скрепки крепится отрезок грубой нити. Одна скрепка цепляется к стенке одного стакана, вторая – к другому. Концы нити должны быть в растворе, а сама нитка — провисать, не задевая блюдца. Чтобы кристаллы хорошо росли, необходимо подливать раствор по мере испарения.

Сейчас в продаже имеются наборы для выращивания кристаллов. Из порошков химических веществ можно получить необычные призматические и игольчатые кристаллы.

Источник