ИНФОФИЗ — мой мир.
Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь
Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь
Как сказал.
Человек, который никогда не ошибался, никогда не пробовал сделать что-нибудь новое.
Альберт Эйнштейн
Вопросы к экзамену
Для всех групп технического профиля
Список лекций по физике за 1,2 семестр
Я учу детей тому, как надо учиться
Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.
Урок 23 (дополнительный материал) Лабораторная работа Наблюдение роста кристаллов из раствора
Тема: «Наблюдение роста кристаллов из раствора»
Цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла
Теоретические сведения
Существуют два простых способа выращивания кристаллов из раствора: охлаждение насыщенного раствора соли и его выпаривание. Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов. В домашних условиях можно выращивать кристалл медного купороса или обычной поваренной соли.
Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры уменьшается.
При охлаждении горячего (примерно 40°С) насыщенного раствора до 20°С в нем окажется избыточное количества соли на 100 г воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т.е. раствор будет пересыщенным.
С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики соли. Если предоставить выпавшим кристалликами возможность подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.
Чтобы вырастить крупный кристалл, в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор нужно внести кристаллик — затравку, заранее прикрепленный на волосе или тонкой леске, предварительно обработанной спиртом.
Можно вырастить кристалл без затравки. Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.
Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3-5°С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура понизится до комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.
Ход работы
1. Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.
2. Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С-40°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите марсу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.
Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.
3. Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.
Видеоопыт.
Опыт 1. Выращивание кристалла из медного купороса.
Опыт 2. Выращивание кристалла из поваренной соли.
Контрольные вопросы
1. Что может служить центром кристаллизации?
2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того
же кристалла?
3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без
добавления растворенного вещества?
Источник
Исследовательская работа «Выращивание кристаллов»
Тема выращивания кристаллов становится все более актуальной для всего человечества. В настоящее время кристаллы буквально вошли в каждый дом.
В сердце каждого телевизора, сотового телефона, компьютера находится кристалл. Выращивание кристаллов сохраняет природные богатства и ускоряет научно-технический прогресс. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части нашего организма кристалличны, например, роговица глаза. Мир кристаллов и мир людей стали неразрывны.
Вырастить кристаллы и определить, что влияет на рост кристалла.
1. Собрать информацию о кристаллах.
2. Вырастить кристаллы поваренной соли и медного купороса.
3. Выявить наиболее благоприятные условия для роста кристаллов в домашних условиях.
4. Провести работу по анализу выполненных экспериментов, сделать выводы и представить результаты.
Что такое кристалл?
Что такое кристалл? Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.
Все кристаллы состоят из отдельных частиц: молекул и атомов, располагающихся в строгом порядке. Они образуют кристаллическую решетку. Каждому атому отведено место в определенном узле решетки, при этом образуются правильные многогранники. Кристалл может иметь от трех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством. Все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответствующими гранями всегда одинаковы. Например, у кристаллов поваренной соли ( NaCl ) всегда их грани пересекаются под прямым углом. Кристаллы красивы и разнообразны. Секрет их красоты — в симметрии.
Кристаллические тела могут быть монокристаллами и поликристаллами.
Монокристаллом называют одиночный кристалл. («моно» — один) Поликристаллом называют совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов. («поли» — много)
Если в кристаллическом теле кристаллизация началась одновременно во многих точках вещества и скорость ее была достаточно высока, то мы получим поликристалл. Растущие кристаллики являются препятствием друг другу и мешают правильному огранению друг друга.
Нам удалось вырастить один такой поликристалл. .
Но в данной работе речь пойдет в основном о монокристаллах.
Существуют различные способы выращивания кристаллов. Часто этот процесс требует высоких температур и огромных давлений, но некоторые кристаллы можно выращивать в домашних условиях.
Выращивание кристаллов можно осуществить, постепенно удаляя воду из насыщенного раствора, то есть путем испарения.
Для этого нам потребуется кристаллический порошок, специальная посуда.
Этап 1: Приготовление пересыщенного раствора. Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока не будете уверены, что соль уже больше не растворяется , то есть раствор насыщен!
Этап 2: Фильтрация раствора. Готовый раствор процеживают через фильтр, сделанный из обычной бумажной салфетки. Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться).
Этап 3: Помещение затравок. Когда раствор остынет до комнатной температуры, в него добавляют маленькие затравочные кристаллы. Нитку с затравкой 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, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдения этих условий).
Этап 5: Наблюдение за ростом и формой кристаллов. Теперь нужно подождать. С каждым днём кристаллы будут увеличиваться.
Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом от попадания пыли и мусора.
Анализ выполненных работ.
Мы провели ряд экспериментов по выращиванию кристалла в домашних условиях.
Наблюдать за ростом кристаллов очень интересно и познавательно.
1. Мы приготовили насыщенный раствор медного купороса , охладили до комнатной температуры и поместили в сосуд с перенасыщенным раствором «затравку». Сосуд плотно закрыли крышкой. На следующий день увидели, что «затравка» растворилась. Снова внесли «затравку» в раствор и вновь «затравка» растворились. Третий раз крышку не закрывали.
Сделали вывод: для роста кристалла необходимо, чтобы с поверхности кристалла шло хорошее испарение жидкости.
2. Следующей опыт был выполнен с целью может ли примесь какого — либо вещества изменить кристалл поваренной соли.
Приготовили насыщенный раствор поваренной соли , добавили акварельной краски красного цвета, затравку и выращивали кристалл.
Исследовали полученный кристалл с помощью лупы и увидели, что углы между гранями у них равные и равны 90 0 т. е. прямые.
Сделали вывод -примесь только окрашивает кристалл, но не изменяют его структуру. Кристаллы поваренной соли (NaCl) вырастают так, что их грани пересекаются под прямым углом. Что мы и наблюдали.
3. Мы приготовили насыщенный раствор медного купороса , а затем разлили на два сосуда, охладили до комнатной температуры и поместили в сосуды с перенасыщенным раствором «затравки». Один сосуд поместили в холодильник, где температура +3 0 C, а другой поставили около батареи комнатного отопления, где температура +17 0 C. Через один день измеряли массу на электронных весах, данные внесли в таблицу.
Сделали вывод : скорость роста кристаллов, т. е масса на которую увеличилась «затравка» за один день зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше скорость роста кристалла.
Результаты измерений массы кристаллов поваренной соли
Средний рост кристалла поваренной соли в теплом месте составил
1, 193 г/сут, а в холодной в холодном – 0,02 г/сут
Результаты измерений массы кристаллов поваренной соли ( NaCl )
График роста массы кристалла от времени
— Для роста кристалла необходимо: приготовить насыщенный раствор соли и чтобы с поверхности кристалла шло испарение жидкости. Плотно закрывать крышкой раствор нельзя.
— Скорость роста кристаллов, зависит от температуры. В наших опытах наблюдали, чем выше температура, тем больше скорость роста кристалла.
— Кристаллы поваренной соли (NaCl) могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямым углом. Примеси, добавленные в раствор, не меняют этого угла.
Кристаллы – одно из самых красивых и загадочных творений природы. В кристаллах есть что-то удивительное и завораживающее. Они поражают своей четкостью линий, в которой скрывается необыкновенная красота. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.
Мы живем среди кристаллов, ходим по ним и широко используемых в нашей повседневной жизни. Земная кора на 95% состоит из кристаллов. Мы добываем кристаллы из земных недр, используем в лабораториях, в технике, обрабатываем на фабриках, создаем изделия из кристаллических материалов. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. Все природные драгоценные камни, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, кроме опала, являются кристаллическими. Почти все горные породы: гранит, песчаники, известняк – кристаллы. Кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов . Полупроводниковые приборы, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет. В настоящее время изучением кристаллов занимается наука кристаллография.
- Бокий Г.Б. Кристаллохимия: Учеб. пособие для вузов/ Г.Б. Бокий – М. : Наука, 1971.
- Гегузин Я.Г. Живой кристалл: статья / Я.Г. Гегузин – М. : Наука, 1981.
- Шаскольская М.П. Очерки о свойствах кристаллов: очерки / М.П. Шаскольская – М. : Наука, 1978.
- Кристаллы: очерки / М.П. Шаскольская – М. : Наука, 1978.
- Шафрановский И.И. Симметрия в природе: / И.И. Шафрановский –Ленинград. : Недра, 1985
- Интернет
Источник
Домашняя лабораторная работа по теме «Наблюдение роста кристаллов из раствора»
Лабораторная работа предназначена для студентов первых курсов СПО.
Цель: исследовать способ выращивания кристаллов соли, медного купороса, основанного на испарении насыщенного раствора при постоянной температуре; приобретение навыков по выращиванию кристаллов.
Задание дается обучающимся за два месяца до сдачи работы на оценивание.
Просмотр содержимого документа
«Домашняя лабораторная работа по теме «Наблюдение роста кристаллов из раствора»»
Домашняя лабораторная работа
РАЗДЕЛ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА
Тема 2.2. Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы
Тема «Наблюдение роста кристаллов из раствора»
Цель: исследовать способ выращивания кристаллов соли, медного купороса, основанного на испарении насыщенного раствора при постоянной температуре; приобретение навыков по выращиванию кристаллов.
1) формирование положительной мотивации самостоятельной деятельности;
2) развитие творческих способностей, познавательного интереса;
3) формирование умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять явления, формировать экспериментальные умения, пользоваться приборами, инструментами, справочной литературой, обрабатывать результаты наблюдений;
4) формирование научных знаний об экспериментальных фактах, понятиях, методах.
Порядок организации практической работы
1. Подготовительный этап
1.1. Инструкция для изучения.
Задание дается обучающимся за два месяца до сдачи работы на оценивание.
Тема: «Наблюдение роста кристаллов из раствора»
Оборудование: дистиллированная вода, стакан, контейнер для медного купороса стеклянная палочка, насыщенный раствор соли, медного купороса.
Цель: исследовать способ выращивания кристаллов соли, медного купороса, основанного на испарении насыщенного раствора при постоянной температуре; приобретение навыков по выращиванию кристаллов.
Схема опыта по росту кристаллов для медного купороса и поваренной соли идентична, поэтому ниже приведен алгоритм, которым можно пользоваться для обоих опытов.
1. Взять порошок сульфата меди (натрия хлорида) и чистый стакан с горячей дистиллированной (практически кипящей) водой.
2. Всыпать порошок медного купороса (натрия хлорида) в воду, размешивая стеклянной палочкой. Затем всыпать ещё, и снова размешать. И так до тех пор, пока порошок не перестанет растворяться. Если это необходимо, профильтровать полученный раствор.
3. Завязать на конце нитки узелок (или привязать бисеринку), другой конец нитки привязать к деревянной палочке и опустить узелок в воду, так, чтобы он не касался дна.
4. Поставить в такое место, где раствор будет медленно остывать (тогда кристаллы получатся правильной формы). Когда раствор совсем остынет, убирать в тёмное прохладное место. Через пару дней на нитке появятся маленькие кристаллы-затравки.
5. Вынуть кристаллы. Если размер вам достаточный, то обработать их бесцветным лаком для предотвращения разрушения. Если же нет, то вылить старый раствор и повторить процедуру со стаканом и раствором снова, когда раствор остынет, поместить маленькие кристаллы в этот новый раствор и ждать их роста дальше.
Следует отметить, что от объема стакана и количества порошка зависит размер кристалла.
1.2. Аналитическое чтение с целью систематизации.
1.3. Вопросы и задания для самопроверки.
1.Что называется кристаллом?
2. Какими свойствами обладают кристаллы?
3. Что называется кристаллической решеткой?
4. Какую роль играют кристаллы в нашей жизни?
5. Что такое жидкие кристаллы?
6. Какие факторы могут влиять на рост кристаллов в домашних условиях?
1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. Учебник для 10 кл. – М.Просвещение, 2014.стр 238-242
2. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика. Учебник для средних специальных
учебных заведений. – М.: Высшая школа, 1990
3. Большая иллюстрированная энциклопедия «Наука и техника».Пер. с англ. А. В. Немирова.
4. Детская энциклопедия «Что такое? Кто такой?» Том 2.Издательство «Педагогика»
Основной этап- проведение практической работы в домашних условиях
2.1. Инструктаж по ОТ и ТБ
по охране труда при проведении лабораторных работ
и лабораторного практикума по физике
Требования безопасности перед началом работы
2.1. Внимательно изучить содержание и порядок проведения лабораторной работы или лабораторного практикума, а также безопасные приемы его выполнения.
2.2. Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы. Приборы и оборудование разместить таким образом, чтобы исключить их падение и опрокидывание.
Требования безопасности во время работы.
3.1. Не пробовать на вкус раствор для роста кристалла.
3.2. Воспроизведение алгоритма выполнения практической работы и выявление проблемных зон.
3.3. Самостоятельное выполнение практической работы.
3.4. Оформление отчета .
3. Рефлексия достигнутых результатов. Анализ допущенных ошибок и прогнозирование дальнейших действий.
4.Оценка лабораторной работы:
В качестве отчета о проделанной работе можно представить видео или фото-отчет (презентация)
В лабораторной работе обязательно должны присутствовать:
— Название лабораторной работы (ЛР)
— Приборы и материалы
— Описание хода работы и наблюдения за процессом
— Таблица результатов наблюдений
— Уровень самостоятельности (2б)
— Правильность и обоснованность сделанных выводов, объяснений и описания работы. (3б)
— Выращенный кристалл (8б)
— Использование теоретического материала (2б)
Источник