Реактив для выращивания кристаллов состав
«Почти весь мир кристалличен.
В мире царит кристалл и его
твердые, прямолинейные законы».
«Существует еще немало
сложных кристаллов, которые
бросают нам вызов».
Причудливые творения природы, часто завораживающие и притягивающие взгляд, украшающие короны королей. Бытует поверье, что некоторые из них обладают магической чудодейственной силой. Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Средневековые алхимики думали, что природные кристаллы были сотворены богом раз и навсегда. Лишь в 17 веке поняли, что минералы растут в воде.
Кристаллы так хороши собой, что ими можно любоваться часами. Каких только кристаллических форм не создала природа! Столбики, кубики, пирамиды, звёзды! Поражает разнообразие причудливых форм и цветов кристаллов.
Поэтому мы решили начать свою исследовательскую работу, поставив перед собой цель – вырастить кристаллы разнообразных веществ из растворов и сравнить их свойства, определить оптимальные условия для выращивания кристаллов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ литературы, по данной теме;
отобрать вещества из которых возможно вырастить кристаллы;
познакомиться с методами выращивания кристаллов;
освоить методику выращивания кристаллов из водных растворов;
провести наблюдения за процессом кристаллизации;
выработать рекомендации по выращиванию кристаллов для заинтересовавшихся нашим исследованием учащихся
Актуальность: работа интересна и познавательна, выращивание кристаллов — доступное и недорогое занятие для большинства юных открывателей. Их можно вырастить различными по форме и цвету, в любое время года. Это удивительное свойство кристаллических тел!
Предмет исследования: кристаллы.
Объект исследования: выращивание кристаллов из растворов.
Гипотеза работы:при апробировании различных способов выращивания кристаллов в домашних условиях и их изучении, наиболее оптимальные условия для выращивания кристаллов — комнатная температура, температура воды 60 °С и при 50 мл воды концентрация соли 50 г различных солей.
Литературный обзор
Удивительный мир кристаллов
Кристаллы окружают нас повсюду. Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту, почти все они относятся к кристаллам.
В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Правильность и совершенство формы этих камней, безукоризненная поверхность поражают. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Вот эти-то камни с природной, то есть не сделанной руками человека, правильной, многогранной формой и называются кристаллами.
Слово «кристалл» происходит от греческого «крюсталлос», то есть «лед». Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани.
Не все кристаллы одинаковы. Существуют монокристаллы и поликристаллы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называются монокристаллами.
Основные свойства кристаллов
Плавление – это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое.
Процесс плавления любого кристалла происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Например, если взять кристалл льда и положить его в тёплое место, то он растает – расплавится. В процессе плавления температура не повысилась. То же самое можно было бы установить и для любого другого кристалла.
Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению известного русского кристаллографа Е. С. Фёдорова (1853-1919), «кристаллы блещут симметрией».
В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: ось симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии.
Рост кристаллов в природе
Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях.
В соляных озёрах, на мелководье вода, нагреваясь, испаряется. Соль выпадает в осадок, наращиваясь на дне. Так образуются солончаки, представляющие дно высохших озёр.
Рост кристаллов в искусственных условиях
В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава.
Классификация кристаллов
Выращивание кристаллов из раствора
Выращивание кристаллов из расплава
Выращивание кристаллов из расплава
Из расплава кристаллы выращивают таким образом. В установке расплав находится в неподвижном тигле, куда опущена затравка с растущим на ней кристаллом. Затравка укреплена на стержне, который непрерывно охлаждают. По мере того, как кристалл вырастает, его всё время поднимают, вытягивая стержень с затравкой из расплава, так что с расплавом соприкасается не весь кристалл, а только небольшой его слой, именно тот самый, который сейчас растёт. Кристаллы во время роста ещё обычно вращают, чтобы тепло от него отводилось равномерно. В домашних условиях вырастить кристалл из расплава невозможно.
Вырастить кристаллы в домашних условиях можно только из раствора.
Материалы и методика исследования
Выращивание кристаллов в домашних условиях
Раствор готовят из слегка тёплой (не горячей!) воды. Воду лучше брать дистиллированную, но можно и кипячёную. Химический стакан на половину объёма наполняют водой и небольшими количествами (
по 10гр) добавляют соль. После каждой новой порции соли раствор тщательно перемешивают. При этом раствор может начать охлаждаться, т. к. при растворении вещества расходуется тепловая энергия на расщепление его на ионы. После того, как вещество перестаёт растворяться, добавляют последние 10гр вещества и перемешивают. Уже готовый раствор фильтруют во второй химический стакан, в котором и будет происходить рост кристалла. Стакан накрывают листком бумаги и ждут появления первых кристалликов.
Конечно же, для фильтрации раствора лучше всего использовать хороший, лабораторный фильтр из фильтровальной бумаги и стеклянную воронку. Если готового фильтра нет, то его можно сделать из обычной промокашки. Для этого из неё вырезают круг диаметром не менее 10см, сгибают его вдвое и затем ещё вдвое. Если теперь отогнуть крайний листок получившегося конуса, то получится бумажная воронка. Её вкладывают в стеклянную воронку и фильтруют раствор. Это надо делать очень осторожно, следить за тем, чтобы уровень жидкости в стеклянной воронке не был выше краёв фильтра.
В самом крайнем случае, если под рукой нет даже промокашки, то фильтр делается из ваты. Вату плотно вставляют в горлышко воронки и затем фильтруют раствор. Естественно, чем плотнее вата, тем медленнее и качественнее происходит фильтрация.
Выращивание крупных одиночных кристаллов
Для того, чтоб кристалл вырос крупным и геометрически ровным, т. е. имел природную форму, необходимо довольно много времени. Обычно кристалл вырастает на 0,1-0,8мм в сутки, что во многом зависит от соли. Т. е. за месяц – полтора можно вырастить довольно крупный кристалл.
Выращивание крупного одиночного кристалла – очень длительный и сложный процесс, требующий терпения и осторожности. Для начала вам потребуется затравка – маленький кристаллик, который и будет центром кристаллизации. Обычно кристаллик, используемый как затравка, представляет собой уменьшенную копию выращиваемого кристалла.
Для того, чтобы получить затравку, используется очень простой метод: готовится максимально концентрированный раствор соли, переливается в стакан с вертикальными стенками и накрывается листком бумаги. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики. Обычно они все имеют разную форму. Именно из них и отбираются те, которые имеют более правильную форму.
Раствор, в который собираются погрузить затравку, желательно приготовить заранее и оставить на пару дней для выпадения первых кристалликов (чтобы быть уверенным, что затравка не растворится). Раствор фильтруют от выпавших кристалликов, переливают в чистый стакан и погружают туда затравку. Стакан накрывают бумагой и оставляют на полке. Уже через неделю можно заметить, что кристалл заметно подрос. Чем дольше он будет оставаться в растворе, тем крупнее он станет.
Раствор со временем испаряется и если верхняя часть кристалла окажется на воздухе, то это может испортить весь кристалл. Для того, чтобы этого не произошло, необходимо добавлять раствор по мере необходимости.
В процессе выращивания кристалла может возникнуть ещё одна проблема: в ходе роста основного кристалла на дне появляются и растут другие, случайно выпавшие кристаллы. Их желательно удалять хотя бы раз в 1-2 недели.
Выращивание сростков кристаллов (друз)
Это – один из самых быстрых способов выращивания кристаллов. Если выращивание одиночных кристаллов занимает много времени и рассчитано на постепенный, правильный рост кристаллов, то выращивание друзы гораздо легче, потому что оно ориентируется на быстрое, хаотическое выпадение кристаллов.
Для начала вам потребуется приготовить перенасыщенный раствор соли в горячей воде. После охлаждения раствора в него вносят затравку – подвешенный на ниточке кристаллик. Уже через 5-10 часов можно увидеть большое количество кристалликов на нитке, на затравке, на дне стакана. Раствор оставляют в покое в течение 3-5 дней, затем вынимают нитку с кристаллом, раствор нагревают, добавляют воды и снова делают максимально концентрированным. После охлаждения в него вновь вносят нитку с уже подросшим кристаллом и оставляют на 3-5 дней.
Эту процедуру повторяют до тех пор, пока кристалл не достигнет необходимого размера. Кстати, довольно неплохие результаты получаются, если смешать оба метода: сначала вырастить друзу, а потом погрузить её в раствор для медленной кристаллизации.
Изучив литературу, я приступил к выращиванию кристаллов
Результаты исследования и их обсуждение
Выращивание кристаллов из растворов
Кристаллы выращивают из насыщенных (перенасыщенных) растворов веществ на «затравке». Затравкой или центром кристаллизации может являться кристаллик данного вещества или любой другой центр кристаллизации (волокно).
Выращивание кристаллов – это искусство. Поэтому получается не все сразу. Немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов.
Отбор веществ из которых возможно вырастить кристаллы
Темой по выращиванию кристаллов, я заинтересовался уже с 6 класса. Изучив статьи в интернете, меня заинтересовали опыты по выращиванию кристаллов из солей медного купороса, железного купороса, фосфата моноаммония и других. В домашних условиях мной были выращены кристаллы из поваренной соли, медного купороса, железного купороса, фосфат моноаммония (Приложение №1).
Кроме этого, я пробовал вырастить кристаллы из марганцовки (или раствор марганцовокислого калия, или перманганат калия) и сахара, но к сожалению, вырастить кристаллы из них не удалось.
В дальнейшем мне стало интересно, выяснить какие условия самые благоприятные для быстрого и качественного выращивания кристаллов. Поэтому, я решил провести ряд экспериментов.
Экспериментальный опыт №1
«Нахождение оптимальной концентрации раствора для роста монокристалла и поликристалла медного купороса»
Общие сведения наблюдений
Температура окружающей среды, в которой находится раствор
Объём воды и масса соли в растворе
Температура окружающей среды одинакова, она равна 23 °С
В этом стакане кристалл вырос быстрее всех; по виду – поликристалл.
Вырос поликристалл средней формы и размеров.
Вырос монокристалл, хоть и маленький, но симметричный и правильной формы; он рос медленнее всех.
Приготовили раствор, насыпав в него 70 г вещества
Приготовили раствор, насыпав в него 50 г вещества
Приготовили раствор, насыпав в него 30 г вещества
Приготовили за ранее кристаллики (затравка) и на нитях опустили в каждый стакан
Образовывается друза, но меньше, чем в первом стакане
Самый большой кристалл
Чуть меньше, чем в первом стакане
Совсем маленький кристаллик
Большой сросток кристаллов – друза, каждый из кристалликов имеет форму куба
Сросток чуть меньше, чем в первом стакане, но кристаллики имеют кубическую форму
Совсем мелкий монокристалл в форме куба
Сравнение и оценка кристаллов (итог)
В итоге образовалась друза большого размера
Образовалась друза среднего размера, кристаллики которой имеют форму куба
Образовался монокристалл в форме куба
Вывод: в ходе опыта мы выяснили: для того, чтобы вырастить монокристалл из соли медного купороса, надо 50 мл воды и 30 г соли. Для того, чтобы вырастить красивый поликристалл, надо 50 мл воды и 50г соли (Приложение №2).
Экспериментальный опыт №2
«Нахождение оптимальной температуры воды для выращивания кристаллов медного купороса»
Общие сведения наблюдений
Температура окружающей среды, в которой находится раствор
Объём и температура воды, и масса соли в растворе
Источник
Набор для творчества Lori Лучистые кристаллы
Я мама. И моему малышу всего три месяца. Пока с ним ну никак опыты нельзя проводить, но не беда. Решила я себя побаловать, когда увидела на полочке в Fix Price вот такую привлекательную коробочку «Лучистые кристаллы» от LORI.
Срок годности: 5 лет
Место покупки: Fix Price
Перед нами крайне интригующая коробочка с кристаллами синего цвета. Мое внимание привлекло сразу. И стоит всего-то 99 рублей. Недавно подобный набор покупала племянникам, другой фирмы, но цена была значительно выше. А раз тут не так дорого, то я решила взять его для себя. А почему бы и нет, правда?)
На коробке есть отметка 10+, думаю можно и раньше с детками пробовать вырастить кристаллы, но под четким контролем!
И самое заманчивое, что производитель обещает кристаллы уже за 2 дня!
На обратной стороне мы видим, что в этой серии целых 8 различных цветов. Я любительница синего и выбрала именно его. Но теперь хочу попробовать и другие)
Меня позабавило то, что название каждого цвета начинается со слова лучистый Smile не просто цвет, а обязательно с этим словом.
Набор предназначен для детей старше 10 лет и может использоваться только под наблюдением взрослых. При использовании не допускать попадания химического вещества или раствора в рот и глаза. Хранить набор следует в недоступном для детей и домашних животных месте и отдельно от пищевых продуктов. Не допускать к месту проведения опытов маленьких детей и животных.
Сбоку на коробке есть дата изготовления. Мой произведен уже в 2018 году! Свеженький)
Как мы видим, все достаточно просто и бесхитростно.
Баночка с химическим реактивом с красителем, круглый поддон, где мы будем выращивать наши кристаллы, две картонные полоски, на них и будут они расти и инструкция.
Баночка выглядит достаточно обычно. Реактив жидкий и хорошо переливается внутри.
И конечно же, сама инструкция.
ВАЖНЫЙ МОМЕНТ! Для проведения опыта нужна будет линейка, клеенка (я взяла обычный файлик для бумаг) и ножницы.
Как и написано в инструкции, я разрезала картонки на полоски н
нужной длины и расположила на поддоне.
Мой совет, если работаете с детьми, то:
Для удобства шприц, чтобы полить сами картонки
Шприцом очень удобно набирать из баночки. Конечно же без самой иглы) Дальше я приступила к залитию картонок.
В инструкции не указано, сколько именно реактива необходимо заливать. Я оставила немножко в баночке, а все остальное вылила в поддон.
Итак, теперь будем ждать. ВАЖНО! Наши будущие кристаллы убрать от солнечного света, чтобы не тормозить их рост.
Я засекла время, в которое закончила готовить кристаллы.
Уже через 25 минут появились первые лучики! Моему счастью не было предела! Но дальше — больше)
Спустя 1 час 12 минут после начала. Видно что они достаточно выросли. Только ближайшая картонка расстраивала. На ней ничего не росло. В инструкции указано, что если не растет, то переложить уже выросшие кристаллики на пустую картонку. Но я решила дать ей шанс!
Спустя 4 часа 32 минуты после начала. Они уже довольно пушистые! И моя картоночка не подвела. Очень красиво расцвела)
Спустя 7 часов 3 минуты. Они уже пушистые! Но я верю, что пока это не конец. Посмотрим что будет дальше.
Вот как выглядел мой кристалл спустя 19 часов 50 минут.
В итоге понадобилось мне даже меньше суток! Вместо обещанных двух. На вид очень круто) Меня очень сильно порадовал.
Одно замечание! Кристалл очень хрупкий, от прикосновения он просто рассыпается. Игрушкой для ребенка это стать не может!
Мой опыт принес только положительные эмоции. Конечно потом с кристаллом ничего не сделаешь. Это опыт ради проведения самого опыта, ради процесса. Смотреть как растет твой кристаллик просто чудо)
Все просто в обращении, не нужно каких-то особых навыков и знаний чтобы провести такой опыт.
Ставлю твердую пятерку!
Вы перепутали Пикабу с айрекомменд
нам в школе давали задание из медного купороса вырастить кристаллы, было увлекательно, и никакие наборы покупать не нужно)
когда у меня родился сын, я тоже первым делом купил вертолётик и большой джип на радиоуправлении. Жена, конечно, не сразу поняла зачем всё это месячному малышу. Но я сказал, что надо опробовать, проверить на безопасность, вдруг что-то не работает, вернуть тогда. В общем отличные девайсы, рекомендую))
— папа, папа, ты обещал, как только будет тепло, сходить в зоопарк!
— папа обещал — папа сходил!
Наборы, кристаллы, реактивы. Я в свои десять лет вырастил кристалл из поваренной соли, это было хер знает что, почти неделю я получал затравку из раствора, а потом еще недели три выращивал кристалл и получил чертов параллелепипед со стороной сантиметра в полтора. Я был дьявольски терпеливым ребенком.
спасибо а то инструкцию потеряли сейчас будем оранжевые заливать))
Я тоже такую штуку брал, подтверждаю все работает, мелкая в восторге была 🙂
Я б такое дочери купил
заморочки со шприцом совершенно лишнее, раствор просто льётся из пузырька в поддон, дальше пластины сами пропитываются.
Лучше наблюдай как ребенок растет.
Залез в аптечку и сделал СВЕТЯЩИЕСЯ КРИСТАЛЛЫ — делаем люминофоры дома .
Заскучал в очередной раз, ну чтож — ДА БУДЕТ ДОМАШНЯЯ ВАРКА. Делаем снова все на гряяяяззз из борной кислоты и подручных веществ из аптечки и кухонного шкафа. Ребята погнали.
И вот например простые кристаллы из борной кислоты и салициловой кислоты!
Для того чтоб сделать люминофор, не плохо бы понять, что это за вещество. Люминофор это такое вещество, которое поглощает энергию и преобразовывает её в световое излучение. В зависимости от фильтра находящегося на поверхности люминофора или его примеси, свечение может быть различного цвета. У люминофора есть несколько видов: радиолюминофоры, электролюминофоры, рентгенолюминофоры, фотолюминофоры, катодолюминофоры. Фотолюминофор — порошок, он наделен способностью светиться в темное время суток под воздействием искусственного или естественного освещения.
Убедительная просьба ознакомиться с предыдущими постами дорогие друзья, сегодня мы рассмотрим общие моменты по получению таких кристалликов.
Делал вот по этим видосам, друзья пожалуйста ознакомьтесь, чтобы быть в теме:
Теперь о некоторых тонкостях, которые нужно знать, чтобы приготовить такие вот кристаллы:
Борные люминофоры состоят собственно из борной кислоты, которая выступает как основа с добавлением различных органических соединений, выступающие как активаторы промежуточных соединений, образующихся при частичном обезвоживании борной кислоты. Эти люминофоры могут быть приготовлены как при сплавлении до 200°С, так и интенсивным высушиванием смеси под вакуумом при 100°С
Эти пункты очень важны для выяснения общих свойств борных люминофоров и представляют следующий перечень:
• Свечение активированной борной кислоты под ультрафиолетовым излучением происходит из-за присутствия следов органического материала.
• Люминофор мог быть приготовлен с использованием самой борной кислоты, частично обезвоженной борной кислоты, так же, используя полностью обезвоженную её форму в качестве борного ангидрида — B2O3.
• Самые лучшие и успешные результаты получены с использованием частично обезвоженными борными промежуточными соединениями, которые возникают при обезвоживании борной кислоты.
• Люминофор быстро теряет свою способность к люминесценции, как при воздействии влаги находящейся в воздухе, так и при сильном обезвоживании — люминесценция у борного ангидрида намного более слабая, чем у частично обезвоженных продуктов борной кислоты.
• Интенсивность люминесценции сильно уменьшается под воздействием кислорода на борные люминофоры.
• В качестве активирующих свечение веществ могут применяться многие органические препараты и соединения.
• Тесное взаимодействие между активатором и основой не только возможно, но также вероятно в случае синтеза, который исключает обезвоживание борной кислоты путём нагрева.
• Не распавшаяся органическая молекула (активатор) единственная причина люминесценции и также единственный центр вызывающий световой эффект, а борная кислота предоставляет необходимые физические условия, наряду как в борном ангидриде в качестве активатора по большей части выступает элементарный углерод.
• Борный люминофор имеет структуру схожую с твёрдыми растворами.
• Многие борные люминофоры обладают флюоресценцией, фосфоресценцией и некоторые термолюминесценцией с заменой полос излучения.
• Большинство борных люминофоров имеют полосы возбуждения и полосы излучения в спектре, от двух до четырёх.
• Свойства борных люминофоров отличаются по нескольким параметрам от люминофоров, активированных примесями металлов, и механизмы люминесценции также резко отличаются.
• Примеси металлов как активаторов борной кислоты или борных промежуточных соединений не являются доминирующими над органическими активирующими соединениями. Флюоресценция и фосфоресценция при добавке солей металлов возникает не по причине активации металла, а по причине взаимодействия кислотного остатка соли металла с борной кислотой или её промежуточными соединениями при частичном обезвоживании, а так же распада кислотного остатка соли металла на другие стабильные составляющие при температуре приготовления. (Пример тому — внесение в борную кислоту ацетатов металлов или формиатов).
• Излучающие центры длительной фосфоресценции и короткой флюоресценции имеют между собой различия.
• Структуры фосфоресцирующих центров борного ангидрида отличаются от люминофоров борной кислоты и от сульфидных люминофоров металлов второй группы.
• Подавляющее большинство борных люминофоров имеют отдельные полосы поглощения (возбуждения), как в видимой части спектра, таких, как фиолетовой и синей, а так же большинство из них имеют оптимум поглощения в ультрафиолетовой части спектра – ближнего (А), среднего (В) и чуть реже, дальнего (С) ультрафиолета.
• Некоторые корреляции и порой существенные изменения присутствуют между составом активаторов, их вносимого количества, цвета излучения и интенсивности фосфоресценции, а так же между цветом и интенсивностью излучения фосфоресценции и флуоресценции, у одного и того же люминофора.
• Имеет место изменение цвета флуоресценции и фосфоресценции при возбуждении различными источниками излучений у одного и того же борного люминофора.
• Имеются различия между цветом флюоресценции и фосфоресценции при возбуждении одного и того же люминофора одним и тем же источником возбуждения.
• Время послесвечения в темноте не особо длительное, у самых успешных образцов фосфоресценция не превышает двух минут. Самое большое уменьшение интенсивности фосфоресценции, наблюдается в течение первых тридцати секунд после прекращения возбуждения.
• Цвет флюоресценции активирующего соединения в состоянии чистого вещества-реактива или растворённого в органическом растворителе, отличается от цвета флюоресценции люминофора на борной кислоте, приготовленного с ним же, и их излучения фиксируются в различных частях спектра.
• Активирующее органическое вещество не обязательно должно обладать флюоресценцией само по себе и флуоресцентное вещество не всегда приводит к активации борной кислоты. Таким образом, нет никакой связи между флуоресцентной способностью активатора и его способностью активировать свечение. Есть некоторые исключения, например соединение — флуоресцеин. Это общее заключение целиком согласуется с работами Томашека.
В качестве активаторов для борной кислоты могут быть применены углеводороды, гетероциклические соединения, оксисоединения, карбоновые кислоты, сульфокислоты и особенно флуоресцеин, который исследовался в борнокислотных соединениях наиболее часто. Увеличение боковой алифатической цепи действует угнетающим образом. Многие окрашенные вещества, исключая флуоресцеин, не активируют борную кислоту. Так же введение галоидов и нитрогруппы ухудшает или даже совсем уничтожает фосфоресценцию. Аминогруппы и имидогруппы, связанные не циклически, то же ухудшают эффект. Вводимые ацетаты, формиаты и прочие органические кислотные остатки дают позитивный, но часто не наилучший эффект. Введение сульфатов дает незначительный эффект. Действующие концентрации активаторов достаточно низки, но оптимумы значительно отличаются.
Наилучшие активаторы – флуоресцеин, α-оксинафтойная кислота и терефталевая кислота. Теперь, немного подробнее о некоторых активаторах и свойствах их борных люминофоров.
Источник