МОУ «МИТРОФАНОВСКАЯ СОШИ С КАДЕТСКИМИ КЛАССАМИ»

Тайны выращивания кристаллов

Исследовательская работа

Выполнила:

Обучающаяся 8 класса

Никитина Лада Александровна.

Руководитель:

Учитель: химии «МОУ

«Митрофановская СОШИ

С кадетскими классами»

Викторова Раиса Рашитовна

2017-2018

Введение ………………………………………………………………………….3

1. Теоретическая часть …………………………………………………………5-

1.1. Что такое кристаллы...................................................................................5-6

1.2.Формы кристаллов

1.3. Из истории кристаллов

1.4. Образование кристаллов в природе 6

1.5. Кристаллы в нашей жизни.……………………. 7

1.6. Способы выращивания кристаллов 8

2. Практическая часть ……………………………………………………….9-11

2.1. Выращивание кристаллов медного купороса…………………………9-10

2.2. Выращивание кристаллов дихромата калия 12

2.4. Результаты исследования, анализ и выводы

3.Заключение ………………………………………………………… 4. Литература

5. Приложение

Введение

Мне однажды пришлось побывать в геолого-минералогическом музее Забайкальского госуниверситета, где представлены более 20 тысяч образцов минералов. После этой экскурсии у меня в уголке души зародилось любовь к камню. Маленький кристалл или большая друза кристаллов, а сколько в них совершенства, изящества и гармонии. Кажется, что созданы они природой именно для того, чтобы привлечь к себе внимание и любовь человека. Но ведь кристаллы создаются не только природой, кристаллы широко получают в промышленности. Многие кристаллы-продукты жизнедеятельности живых организмов. Также их можно получить лабораторным путём. Я решила сама попробовать вырастить кристалл какого-либо вещества. Доступными веществами оказались поваренная соль, медный купорос, дихромат калия. Нашла литературу по интересующей меня теме, изучила и занялась работой. Как перед любым исследователем, передо мной возникли вопросы: Что такое кристалл? Какой формы бывают и как они образуются? И конечно где они используются?

Цель исследования: Вырастить кристаллы медного купороса и дихромата калия в лабораторных условиях .

Задачи:

1.Отобрать и изучить литературу по теме исследования. 2.Вырастить в лабораторных условиях кристаллы. 3.Определить благоприятные условия необходимые для выращивания кристаллов. 4.Выяснить роль кристаллов в нашей жизни 5. Составить практические рекомендации по выращиванию кристаллов.

Гипотеза:

Предполагаю, что кристаллы, выращенные разными способами и в разных условиях, будут отличны друг от друга.

Объект исследования: кристаллы.

Предмет исследования: процесс кристаллизации.

Методы исследования: работа с источниками, эксперимент, наблюдение, фотосъёмка, сравнение, обобщение.

Практическое значение исследования в том, что результаты можно использовать на уроках физики, химии, географии, во внеклассных мероприятиях, в кружковой работе в профориентации. При проведение работы формируются такие качества как наблюдательность, терпение, умения сравнивать и обобщать данные эксперимента.

практическая работа

1.3 Опыты по выращиванию кристаллов

Цель: получить насыщенный раствор поваренной соли.

Оборудование: соль, вода, стакан.

Ход работы:

Приготовил ёмкость-стакан отмерил две части воды и одну часть поваренной соли. Попросил взрослого нагреть мне две части воды. Залил горячей водой одну часть поваренной соли в стеклянный стакан и помешивал до тех пор, пока она не перестала растворяться. В стакане растворилась только часть соли. Дальнейшие добавки соли у меня не растворялись и легли на дно стакана в виде осадка. Когда соль совсем перестала растворяться я слил получившийся раствор в другой стакан, чтобы на дно стакана с раствором не попало ни одной крупинки.

Вывод: я получил насыщенный раствор для опыта.

Цель: выращивание кристаллов.

Оборудование: два стакана: стакан №1 с насыщенным раствором поваренной соли, стакан №2 со слабым (ненасыщенным)раствором поваренной соли, две нитки с кристалликами- «затравками».

Ход работы:

Помещаем в каждый стакан нитки с кристалликами- «затравками и начинаем вести наблюдение.

Дневник наблюдений:

1. Что происходит в стакане № 1, определить пока трудно.

2. В стакане № 2 происходит процесс растворения кристалла - «затравки», так как в стакане находится ненасыщенный раствор соли.

1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2. В стакане № 2 кристалл-«затравка» растворился, то есть закончился процесс растворения.

3. Понижение уровня раствора в стаканах связано с испарением воды.

1. Испарением воды продолжается.

Периоды наблюдений	Описание действий	Полученные результаты
Конец 4-й недели	наблюдение	В стакане № 1 кристаллики увеличиваются. В обоих стаканах уровень воды понижается.
Конец 5-й недели	наблюдение	На нитке в насыщенном растворе кристаллики увеличиваются,появляются новые. Уровень раствора в стаканах понижается. На стенках налёт.
Конец 6-й недели	наблюдение	1.В стакане №1 идёт увеличение размеров кристаллов и их количество. 2.В обоих стаканах уровень воды понижается. На освобождающихся стенках стаканов появился налет.

Выводы: 1. В стакане № 1 идет процесс кристаллизации.

2.В обоих стаканах испарение воды продолжается.

3.В стакане №2 тоже начался процесс кристаллизации, но позднее, когда раствор стал насыщенным, и выразился в образовании налёта на стенках стакана.

1. Стакан № 1. Прошёл процесс кристаллизации, выразившийся в образовании кристалликов на нитке и на стенках стакана.

2. Стакан № 2. Образование кристалликов на стенках стакана.

Общие выводы:

1.Поваренная соль состоит из кристаллов.

2.При соприкосновении кристаллов соли с водой, они растворяются.

3.Быстрее всего кристаллы соли могут образовываться в насыщенном растворе поваренной соли.

4.По мере того как вода испаряется, соль снова образует кристаллы.

5.В домашних условиях можно вырастить кристаллы при необходимых условиях. Условиями образования кристаллов соли в домашних условиях являются:

А) наличие насыщенного солевого раствора;

Б) ниточки с затравкой.

Кристаллизация растворов на примере выращивания кристаллов поваренной соли

Опыт 1. Цель: изучить строение соли путем рассматривания её под лупой. Оборудование: лупа, щепотка соли. Ход работы: Щепотку соли насыпал на блюдце, поднес лупу к соли и увидел мелкие кристаллики. Вывод: поваренная соль состоит из кристаллов...

В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, газовой или твердой фазы. Значительная часть минеральных видов произошла путем кристаллизации из водных растворов...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Существенный вклад в решение вопросов о механизме роста кристаллов внесли разработанные теории роста идеальных кристаллов. В конце XIX в. американским физиком Дж. Гиббсом (1839-1903), французским физиком П. Кюри и русским кристаллографом Г.В...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

При различных отклонениях от идеальных условий кристаллизации (например, в вязких, загрязненных или сильно пересыщенных средах) вырастают экзотические образования. Опыт показывает...

Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов

Нарушение правильности в расположении частиц, слагающие структуры реальных кристаллов, т.е. отклонения от их идеальной структуры, порождают дефекты. Для исследователя дефект - это источник информации о событиях, произошедших с кристаллом...

Лавуазье – один из основателей научной химии

Одна из первых по времени, наиболее важных работ Лавуазье посвящена решению вопроса, можно ли воду превратить в землю. Вопрос этот занимал в то время многих исследователей и оставался нерешённым, когда к нему приступил Лавуазье...

Микрокристаллоскопия

При малых концентрациях искомого иона (микрокомпонента) осадок может не образоваться. В этом случае можно добавить подходящий ион (макрокомпонент), который будет реагировать с реактивом...

Большинство природных или технических твёрдых материалов являются поликристаллическими, т.е. они состоят из множества отдельных, беспорядочно ориентированных, мелких кристаллических зёрен, иногда называемых кристаллитами...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Никто не видел, как образуется зародыш кристалла в растворе или расплаве. Можно высказать предположение, что беспорядочно движущиеся атомы или молекулы случайно могут расположиться в таком порядке...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Развитие науки и техники привело к тому, что многие драгоценные камни или просто редко встречающиеся в природе кристаллы стали очень нужными для изготовления деталей приборов и машин, для выполнения научных исследований...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Рассматривая различные кристаллы мы видим, что все они разные по форме, но любой из них представляет симметричное тело. И действительно, симметричность - это одно из основных свойств кристаллов. Симметричными мы называем тела...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

Первым, кто обнаружил жидкие кристаллы, был австрийский ученый-ботаник Рейнитцер. Исследуя новое синтезированное им вещество холестерилбензоат, он обнаружил, что при температуре 145°С кристаллы этого вещества плавятся, образуя мутную...

Описание, изложение, образование кристаллов и структура свойств в области применения кристаллов

В зависимости от вида упорядочения осей молекул жидкие кристаллы разделяются на три разновидности: нематические, смектические и холестерические. Нематические кристаллы. В молекулах, имеющих ярко выраженную анизотропную форму...

Определение аскорбиновой кислоты в реальном препарате

Для анализа мною было сделаны опыты, которые описывают два метода: йодометрия и кулонометрия. 1) Йодометрия. Аскорбиновая кислота (витамин C, C6H8O6, ниже обозначается как AscH2) - слабая кислота, которая диссоциирует по двум ступеням: AscH2 AscH? + H+ Ka1 = 6...

Процесс выращивания кристаллов

Существует три способа образования кристаллов: кристаллизация из расплава, из раствора и из газовой фазы. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды (ведь вода - это расплавленный лёд)...

МУ «Управление образования»

Краевая научно-практическая конференция

Школьников «Эврика, ЮНИОР»

Выращивание кристаллов в домашних условиях.

ученик 4 «в» класса

ЧОУ « Гимназия №1»

г. Новороссийска

Руководитель:

Привалова Людмила

Викторовна учитель

Начальных классов

Г. Новороссийск – 2010 г.

1. Раздел «Содержание работы»

Аннотация

Введение стр. 4-5

1.2. « Методика исследования»

Способы выращивания кристаллов медного купороса. стр.6

Способы выращивания поваренной соли.

Практическая работа. Наблюдения. стр.7-8

1.3. « Результаты исследования» стр.9

2.Раздел «Заключение». стр.10

5. Раздел «Список использованных библиографических источников» стр.12

6. Приложения Д (фотографии) стр.13-15

Раздел « Введение»

Кристаллы окружают нас повсюду. Твердые тела, из которых строят дома, делают станки, вещества, которые мы употребляем в быту, почти все они относятся к кристаллам.

Представление древних о кристаллах было похоже на легенды. Верили, что хрусталь образуется изо льда, а алмаз – из хрусталя. Кристаллы наделялись множеством таинственных свойств: исцелять от болезней, предохранять от яда, влиять на судьбу человека.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром существуют выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».

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».

Блестящие и ровные грани кристаллов выглядят так, как будто над ними поработал искусный шлифовальщик. Отдельные части кристалла повторяют друг друга, образуя красивую правильную форму.

Приглядевшись, например, к выращенным кристаллам соли внимательно, мы видим, что они построены из «кирпичиков», плотно приложенных друг к другу. Разбив кристалл, мы можем наблюдать, что он разлетится на кусочки разной величины. Рассмотрев их внимательно, обнаружим, что эти кусочки имеют правильную форму, вполне подобную форме большого кристалла – их родителя. Для кристаллов поваренной соли типична форма кубиков.

Существуют особые формы кристаллов: иглы, перья, ветки, цветы, деревца и т. п. Примерами таких причудливых кристаллов служат всем известные ледяные узоры на окнах.

Каждый мог наблюдать, как возникают, растут и постепенно меняют свою форму кристаллы льда на стекле замерзшего окна. Если расчистить в непрозрачном слое льда, затянувшего окно, круглый «глазок», подышав на стекло или приложив к нему палец (от тепла лед быстро тает), а затем перестать греть его, он опять затянется слоем льда. Сначала от краев к середине вытягиваются тонкие иголочки, перышки, звездочки. Вот уже весь глазок покрыт ими, а от краев глазка растет новый слой иголочек и звездочек, отдельные веточки соединяются друг с другом, сливаясь в сплошной слой льда.

Похожий процесс мы наблюдали, поставив стакан с раствором соли в морозильную камеру.

На шоколаде иногда появляется белый налет. Дело в том, что при низких температурах из него начинает вымораживаться вода: на поверхности шоколадной плитки появляются белые пятна, шоколад «седеет» - это выделяются кристаллы сахара.

Итак, кристаллы обладают красивой правильной формой. У каждого вещества есть своя характерная форма кристаллов, по которой его можно узнавать.

Мир кристаллов – удивительный мир многогранников, привлекающих совершенством и красотой своей формы. Это кристаллы обычной поваренной соли и драгоценные камни , кварц, кристаллы многих других пород.

Все кристаллы, окружающие нас, не образовались когда-то раз и навсегда готовыми, а выросли постепенно. В природе, в лаборатории, на заводе кристаллы растут из растворов, из расплавов, из паров, из твердых веществ. Поэтому представляется важным и интересным попробовать вырастить кристалл в домашних условиях без применения специальных приспособлений. Это и определило тему исследования «Выращивание кристаллов в домашних условиях ».

Гипотеза:

Можно вырастить в домашних условиях разные кристаллы. Кристаллы разных веществ имеют разную форму, цвет и по-разному растут.

Цель работы:

Вырастить в домашних условиях кристаллы Медного купороса и Поваренной соли.

Задачи

1.Провести анализ литературы по данной теме

2.Подготовить оборудование и химикаты

3.Провести эксперимент и наблюдать за ростом кристаллов

4.Оценить результаты работы и сделать выводы.

Оборудование:

Стеклянные баночки, марля, деревянные палочки, суровые нитки, поваренная соль, медный купорос, небольшая кастрюля, столовая ложка. Приложение Д (рис.1 )

1.2. « Методика исследования»

Способы выращивания кристаллов медного купороса

1.Приготовить, насыщенный раствор медного купороса.

2.Профильтровать раствор.

6.Вести наблюдение.

Способы выращивание кристаллов поваренной соли

1.Приготовить насыщенный раствор поваренной соли.

2.Профильтровать раствор.

3.Налить раствор в стеклянную баночку.

4.Закрепить на деревянной палочке суровую нитку.

5.Опустить нитку в баночку с раствором.

6.Вести наблюдение.

Приготовление насыщенного раствора:

Из-за отсутствия лабораторных весов раствор готовили следующим образом:

1.Растворили в воде соль (медный купорос) до тех пор, пока он не перестал растворяться.

2.Поставили на водяную баню.

3.Подогрели до температуры примерно 50 0С.

4.Постоянно помешивая, досыпали соль (медный купорос) по 1 ст. ложке.

5.Когда они опять стали плохо растворяться, раствор готов.

6.Сняли с водяной бани и дали остыть.

Для выращивания кристаллов важно использовать свежеприготовленный раствор.

Приложение Д (рис.2,3,4)

1.3. « Результаты исследования»

Решили заменить растворы на свежие. Верхние не очень красивые кристаллы медного купороса сняли с нитки. Кристаллы соли не трогали. Приложение Д (рис.14,15)

Окончание эксперимента 10 ноября 2009 года

Медный купорос: Кристаллы выросли большие, красивого темно синего цвета, в форме «Призмы».

Поваренная соль: Кристаллы соли небольшие, прозрачные кубики.

Приложение Д (рис.16, 17,18,19)

2. Раздел «Заключение»

Гипотеза подтвердилась. Можно вырастить в домашних условиях разные кристаллы. Кристаллы медного купороса прозрачные, синего цвета вытянутой формы. Кристаллы соли не прозрачные, белые, в виде кубиков.

Работа мне очень понравилась, было интересно наблюдать за ростом кристаллов. В дальнейшем я смогу вырастить кристаллы нужной мне формы и размеры, например розу в подарок для бабушки или своей однокласснице.

Раздел « Список использованных библиографических источников»

1., «Книга по химии для домашнего чтения», М., Химия, 1994

2., «Энциклопедический словарь юного химика», М. 1982.

3. «Минерал рассказывает о себе», М.: Недра, 1985 г.;

4. Ольгин О. «Опыты без взрывов», М.; “Химия”, 1995 г.

5. Материалы интернет – сайтов.

Приложение Д

Рис.1 Рис.2

https://pandia.ru/text/80/065/images/image002_296.gif" width="234" height="149 src=">

Рис.3 Рис.4

https://pandia.ru/text/80/065/images/image006_133.gif" width="196" height="147 src=">

Рис.5 Рис.6

https://pandia.ru/text/80/065/images/image010_85.gif" width="212" height="162 src=">

О.С.ГАБРИЕЛЯН,
И.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБИНИН

СТАРТ В ХИМИЮ

7 класс

Продолжение. Начало см. в № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/2006

Глава 3.
Явления, происходящие с веществами

(окончание)

§ 17. Дистилляция, или перегонка

Получение дистиллированной воды

Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха… Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды
(рис. 71). А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода – это однородные смеси, растворы твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной .

Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией, или перегонкой . Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.

На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей (рис. 72).

В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия). Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3–4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки).
В рубашку холодильника подается вода, а перегонная колба нагревается до кипения содержимого с помощью электронагревателя. Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник.
Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?

Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для получения растворов, применяемых в химических лабораториях. Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.

А если требуется получить твердое вещество из гомогенного раствора, то используют выпаривание , или кристаллизацию.

Кристаллизация

Один из способов выделения и очистки твердых веществ – кристаллизация. Известно, что при нагревании растворимость вещества в воде увеличивается. Значит, при охлаждении раствора некоторое количество вещества выпадает в виде кристаллов. Проверим это на опыте.

Демонстрационный эксперимент. Помните красивые оранжевые кристаллы дихромата калия, которыми учитель «подкрашивал» воду для дистилляции? Возьмем примерно 30 г этой соли и «загрязним» ее несколькими кристалликами марганцовки. Как очистить основное вещество от внесенной примеси? Смесь растворяют в 50 мл кипящей воды. При охлаждении раствора растворимость дихромата резко понижается, и вещество выделяется в виде кристаллов, которые можно отделить фильтрованием, а затем промыть на фильтре несколькими миллилитрами ледяной воды. Если растворить очищенное вещество в воде, то по цвету раствора можно определить, что марганцовки оно не содержит. Марганцовка осталась в исходном растворе.

Добиться кристаллизации твердого вещества из раствора можно упариванием растворителя. Для этого и предназначены чашки для выпаривания, с которыми вы встречались во время знакомства с химической посудой.

Если испарение жидкости из раствора происходит естественным путем, то для этой цели используют специальные стеклянные толстостенные сосуды, которые так и называются – кристаллизаторы. С ними вы также знакомились в практической работе № 1.

В природе соляные озера – это своеобразные бассейны для кристаллизации. За счет испарения воды на берегах таких озер кристаллизуется гигантское количество соли, которая после очистки попадает к нам на стол.

Перегонка нефти

Дистилляцию используют не только для очистки веществ от примесей, но и для разделения смесей на отдельные порции – фракции, различающиеся температурой кипения. Например, нефть – это природная смесь очень сложного состава. При фракционной перегонке нефти получают жидкие нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и другие. Процесс этот ведут в специальных аппаратах – ректификационных колоннах (рис. 73). Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы могли видеть эти химические аппараты, которые непрерывно разделяют нефть на важные и нужные в жизни современного общества продукты (рис. 74).

Бензин – это основное топливо для легковых автомобилей. Трактора и грузовики используют в качестве такового другой нефтепродукт – дизельное топливо (солярку). Топливом для современных самолетов является главным образом керосин. На этом небольшом примере вы можете понять, насколько важен в современной жизни такой процесс, как перегонка нефти.

Рис. 74. Нефть и нефтепродукты

Фракционная перегонка жидкого воздуха

Вы уже знаете, что любые газы смешиваются в любых соотношениях. А можно ли из смеси газов выделить отдельные компоненты? Задача не из простых. Но химики предложили очень эффективное решение. Смесь газов можно превратить в жидкий раствор и подвергнуть его дистилляции. Например, воздух при сильном охлаждении и сжатии сжижают, а затем позволяют один за другим выкипать отдельным компонентам (фракциям), поскольку они имеют различные температуры кипения. Первым из жидкого воздуха испаряется азот (рис. 75), у него самая низкая температура кипения (–196 °С). Затем из жидкой смеси кислорода и аргона можно удалить аргон (–186 °С). Остается практически чистый кислород, который вполне годится для технических целей: газовой сварки, химического производства. А вот для медицинских целей его нужно очищать дополнительно.

Азот, полученный таким способом, используют для производства аммиака, который в свою очередь идет на получение азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ, азотной кислоты и т.д.

Благородный газ аргон используют в особом виде сварки, которая так и называется – аргоновая.

1. Что такое дистилляция, или перегонка? На чем она основана?

2. Какая вода называется дистиллированной? Как ее получают? Где она применяется?

3. Какие нефтепродукты получают при перегонке нефти? Где они применяются?

4. Как разделить воздух на отдельные газы?

5. Чем выпаривание (кристаллизация) отличается от перегонки (дистилляции)? На чем основаны оба способа разделения жидких смесей?

6. Чем отличаются процессы выпаривания и кристаллизации? На чем основаны оба способа выделения твердого вещества из раствора?

7. Приведите примеры из повседневной жизни, в которых применяется выпаривание и дистилляция.

8. Какую массу соли можно получить при выпаривании 250 г 5%-го раствора? Какой объем воды можно получить из этого раствора при помощи дистилляции?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4.
Выращивание кристаллов соли
(домашний эксперимент)

Перед тем как приступить к выполнению работы, внимательно прочитайте ее описание до конца.

Прежде всего выберите подходящую для эксперимента соль. Для выращивания кристаллов подойдет любая хорошо растворимая в воде соль (медный или железный купорос, квасцы и т.д.). Подойдет и поваренная соль – хлорид натрия.

Из оборудования вам понадобятся:

Литровая банка или небольшая кастрюлька, в ней вы будете готовить раствор соли;

Деревянная ложка или палочка для перемешивания;

Воронка с ватой для фильтрования раствора;

Термос с широким горлышком вместимостью 1 л (он нужен для того, чтобы раствор остывал медленно, тогда будут расти крупные кристаллы).

Если нет воронки или нужного термоса, их можно сделать самому.

Чтобы сделать воронку, возьмите пластиковую бутылку из-под напитка и ножницами аккуратно отрежьте ей горлышко, как это показано на рис. 76.

Вместо термоса подойдет обыкновенная стеклянная литровая банка. Поставьте ее в картонную или пенопластовую коробку. Большую коробку брать не нужно, главное, чтобы в нее полностью входила банка. Щели между коробкой и банкой плотно заложите кусочками тряпки или ватой. Чтобы плотно закрыть банку, понадобится пластиковая крышка.

Приготовьте горячий насыщенный раствор соли. Для этого заполните банку наполовину горячей водой (кипяток брать не нужно, чтобы не обжечься). Порциями добавляйте соль и перемешивайте. Когда соль перестанет растворяться, оставьте раствор на одну-две минуты, чтобы нерастворившиеся кристаллы успели осесть. Отфильтруйте горячий раствор через воронку с ватой в чистый термос. Закройте термос крышкой и оставьте раствор медленно остывать два-три часа.

Раствор немного остыл. Теперь внесите в него затравку – кристаллик соли, подвешенный на нитке. После того как ввели затравку, прикройте сосуд крышкой и оставьте на продолжительное время. Чтобы вырос крупный кристалл, потребуется несколько дней или даже недель.

Обычно на нитке вырастает несколько кристаллов. Нужно периодически удалять лишние, чтобы рос один большой кристалл.

Важно записывать условия проведения эксперимента и его результат, в нашем случае это характеристики полученного кристалла. Если получилось несколько кристаллов, то приводят описание самого большого.

Изучите полученный кристалл и ответьте на вопросы.

Сколько дней вы выращивали кристалл?

Какова его форма?

Какого цвета кристалл?

Прозрачный он или нет?

Размеры кристалла: высота, ширина, толщина.

Масса кристалла.

Зарисуйте или сфотографируйте полученный кристалл.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.
Очистка поваренной соли

Целью данной работы является очистка поваренной соли, загрязненной речным песком.

Предложенная вам загрязненная поваренная соль представляет собой гетерогенную смесь кристаллов хлорида натрия и песка. Для ее разделения необходимо воспользоваться различием в свойствах компонентов смеси, например различной растворимостью в воде. Как известно, поваренная соль растворяется в воде хорошо, в то время как песок в ней практически нерастворим.

В химический стакан поместите выданную учителем загрязненную соль и налейте 50–70 мл дистиллированной воды. Перемешивая содержимое стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения соли в воде.

Раствор соли от песка можно отделить фильтрованием. Для этого соберите установку как показано на рис. 77. С помощью стеклянной палочки осторожно перелейте содержимое стакана на фильтр. Прозрачный фильтрат будет стекать в чистый стакан, нерастворимые компоненты исходной смеси останутся на фильтре.

Жидкость в стакане – это водный раствор поваренной соли. Выделить из него чистую соль можно выпариванием. Для этого 5–7 мл фильтрата налейте в фарфоровую чашку, поместите чашку в кольцо штатива и осторожно нагревайте на пламени спиртовки, постоянно перемешивая содержимое стеклянной палочкой.

Сравните кристаллы соли, полученные после выпаривания раствора, с исходной загрязненной солью. Перечислите, какие приемы и операции вы использовали для очистки загрязненной соли.

Кондратьев Филипп

За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл массой до 1 кг. Для многих людей выращивание кристаллов стало необходимой потребностью. хобби. В работе рассмотрены способы выращивания монокристаллов из различных солей

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное бюджетное учреждение

« Сясьстройская средняя общеобразовательная школа №2 »

Научно-практическая работа

На тему:

«Выращивание кристаллов»

Руководитель: учитель химии

Бочкова Ирина Анатольевна

г. Сясьстрой

2012 год.

Введение

Обоснование темы проекта и её актуальность стр. 2

1. Аналитический обзор

1.1 Что такое кристалл стр. 3

1.2 Формы кристаллов стр. 3

1.3 Способы образования кристаллов стр. 4

1.4 Применение кристаллов стр. 4 2.Экспериментальная часть

2.1 Приготовление маточного раствора стр. 6

2.2 Выращивание затравки стр. 6

2.3 Выращивание монокристаллов стр. 6

3.4 Сохранение кристаллов стр. 6 Результаты эксперимента стр. 6

Выводы стр. 6

Список литературы стр. 6

Введение

Обоснование выбора темы проекта и ее актуальность:

"Почти весь мир кристалличен. В мире царит кристалл и его твердые,

Прямолинейные законы"

Академик Ферсман А.Е.

Из книг я узнал, что кристаллы получают в лаборатории, но бывают они и в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр, обладают некоторые виды моллюсков. Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике.

Меня очень заинтересовала эта тема, и я решил вырастить кристаллы солей в домашних условиях.

Цель работы: Научиться выращивать кристаллы.

Задачи:

1. Изучить литературу о кристаллах и способах их выращивания.

2. Вырастить монокристаллы различных солей.

План работы над проектом

1. Изучение литературы по темам:

1. Что такое кристаллы;
2. Виды кристаллов;
3. Значение кристаллов для человека ;
4. Выращивание кристаллов в домашних условиях.
5. Применение кристаллов

2. Выполнение практической части.

1. Формулирование выводов.
2. Оформление отчета о работе.
3. Создание компьютерной презентации на основе полученных в работе материалов.
4. Защита проекта.

1. Аналитический обзор

1. Что такое кристалл

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.

Каждому химическому веществу, находящемуся при данных термодинамических условиях в кристаллическом состоянии, соответствует определенная кристаллическая структура.

В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода - одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.

Минеральные кристаллы тоже образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют собой растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.

Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.

1.2 Формы кристаллов

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть разделены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры. Некоторые минералы образуют кристаллы, которые разглядеть можно только с помощью микроскопа. Другие же образуют кристаллы, вес которых составляет несколько сотен фунтов.

Кристаллическими считаются вещества, атомы которых расположены регулярно, так что образуют правильную трёхмерную решётку, называемую кристаллической. Кристаллам ряда химических элементов и их соединений присущи замечательные механические, электрические, магнитные и оптические свойства.

Русский учёный Е.С.Фёдоров установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или созданы искусственно. Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник.

Кристаллические решётки металлов часто имеют форму гранецентрированного (медь, золото) или объёмно-центрированного куба (железо), а также шестигранной призмы (цинк, магний).

В основе классификации кристаллов и объяснения их физических свойств может лежать не только форма элементарной ячейки, но и другие виды симметрии, например, поворот вокруг оси. Осью симметрии называют прямую, при повороте вокруг которой на 360° кристалл несколько раз совмещается сам с собой. Число этих совмещений называют порядком оси. Существуют кристаллические решётки, обладающие осями симметрии 2-го, 3-го, 4-го и 6-го порядков. Возможна симметрия кристаллической решётки относительно плоскости симметрии, а также комбинация разных видов симметрии.

Большинство кристаллических тел являются поликристаллами, т.к. в обычных условиях вырастить монокристаллы достаточно сложно, этому мешают всевозможные примеси. Современная техника нуждается в кристаллах высокой степени чистоты, поэтому перед наукой встал вопрос о разработке эффективных методов искусственного выращивания монокристаллов различных химических элементов и их соединений.

Выращивание кристаллов - это хобби, приверженцы которого создают собственные клубы и участвуют в соревнованиях. Выращивание кристаллов - это сложный технологический процесс, поэтому, чем дольше ждёшь, тем более впечатляющими будут результаты.

1.3 Способы образования кристаллов

Существует три способа образования кристаллов: кристаллизация из расплава, из раствора и из газовой фазы. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды (ведь вода – это расплавленный лёд), а также образования вулканических пород. Пример кристаллизации из раствора в природе – выпадение сотен миллионов тонн соли из морской воды. При охлаждении газа (или пара) электрические силы притяжения объединяют атомы или молекулы в кристаллическое твёрдое вещество – так образуются снежинки.

Наиболее распространёнными способами искусственного выращивания монокристаллов являются кристаллизация из раствора и из расплава. В первом случае кристаллы растут из насыщенного раствора при медленном испарении растворителя или при медленном понижении температуры.

Если твёрдое вещество нагреть, оно перейдёт в жидкое состояние – расплав. Трудности выращивания монокристаллов из расплавов связаны с высокой температурой плавления. Например, для получения кристалла рубина нужно расплавить порошок оксида алюминия, а для этого его нужно нагреть до температуры 2030 °С.

1.4 Применение кристаллов

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны. Приведу несколько примеров.

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Применение изготовления генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи.

Алмаз.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.

Корунды.

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. Кроваво-красный рубин и лазорево-синий сапфир - это один и тот же минерал - корунд, оксид алюминия А 12 О 3 . Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей.

Скромный, невзрачный бурый корунд, непрозрачный, мелкий - наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную шкурку. Корунд со всеми его разновидностями - это один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки.

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона, из нейлона.

Новая жизнь рубина - это лазер или оптический квантовый генератор (ОКГ). В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Мощный луч лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодитом. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Кварц.

Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон - все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Особенно удивительны электрические свойства кварца. Если сжимать или растягивать кристалл кварца, на его гранях возникают электрические заряды. Это - пьезоэлектрический эффект в кристаллах. Пьезоэлектрические кристаллы широко применяются для воспроизведения, записи и передачи звука.

Поляроид.

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид.

Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля.

Поляроидные стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей, которые очень часто случаются из-за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то ветровое стекло не пропустит света фонарей встречного автомобиля, "погасит его".

Перечень применения кристаллов достаточно длинен и непрерывно растет.

2. Экспериментальная часть

2.1 Приготовление маточного раствора

Растворил соль в горячей воде до тех пор, пока не получил насыщенный раствор. Насыщенный раствор профильтровал. Оставил раствор медленно остывать.

Я выращивал кристаллы алюмокалиевых квасцов, сульфата алюминия-калия KAl(SO 4 ) 2 , медного купороса, железного купороса.

2.2 Выращивание затравки

Через сутки на дне стакана образовались кристаллы соли. Раствор слил, кристаллы осторожно отделил друг от друга, выбрал из них самый крупный и правильный.

2.3 Выращивание монокристаллов

Приготовил новый насыщенный раствор. Привязал кристалл-затравку на нитку, закрепил на карандаше, опустил кристалл в раствор. Наблюдал за ростом кристаллов несколько недель.

1. Сохранение кристаллов

Выращенные монокристаллы обсушил и для сохранения кристаллизационной воды покрыл бесцветным лаком.

Результаты эксперимента

Я вырастил друзы и монокристаллы медного купороса, и монокристаллы алюмокалиевых квасцов. Алюмокалиевые квасцы были подкрашены пищевыми красителями.

Выводы

1. Форма кристалла определяется формой его кристаллической решетки.
2. Примеси в растворе соли влияют на форму кристалла.
3. Выращивание кристаллов - процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе.

Список литературы