Vai mājās ir iespējams audzēt kristālus? Mēģināsim kopā atrast atbildi uz šo jautājumu, piedāvāt metodes šī eksperimenta veikšanai.
Mēs lieliski zinām, ka dabā sastopami dažādu formu un izmēru kristāli. Ziemā sniegpārslas rotā logus, koku zarus. Daži kristāli ir noteiktu organismu atkritumi.
Ievads
Piemēram, kristālu augšana ir raksturīga gliemjiem, kas iekrīt čaulā. Pēc 5-10 gadiem tajā veidojas skaista pērle, kas ir unikāla savā izskatā un unikālā mirdzumā.
Safīrus, rubīnus, dimantus un citus dārgakmeņus var uzskatīt par kristāliem. Dabisko kristālu nozīme rūpniecībā, zinātnē, elektronikā, optikā ir liela.
Kristālu audzēšana mājās ir jautra nodarbe iesācējiem pētnieciskajiem ķīmiķiem. Tas ir drošs, tāpēc piemērots pat pamatskolas skolēniem.
Ar rūpīgu sagatavošanu, rūpīgu izpildieksperiments, notiek eksperimentu veidošanas prasmju veidošanās un attīstība.
Ir svarīgi sākt kristālu audzēšanu pēc priekšstatiem par matērijas agregētajiem stāvokļiem, veidiem, kā kontrolēt kristālu augšanas procesu.
Ja kristalizācija norit lēnā tempā, varat paļauties uz liela kristāla iegūšanu. Palielinot procesa ātrumu, var iegūt polikristāliskus mazus kristālus.
Svarīga informācija
Kristālu audzēšanas projektu var sākt ar teorētiskiem terminiem un jēdzieniem. Kristāli ir vielas cietais stāvoklis. To raksturo noteikta forma, seju skaits, kas saistīts ar atomu izvietojuma specifiku. Vienas un tās pašas vielas kristāliem vienmēr ir vienāda forma, taču ir pieļaujamas izmēru atšķirības.
Kristālu augšana ir saistīta ar šķīduma termodinamisko parametru izmaiņām, šķīduma pāreju cietā agregācijas stāvoklī.
Dabā ir daudz dažādu vielu, kas var veidot kristālus.
Piemēram, ūdens kristālu audzēšana ir saistīta ar temperatūras pazemināšanu. Kad ūdens sasalst, tas veido sniegpārslas vai ledus kristālus. Pēc līdzīgas shēmas minerālu kristālu veidošanās notiek noteiktu iežu veidošanās procesu laikā.
Ievērojams daudzums izkusušo un karsto iežu zemes iekšienē ir minerālu šķīdumi.
Izspiežot tos virspusēzeme, notiek lēna atdzišana, kas noved pie pārejas uz cietu formu.
Piemēram, kalnu granīts satur minerālu kristālus: laukšpats, kvarcs, vizla. Pirms miljoniem gadu granīts pastāvēja kā izkausēta minerālu masa. Mūsu laikos zemes garozā ir dažādi izkausēti ieži, kuriem pakāpeniski atdziestot veidojas dažāda veida kristāli.
Kristālu audzēšanas metodes atšķiras un ir atkarīgas no vielas ķīmiskās struktūras, temperatūras, papildu komponentu izmantošanas.
Procesa specifika
Procesu var iedalīt vairākos atsevišķos punktos:
- dabisks, saistīts ar izglītību dabā;
- mākslīgs.
Otrā iespēja ir pieprasīta šādos gadījumos:
- zinātniskiem un tehniskiem nolūkiem;
- vadot ārpusstundu, praktisko, eksperimentālo darbu;
- gadījuma kristālu veidošanās.
Kā pēdējā gadījumā var notikt kristālu augšana? Ķīmija šo kristalizācijas variantu uzskata par neparedzētu eksperimenta iznākumu, kurā šajā gadījumā no pētnieka puses nebija nekādas kontroles. Spontāna kristalizācija tiek novērota papildu fizikālo vai ķīmisko procesu klātbūtnē: šķīdinātāja iztvaikošana, šķīduma sastāvdaļu oksidēšanās.
Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Augst kristālino sāls ir izskaidrojams ar vielas šķīdību šķīdinātājos, ko pavada kristāla struktūras iznīcināšana. Šādam procesam nepieciešamais siltums tiek ņemts no apkārtējās vides. Piemēram, amonija tiocianāta NH4SCN un kālija jodīda šķīdināšanas gadījumā temperatūras izmaiņas var sajust, tieši saskaroties ar mēģeni.
Arī kristālu audzēšana no sāls mājās ir saistīta ar difūziju. Piemēram, paņemot vairākus kālija permanganāta (kālija permanganāta) kristālus un izšķīdinot tos ūdenī, var novērot, kā cilindra tilpumā veidojas rozā virpuļi. Intensīvi maisot, viss šķīdums iegūst vienmērīgu rozā krāsu. Ja tas ir sasalis, varat paļauties, ka iegūsit skaistus kālija permanganāta kristālus.
Kristālu audzēšanu bērniem vislabāk var izmantot, izmantojot nātrija hlorīdu, vara sulfātu (2).
Svarīgi aspekti
Izvēloties materiālu eksperimentālajam darbam, ir svarīgi ņemt vērā dažus faktus:
- Izejmateriāls nedrīkst būt toksisks. Piemēram, projekts "Kristālu audzēšana mājās" bērniem neļauj izmantot kālija cianīdu, nātrija sulfātu, jo šādu sāļu hidrolīzes rezultātā izdalās toksiski savienojumi, kas var izraisīt saindēšanos.
- Izvēlētajām vielām jāsniedz stabili rezultāti. Piemēram, nātrija sulfāta kristāli, dzelzs-amonija un hroma-kālija alauns, mangāna sāļi, zaudējot mitrumu, pārvēršas par neaprakstāmiem pulveriem, un tāpēc tienav iekļauti kristāla audzēšanas komplektā.
- Atlasīto reaģentu pieņemamas izmaksas un pieejamība. Kā var audzēt kristālus? Bērniem paredzētie komplekti ietver pieejamas sastāvdaļas, kā arī detalizētas instrukcijas praktisko darbu veikšanai.
- Stabilu vielu lietošana. Nav ieteicams izvēlēties vielas, kurām tiek veikta atgriezeniska hidrolīze. Tādējādi amonija sāļi, kas ir ļoti higroskopiski, reaģēs ar ūdeni, kā rezultātā būs grūti sagaidīt vēlamo rezultātu.
Kas vēl būtu jāzina jaunam alķīmiķim? Kristālu audzēšana ietver noteiktu darbību secību (algoritmu). Tikai tad, ja ir izpildītas visas prasības un darba posmi, varat paļauties uz vēlamo rezultātu.
Uzglabājiet kristālus vēlams ledusskapī, lai neizraisītu to iznīcināšanu. Ir dažas vielas, kas stabilā kristāliskā formā spēj pastāvēt diezgan ilgu laiku.
Piemēram, skolniekiem vislabākais variants ir kristālu audzēšana no vara sulfāta, sāls. Šīs sastāvdaļas ir pieejamas cenu diapazonā, kas atbilst to ķīmiski fizikālajām un bioloģiskajām īpašībām.
Izmantojot iegūto kristālu papildu pārklājumu ar bezkrāsainu laku, jūs varat ievērojami pagarināt to "dzīves ilgumu".
Nepieciešams aprīkojums
Kā audzēt kristālus? Bērniem paredzētajos komplektos ietilpst ķīmiskie stikla trauki: karstumizturīgas glāzes,filtrpapīrs, piltuve, stikla stienis, reaģenti.
Ja eksperimentu veic mājās, filtrpapīra vietā var izmantot tualetes papīru (salvetes), bet ūdens vannas lomu var pildīt vecs katls, kas novietots uz elektriskās plīts.
Alternatīva īstai ķīmisko vielu piltuvei ir vecas plastmasas pudeles kakls.
Kas vēl ir svarīgi ņemt vērā, veicot kristālu audzēšanas eksperimentu? Papildus tiešai audzēšanai ir svarīgi apgūt iemaņas, lai saglabātu eksperimentālo darbību rezultātu.
Izglītības iespējas
Ir trīs dažādas kristālu veidošanas iespējas:
- no kausējuma;
- no risinājuma;
- no gāzes fāzes.
Kā izkausētā stāvokļa kristalizācijas piemēru var atzīmēt ledus parādīšanos no ūdens, kā arī vulkānisko iežu veidošanos.
Kristālu audzēšana no vitriola ir tipisks piemērs pārejai no šķidrās fāzes uz cietu agregācijas stāvokli.
Tvaiku vai gāzes dzesēšanas gadījumā elektrisko pievilkšanas spēku ietekmē tiek novērota atomu vai molekulu apvienošanās kristāliskā stāvoklī. Starp visizplatītākajām monokristālu mākslīgās ražošanas iespējām, ko var veikt pamatskolas skolēni, mēs izceļam kristālu audzēšanu no vara sulfāta. Procesa sarežģītība slēpjas nenozīmīgajā plūsmas ātrumā.
Skolēnu projektu darba piemērs
Tēmas aktualitāte ir tāda, ka tā tika dotadetalizēti norādījumi kristālu audzēšanai, kā arī konkrēti rezultāti.
Projekta hipotēze: skaistus un unikālus kristālus var izaudzēt mājas apstākļos.
Projekta mērķis: pašu spēkiem audzēt sāls kristālus.
Projekta mērķi:
- analizēt teorētisko informāciju par pētījuma jautājumu;
- atklāt sāls vērtību cilvēka dzīvībai;
- izaudzējiet sāls kristālus ar savām rokām;
- precizēt kristālu veidošanās apstākļus;
- novērtē praktiskās darbības gaitā iegūtos rezultātus.
Vēstures fons
Nātrija hlorīds ir izplatīts pārtikas produkts. Dabā šis savienojums sastopams kā minerālu halīts, ko dēvē arī par "akmens sāli". Nātrija hlorīds ievērojamā daudzumā ir atrodams jūras ūdenī. Šis savienojums tika atrasts zemes zarnās, upju krastos, kalnos.
Bez noteikta daudzuma galda sāls daudziem dzīviem organismiem sākas sāls bads. Plēsēji nātrija hlorīda trūkumu kompensē ar plēsīgo gaļu un asinīm, zālēdāji laiza sāļas augsnes.
Cilvēkam pietiek ar 10-15 gramiem sāls dienā (ne vairāk kā 1 ēdamkarote), šīs ķīmiskās vielas pārpalikums noved pie nieru slimībām. Senatnē no sāls tika izgatavotas monētas, par 5 sāls flīzēm varēja nopirkt vergu.
Senajā Romā algotajiem karavīriem maksāja ar sāli, nevis naudu. Briti uzskatīja, ka nātrija hlorīda šķīdums,uzšļakstīts uz kādas lietas, novērš nelaimi. Tā bija sāls, kas tika uzskatīta par draudzības un viesmīlības simbolu. Ir populāra zīme, saskaņā ar kuru, kad tas ir izkaisīts, jums ir jāsagatavojas neveiksmei, strīdam.
Kijevas Rusā viela nāca no Azovas un Melnās jūras sālsezeriem. Tā bija tik dārga prece, ka to pasniedza tikai cēliem viesiem.
Ir pilsētas, kas parādījās vietās, kur tika iegūts nātrija hlorīds:
- Soļikamska.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Soļikamska.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interesanti par kristāliem
Vārds grieķu valodā nozīmē "ledus". Viņiem ir dažādas formas, struktūras, izmēri. Piemēram, milzu paraugi sasniedz vairāku tonnu masu. Senie cilvēki uzskatīja, ka kristālu var iegūt no ledus, un dimantus var iegūt no kristāla. Viņi bija apveltīti ar maģiskām īpašībām, viņi uzskatīja, ka kristāli dziedē no nāvējošām slimībām, ietekmē cilvēka likteni un dzīvi.
Ir īpašas kristālu formas: zari, spalvas, skujas, koki, ziedi. Piemērs ir logu raksti ziemā. Cilvēki ir iemācījušies mākslīgi audzēt rubīnus. Akmeņi ir nepieciešami juvelierizstrādājumu rūpniecībai, kā arī precīzu pulksteņu mehānismu ražošanai.
Prakse
Sāls kristālu audzēšanai nav nepieciešamas īpašas ķīmiskas vielas. Katrā mājā ir sāls pārtikai. Šī ķīmiskā savienojuma kristāli ircaurspīdīgi bezkrāsaini kubi. Sāls kristālu audzēšanas procedūra tika sadalīta vairākos posmos:
- Sāls izšķīdināšana siltā ūdenī. Process turpinājās, līdz pienāca šāds brīdis, līdz viela pārstāja šķīst (piesātināts šķīdums).
- Sagatavoto maisījumu lej citā traukā, kurā var izaudzēt gala kristālus. Lai traipi netraucētu kristalizācijas procesam, šķīdumu vispirms filtrē caur salveti vai tualetes papīru.
- Pie diega piesien nelielu akmentiņu, ko nolaiž sagatavotajā šķīdumā.
- Tvertne ir pārklāta ar metalizētu foliju, lai novērstu gružu un putekļu iekļūšanu iekšpusē.
Svarīgi punkti
Lai iegūtu lielus un skaistus kristālus, oļu nav vēlams izvilkt bez īpašas vajadzības.
Atkritumi nedrīkst iekļūt piesātinātajā šķīdumā, jo tas samazinās kristalizācijas ātrumu un negatīvi ietekmēs izveidoto daļiņu izmēru.
Audzējot kristālus, neizmantojiet krāsvielas, jo tas ne tikai sabojās pašu šķīdumu, bet arī negatīvi ietekmēs gala rezultātu.
Spriežot pēc atsauksmēm, pirmie kristāli uz diega veidojas 2-3 dienas pēc eksperimenta sākuma. Pamazām tie palielinās, aug viens virs otra. Galu galā veidojas diezgan liels caurspīdīgs nātrija hlorīda kristāls.
Vara sulfāta kristālu audzēšana
Lai iegūtu skaistas sulfāta daļiņasvara var iegādāties datortehnikas veikalā vara sulfāta pulveris. Šo vielu izmanto lauksaimniecībā, lai cīnītos pret kaitīgiem mikroorganismiem, kas iznīcina dārzeņu un augļu kultūras.
Jāatceras, ka vara sulfāts ir aktīvs ķīmiskais savienojums. Tas ir indīgs! Rokas jāmazgā pēc pulvera šķīdināšanas procesa, kā arī strādājot ar vara sulfāta kristāliem.
Vispirms jāsagatavo piesātināts šīs sāls šķīdums. Lai to izdarītu, pulveri izšķīdina karstā ūdenī, līdz šķīdināšanas process apstājas. Tālāk uz vītnes tiek piestiprināts neliels olītis (sēkla), tas tiek apturēts traukā ar vara sulfāta šķīdumu, lai tas nepieskartos apakšai. Trauku atstāj atvērtu ilgu laiku, uztur istabas temperatūru. Lai novērstu gružu un putekļu iekļūšanu iekšpusē, trauku var pārklāt ar pārtikas foliju.
Iztvaikošanas gaitā uz šķīduma virsmas parādīsies garoza, kas pamazām pārvēršas zilos spīdīgos kristālos. Pēc 3-4 dienām "sēkla" ir aizaugusi ar ziliem kristāliem, kas atgādina dārgakmeņus. Pēc trim nedēļām jūs varat iegūt lielu vara sulfāta kristālu.
Ja vēlaties, varat bruņoties ar gatavu jauna ķīmiķa komplektu, kas paredzēts dažādu kristālu audzēšanai.
Kā viela tiek izmantots amonija dihidrogēnfosfāts, kam pievienota pulverveida pārtikas krāsviela. Tāpat komplektā ir "sēklai" nepieciešamie oļi, plastmasas trauks ar vāku un izmērītiem dalījumiem audzēšanai, pincetes,palielināmais stikls, maisīšanas lāpstiņa.
Eksperimentam nomēra 40 ml karsta ūdens, tad ielej maisījumu, to maisot ar lāpstiņu izšķīdina ūdenī. Galvenais iezis tiek izkaisīts pa konteinera dibenu, šķīdumu ielej traukā. To novieto gaišā vietā, piemēram, uz palodzes. Ūdenim iztvaikojot, traukā parādās adatveida sāls kristāli. Pēc 2-3 nedēļām ūdens pilnībā iztvaiko, būs redzami lieli amonija sāls kristāli.
Noslēgumā
Veicot pētniecisko darbu pēc iepriekš piedāvātā algoritma, var paļauties uz uzdevuma izpildi. Mājās audzēti kristāli ir diezgan lieli.
Neatkarīgu eksperimentu laikā jauns ķīmiķis var izdarīt šādus secinājumus:
- salīdziniet dažādu ķīmisko vielu kristālu augšanas procesu;
- analizēt atšķirības izaugušo kristālu krāsā, izmērā, formā;
- daļiņas var augt, iznīcinot nezāles, atbrīvojoties no nevēlamiem augiem;
- kristālu augšanas process notiek ūdenim iztvaikojot;
- to formu un izmēru ietekmē temperatūra.
Spriežot pēc atsauksmēm, kristāli ir diezgan kaprīzi, pret tiem jārīkojas uzmanīgi, pilnībā ievērojot temperatūras režīmu, darbību secību, "sēklu" izmantošanu. Ja jums ir pacietība, rūpīgi un rūpīgi izturieties pret šo projektu, ir pilnīgi iespējams patstāvīgi izaudzēt neparastas formas, krāsas, izmēra kristālus mājās.
Nedrīkst aizmirst, ka kristāliskas vielas cilvēkam ir vajadzīgas darbgaldu ražošanai, māju celtniecībai, sadzīves vajadzībām.
Zemes zarnās ir tādas ideālas formas akmeņi, it kā kāds tos būtu kvalitatīvi pulējis, pulējis, griezis.
Katrs no mums ar izbrīnu raudzījās uz nevainojamajām sniegpārslām, maziem smilšu graudiņiem upes krastā, apbrīnoja dārgakmeņus un pusdārgakmeņus.
Grūti noticēt, ka daba bez cilvēka iejaukšanās radīja šīs kristāliskās vielas.
Praktisko aktivitāšu procesā skolēni iepazīstas ar teorētiskajiem materiāliem, eksperimentālās darbības prasmēm, apgūst drošības pamatnoteikumus.
