Voiko kiteitä kasvattaa kotona? Yritetään yhdessä löytää vastaus tähän kysymykseen, ehdottaa menetelmiä tämän kokeen suorittamiseksi.
Tiedämme erittäin hyvin, että luonnosta löytyy erimuotoisia ja -kokoisia kiteitä. Talvella lumihiutaleet koristavat ikkunoita, puiden oksia. Jotkut kiteistä ovat tiettyjen organismien jätetuotteita.
Johdanto
Esimerkiksi kiteiden kasvu on tyypillistä kuoreen putoaville nilviäisille. 5-10 vuoden kuluttua siihen muodostuu kaunis helmi, joka on ainutlaatuinen ulkonäöltään ja ainutlaatuiselta loistoltaan.
Safiireja, rubiineja, timantteja ja muita jalokiviä voidaan pitää kiteinä. Luonnonkiteiden merkitys teollisuudessa, tieteessä, elektroniikassa ja optiikassa on suuri.
Kiteiden kasvattaminen kotona on hauskaa toimintaa aloitteleville tutkimuskemisteille. Se on turvallinen, joten se sopii myös alakoululaisille.
Huolellisen valmistelun ja huolellisen toteutuksen kauttakokeilu, kokeiden asettamisen taitojen muodostuminen ja kehittyminen tapahtuu.
On tärkeää aloittaa kiteiden kasvattaminen, kun on ajateltu aineen aggregoituja tiloja ja tapoja hallita kiteen kasvua.
Jos kiteytys etenee hitaasti, voit luottaa saavasi suuren kiteen. Prosessin nopeutta lisäämällä voidaan odottaa saavansa monikiteisiä pieniä kiteitä.
Tärkeää tietoa
Crystal Growing Project voidaan aloittaa teoreettisilla termeillä ja käsitteillä. Kiteet ovat aineen kiinteää tilaa. Sille on ominaista tietty muoto, pintojen lukumäärä, joka liittyy atomien järjestelyn erityispiirteisiin. Saman aineen kiteillä on aina sama muoto, mutta kokoerot ovat sallittuja.
Kiteiden kasvu liittyy liuoksen termodynaamisten parametrien muutokseen, liuoksen siirtymiseen kiinteään aggregaatiotilaan.
Luonnossa on monia erilaisia aineita, jotka voivat muodostaa kiteitä.
Esimerkiksi vesikiteiden kasvattamiseen liittyy lämpötilan alentaminen. Kun vesi jäätyy, se muodostaa lumihiutaleita tai jääkiteitä. Samanlaisen kaavion mukaan mineraalikiteiden muodostuminen tapahtuu tiettyjen kivenmuodostusprosessien aikana.
Huomattavat määrät sulaa ja kuumia kiviä maan sisällä ovat mineraaliliuoksia.
Kun työnnetään niitä pintaanMaassa tapahtuu hidasta jäähtymistä, mikä johtaa siirtymiseen kiinteään muotoon.
Esimerkiksi vuoristograniitti sisältää mineraalikiteitä: maasälpä, kvartsi, kiille. Miljoonia vuosia sitten graniitti oli olemassa sulana mineraalimassana. Meidän aikanamme maankuoressa on erilaisia sulaneita kiviä, joiden asteittainen jäähtyessä muodostuu erilaisia kiteitä.
Kiteiden kasvatusmenetelmät vaihtelevat ja riippuvat aineen kemiallisesta rakenteesta, lämpötilasta ja lisäkomponenttien käytöstä.
Prosessin tiedot
Prosessi voidaan jakaa useisiin erillisiin kohtiin:
- luonnollinen, liittyy luonnonkasvatukseen;
- keinotekoinen.
Toinen vaihtoehto on kysytty seuraavissa tapauksissa:
- tieteellisiin ja teknisiin tarkoituksiin;
- suorittaessasi koulun ulkopuolista, käytännönläheistä, kokeellista työtä;
- satunnainen kiteen muodostuminen.
Kuinka kiteiden kasvu voi tapahtua jälkimmäisessä tapauksessa? Kemia pitää tätä kiteytysvaihtoehtoa kokeen ei-toivottuna tuloksena, jossa tässä tapauksessa tutkijan puolelta ei ollut kontrollia. Spontaani kiteytyminen havaitaan muiden fysikaalisten tai kemiallisten prosessien läsnä ollessa: liuottimen haihtuminen, liuoksen komponenttien hapettuminen.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Kasvavat kiteetsuolasta johtuu aineen liukoisuus liuottimiin, johon liittyy kiderakenteen tuhoutuminen. Tällaiseen prosessiin tarvittava lämpö otetaan ympäristöstä. Esimerkiksi ammoniumtiosyanaattia NH4SCN ja kaliumjodidia liuotettaessa lämpötilan muutos voidaan tuntea koskettamalla koeputkea suoraan.
Lisäksi kiteiden kasvattaminen suolasta kotona liittyy diffuusioon. Esimerkiksi ottamalla useita kaliumpermanganaattikiteitä (kaliumpermanganaattia) ja liuottamalla ne veteen, voidaan havaita, kuinka vaaleanpunaisia pyörteitä muodostuu sylinterin tilavuuteen. Voimakkaasti sekoittaen koko liuos saa tasaisen vaaleanpunaisen värin. Jos se on jäätynyt, voit luottaa saavasi kauniita kaliumpermanganaattikiteitä.
Lasten kiteiden kasvattamista kannattaa harkita parhaiten natriumkloridilla, kuparisulfaatilla (2).
Tärkeitä näkökohtia
Kokeelliseen työhön materiaalia valittaessa on tärkeää ottaa huomioon tietyt tosiasiat:
- Lähtöaine ei saa olla myrkyllistä. Esimerkiksi lapsille tarkoitettu Kiteiden kasvattaminen kotona -hanke ei salli kaliumsyanidin, natriumsulfaatin käyttöä, koska tällaisten suolojen hydrolyysissä vapautuu myrkyllisiä yhdisteitä, jotka voivat aiheuttaa myrkytyksen.
- Valittujen aineiden on annettava vakaat tulokset. Esimerkiksi natriumsulfaattikiteet, rauta-ammonium- ja kromi-kaliumaluna, mangaanisuolat muuttuvat kosteutta menettäen epäselviksi jauheiksi, ja siksi neeivät sisälly kiteenkasvatuspakkaukseen.
- Valittujen reagenssien hyväksyttävä hinta ja saatavuus. Miten kiteitä voidaan kasvattaa? Lapsille tarkoitetut sarjat sisältävät helppopääsyisiä komponentteja sekä yksityiskohtaiset ohjeet käytännön töiden tekemiseen.
- Pysyvien aineiden käyttö. Reversiibelin hydrolyysin läpikäyvien aineiden valintaa ei suositella. Siten ammoniumsuolat, jotka ovat erittäin hygroskooppisia, reagoivat veden kanssa, minkä seurauksena on vaikea odottaa saavuttavan haluttua tulosta.
Mitä muuta nuoren alkemistin pitäisi tietää? Kiteiden kasvattamiseen liittyy tietty toimintosarja (algoritmi). Vain jos kaikki vaatimukset ja työn vaiheet täyttyvät, voit luottaa saavasi halutun tuloksen.
Säilytä kiteitä mieluiten jääkaapissa, jotta ne eivät tuhoudu. Jotkut aineet voivat olla olemassa stabiilissa kiteisessä muodossa melko pitkän ajan.
Esimerkiksi koululaisille paras vaihtoehto on kasvattaa kiteitä kuparisulfaatista, suolasta. Näitä komponentteja on saatavilla hintaluokissa, jotka sopivat niiden kemiallis-fysikaalisiin ja biologisiin ominaisuuksiin.
Pinnittämällä syntyneet kiteet värittömällä lakalla voit pidentää merkittävästi niiden "ikää".
Tarvitaan laitteet
Kuinka kasvattaa kiteitä? Lasten sarjat sisältävät kemiallisia lasiesineitä: lämmönkestävät lasit,suodatinpaperi, suppilo, lasisauva, reagenssit.
Jos koe suoritetaan kotona, suodatinpaperin sijasta voidaan käyttää wc-paperia (lautasliinoja) ja sähköliesille asetettu vanha kattila voi toimia vesihauteena.
Vaihtoehto oikealle kemikaalisuppilolle on vanhan muovipullon kaula.
Mitä muuta on tärkeää ottaa huomioon kristallinkasvatuskokeessa? Suoran viljelyn lisäksi on tärkeää hankkia taidot kokeellisen toiminnan tuloksen säilyttämiseen.
Koulutusvaihtoehdot
Kiteenmuodostukseen on kolme eri vaihtoehtoa:
- sulasta;
- ratkaisusta;
- kaasufaasista.
Esimerkkinä kiteytymisestä sulasta tilasta voimme huomata jään ilmaantumisen vedestä sekä vulkaanisten kivien muodostumisen.
Kiteiden kasvattaminen vitriolista on tyypillinen esimerkki aggregaation siirtymisestä nestefaasista kiinteään tilaan.
Höyryn tai kaasun jäähtyessä sähköisten vetovoimien vuoksi havaitaan atomien tai molekyylien yhdistymistä kiteiseen tilaan. Yleisimmistä vaihtoehdoista yksittäiskiteiden keinotekoiseen tuotantoon, jonka peruskoulun oppilaat voivat suorittaa, nostamme esiin kiteiden viljelyn kuparisulfaatista. Prosessin monimutkaisuus piilee sen virtauksen merkityksettömässä nopeudessa.
Esimerkki opiskelijaprojektityöstä
Aiheen relevanssi on, että se annettiinyksityiskohtaiset ohjeet kiteiden kasvattamiseen sekä tarkat tulokset.
Projektin hypoteesi: kauniita ja ainutlaatuisia kiteitä voidaan kasvattaa kotona.
Projektin tavoite: suolakiteiden kasvattaminen itse.
Projektin tavoitteet:
- analysoi tutkimuskysymyksen teoreettista tietoa;
- paljasta suolan arvo ihmiselämälle;
- kasvata suolakiteitä omin käsin;
- selventää kiteiden muodostumisen olosuhteet;
- arvioi käytännön toiminnan aikana saatuja tuloksia.
Historiallista taustaa
Natriumkloridi on yleinen elintarviketuote. Luonnossa tämä yhdiste esiintyy mineraalihaliittina, jota kutsutaan myös "kivisuolana". Natriumkloridia löytyy merivedestä merkittäviä määriä. Tämä yhdiste löydettiin maan suolistosta, jokien rannoilta, vuorilta.
Ilman tiettyä määrää ruokasuolaa monet elävät organismit alkavat suolan nälkään. Petoeläimet korvaavat natriumkloridin puutteen saaliin lihalla ja verellä, kasvinsyöjät nuolevat suolaista maaperää.
10-15 grammaa suolaa päivässä riittää ihmiselle (enintään 1 ruokalusikallinen), tämän kemikaalin ylimäärä johtaa munuaissairauksiin. Muinaisina aikoina suolaa käytettiin kolikoiden valmistukseen, viidestä suolalaatasta sai ostaa orjan.
Muinaisessa Roomassa palkatuille sotilaille maksettiin suolaa, ei rahaa. Britit uskoivat, että natriumkloridiliuos,roiskunut esineen päälle, estää onnettomuuden. Juuri suolaa pidettiin ystävyyden ja vieraanvaraisuuden symbolina. On olemassa suosittu merkki, jonka mukaan, kun se on hajallaan, sinun on varauduttava epäonnistumiseen, riitaan.
Kiovan Rusilla aine tuli Azovin ja Mustanmeren suolajärvistä. Se oli niin kallis hyödyke, että sitä tarjottiin vain jaloille vieraille.
On kaupunkeja, jotka ilmestyivät paikkoihin, joissa natriumkloridia louhittiin:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Mielenkiintoista kiteistä
Sana tarkoittaa "jäätä" kreikaksi. Niillä on erilaisia muotoja, rakenteita, kokoja. Esimerkiksi jättimäiset näytteet saavuttavat useiden tonnejen massan. Muinaiset ihmiset uskoivat, että kristallia voitiin saada jäästä ja timantteja voidaan saada kristallista. Heille annettiin maagisia ominaisuuksia, he uskoivat, että kiteet parantavat tappavia sairauksia, vaikuttavat ihmisen kohtaloon ja elämään.
Kiteitä on erityismuotoja: oksia, höyheniä, neuloja, puita, kukkia. Esimerkki on ikkunoiden kuviot talvella. Ihmiset ovat oppineet kasvattamaan rubiineja keinotekoisesti. Kiviä tarvitaan koruteollisuuteen sekä tarkkuuskellojen valmistukseen.
Harjoittelu
Suolakiteiden kasvattamiseen ei tarvita erityisiä kemikaaleja. Jokaisessa kodissa on suolaa ruokaan. Tämän kemiallisen yhdisteen kiteet ovatläpinäkyvät värittömät kuutiot. Suolakiteiden kasvatusprosessi jaettiin useisiin vaiheisiin:
- Suolan liuottaminen lämpimään veteen. Prosessi jatkui, kunnes sellainen hetki tuli, kunnes aine lakkasi liukenemasta (kyllästynyt liuos).
- Valmistettu seos kaadetaan toiseen astiaan, jossa lopulliset kiteet voidaan kasvattaa. Jotta tahrat eivät häiritse kiteytymisprosessia, liuos suodatetaan ensin lautasliinan tai wc-paperin läpi.
- Pieni kivi sidotaan lankaan, joka lasketaan valmistettuun liuokseen.
- Säiliö on peitetty metalloidulla kalvolla, jotta roskia ja pölyä ei pääse sisään.
Tärkeitä kohtia
Isojen ja kauniiden kiteiden saamiseksi ei ole toivottavaa vetää esiin kiviä ilman erityistä tarvetta.
Roskat eivät saa päästä kyllästettyyn liuokseen, koska tämä johtaa kiteytysnopeuden laskuun ja vaikuttaa negatiivisesti muodostuneiden hiukkasten kokoon.
Älä käytä väriaineita kasvattaessasi kiteitä, sillä se ei ainoastaan pilaa itse liuosta, vaan myös vaikuttaa negatiivisesti lopputulokseen.
Arvostelujen perusteella ensimmäiset kiteet langalle muodostuvat 2-3 päivää kokeen alkamisen jälkeen. Vähitellen niiden koko kasvaa, kasvaa päällekkäin. Lopulta muodostuu melko suuri läpinäkyvä natriumkloridikide.
Kuparisulfaattikiteiden viljely
Kauniiden sulfaattihiukkasten saamiseksikuparia voi ostaa rautakaupasta kuparisulfaattijauhetta. Tätä ainetta käytetään maataloudessa vihannes- ja hedelmäsatoja tuhoavien haitallisten mikro-organismien torjuntaan.
On muistettava, että kuparisulfaatti on aktiivinen kemiallinen yhdiste. Se on myrkyllistä! Kädet on pestävä jauheen liuottamisen jälkeen sekä kuparisulfaattikiteiden kanssa työskenneltäessä.
Ensin sinun on valmistettava kyllästetty liuos tästä suolasta. Tätä varten jauhe liuotetaan kuumaan veteen, kunnes liukenemisprosessi pysähtyy. Seuraavaksi kierteeseen kiinnitetään pieni kivi (siemen), se ripustetaan astiaan, jossa on kuparisulfaattiliuosta, jotta se ei kosketa pohjaa. Astia jätetään auki pitkäksi aikaa, huoneen lämpötila pidetään yllä. Jotta roskia ja pölyä ei pääse sisään, säiliö voidaan peittää elintarvikefoliolla.
Haihtumisen aikana liuoksen pinnalle ilmestyy kuori, joka muuttuu vähitellen sinisiksi kiiltäviksi kiteiksi. 3-4 päivän kuluttua "siemen" kasvaa sinisillä kiteillä, jotka muistuttavat jalokiviä. Kolmen viikon kuluttua saat suuren kuparisulfaattikiteen.
Jos haluat, voit varustaa itsesi valmiilla nuoren kemistin setillä, joka on suunniteltu kasvattamaan erilaisia kiteitä.
Aineena käytetään ammoniumdivetyfosfaattia, johon lisätään jauhettua elintarvikeväriä. Sarjassa on myös "siemenelle" tarvittavia kiviä, kannellinen muovisäiliö ja mitatut jaot viljelyyn, pinsetit,suurennuslasi, sekoituslapa.
Kokeessa mitataan 40 ml kuumaa vettä, sitten seos kaadetaan, se liuotetaan veteen samalla sekoittaen lastalla. Pääkivi on hajallaan säiliön pohjaa pitkin, liuos kaadetaan säiliöön. Se sijoitetaan valoisaan paikkaan, esimerkiksi ikkunalaudalle. Kun vesi haihtuu, astiaan ilmestyy neulan muotoisia suolakiteitä. 2-3 viikon kuluttua vesi haihtuu kokonaan, näet suuria ammoniumsuolakiteitä.
Lopuksi
Kun tutkimustyötä tehdään aiemmin ehdotetun algoritmin mukaan, voidaan luottaa tehtävän toteutumiseen. Kotona kasvatetut kristallit ovat melko suuria.
Riippumattomien kokeiden aikana nuori kemisti voi tehdä seuraavat johtopäätökset:
- vertaa eri kemikaalien kiteen kasvuprosessia;
- analysoi kasvaneiden kiteiden värin, koon ja muodon eroja;
- hiukkaset voivat kasvaa poistettaessa rikkaruohoja, päästäen eroon ei-toivotuista kasveista;
- kiteiden kasvuprosessi tapahtuu veden haihtuessa;
- lämpötila vaikuttaa niiden muotoon ja kokoon.
Arvostelujen perusteella kiteet ovat melko oikeita, niitä on käsiteltävä huolellisesti, lämpötilajärjestelmän täysimääräinen noudattaminen, toimintosarja, "siemenen" käyttö. Jos sinulla on kärsivällisyyttä, käsittele tätä projektia huolellisesti ja huolellisesti, on täysin mahdollista kasvattaa kotona epätavallisen muotoisia, värisiä, kokoisia kiteitä yksin.
Emme saa unohtaa, että ihminen tarvitsee kiteisiä aineita työstökoneiden valmistukseen, talojen rakentamiseen, kotitalouksiin.
Maan suolistossa on niin ihanteellisen muotoisia kiviä, ikään kuin joku olisi kiillottanut, kiillottanut, leikannut ne laadukkaasti.
Jokainen meistä katseli hämmästyneenä virheettömiä lumihiutaleita, pieniä hiekanjyviä joen rannalla, ihailimme jalo- ja puolijalokivejä.
On vaikea uskoa, että luonto ilman ihmisen väliintuloa loi nämä kiteiset aineet.
Käytännön toiminnan aikana opiskelija tutustuu teoreettisiin materiaaleihin, kokeellisen toiminnan taitoihin, perehtyy turvallisuuden perussääntöihin.
