Полезные советы тем, кто начинает выращивать кристаллы дома

Если вы решили заняться выращиванием кристаллов в домашних условиях, то вам наверняка пригодятся перечисленные ниже советы.

Заниматься химическими опытами, а выращивание кристаллов — это химический опыт, следует лишь после тщательного изучения техники безопасности работы с химическими реактивами.

1. Нельзя выращивать дома кристаллы из токсичных и опасных для жизни реактивов или из соединений, которые при взаимодействии с водой или воздухом могут выделять ядовитые вещества.

2. Никогда не используйте в пищу посуду, которая применялась вами для работы с химическими реактивами.

3. Начинать опыты следует с простых и доступных и недорогих веществ: поваренной соли, сахара, соли Мора. Самый лучший вариант для начинающих — купить готовый набор для выращивания кристалла. Кстати, у нас в продаже вы можете выбрать наборы для создания кристаллов разного цвета.

4. Для выращивания кристаллов лучше всего использовать как можно более чистые вещества. На химических упаковках обычно указывается степень чистоты реактива:

— «очищ.» (очищенный), «техн.» (технический) — самый низкий уровень очистки; как правило, такое вещество нуждается в фильтрации от инородных включений, а также в перекристаллизации;
— «ч» (чистый), «чда» (чистый для анализа), «хч» (химически чистый) — реактивы высокой чистоты;
— «осч» (особой чистоты) — самая высокая степень очистки.
Используя чистые реактивы, не забудьте растворять их в дистиллированной воде, ведь вода тоже должна быть очищенной от примесей.

5. При растворении вещества следует учитывать особенность экзо- и эндотермических реакций. Температура раствора может существенно меняться, влияя на растворимость вещества. Поэтому необходимо дождаться выравнивания температуры, прежде чем принимать решение о том, что раствор уже насыщенный.

6. Заранее продумайте, как вы собираетесь хранить свои кристаллы. Многие кристаллы очень быстро разрушаются на воздухе.

— Большинство кристаллов можно покрыть бесцветным лаком, например, обычным лаком для ногтей. Слой лака нужно периодически обновлять, так как со временем он трескается.
— Некоторые кристаллы сохраняются только при определенных условиях, например, в холоде.
— Практически все кристаллы можно сохранить в прозрачной посуде с притертой пробкой или в специальной лабораторной посуде — эксикаторе.

7. При выборе кристалла-затравки, который вы будете увеличивать в размерах, выбирайте не обязательно самые крупные, но наиболее правильные кристаллы. Практика показывает, что кристалл неправильной формы так и останется неправильным.

8. Для роста кристалл лучше всего подвешивать на нитке или леске. Тогда он сможет расти во все стороны. Класть кристалл на дно допускается, если он имеет плоскую форму. Если вы используете нитку, то с нее нужно периодически счищать нарастающие кристаллики.

9. Выращивать кристаллы лучше всего в большой емкости, не менее литра, чтобы как можно меньше вмешиваться в процесс кристаллизации, пермещая кристалл или добавляя раствор.

10. Установите емкость с раствором в месте, где она будет защищена от перепадов температуры, сквозняков, случайных сотрясений. Не следует трогать затравку в растворе до самого конца опыта или до тех пор, пока уровень раствора не дойдет до кристалла.

11. Используйте для выращивания только свежеприготовленные растворы.

12. Если вы хотите вырастить крупный и правильный кристалл, то кристаллизация должна быть медленной. Для получения поликристаллов, для покрытия кристаллами композиций можно использовать быструю кристаллизацию.

В химическом магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить алюмокалиевые квасцы, хромокалиевые квасцы, красную и желтую кровяную соль. Также предлагаем множество других реактивов как для выращивания кристаллов, так и для других опытов, для использования в химических и производственных лабораториях. Широкий ассортимент химического магазина включает в себя множество необходимых химикам, лаборантам, медикам и другим специалистам товаров, начиная от лабораторной посуды и заканчивая измерительными приборами.

pcgroup.ru

Как вырастить красивые кристаллы

  Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Всем мозгодрузьям большой привет! Хочу рассказать вам о моем интересном хобби, а именно о том, как самостоятельно выращивать красивые и большие кристаллы.

 

Выращивание кристаллов дело долгое, но увлекательное, для меня это даже не хобби, а страсть. И в этом

мозгоруководстве я поделюсь своим опытом, своими советами и рекомендации о выращивании различных кристаллов, тем более что по этой теме очень мало полезной информации.

 

 

 

Шаг 1: Введение в мир кристаллов

 

Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.

Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов). (Википедия)

В нашем большом мире существует огромное количество мозгокристаллов, которые имеют широкий спектр применения, к примеру, процессор компьютера сделан из кремния, который также является кристаллом.  Итак, хватит разговоров, давайте займемся делом!

 

 

Шаг 2: Как сделать раствор (метод медленного испарения)

 

Необходимые материалы:

• кристаллический порошок — 100гр или больше (для получения больших кристаллов)
• дистиллированная или кипяченая вода – 100мл
• фильтровальная бумага
• чистые банки – 2 шт.
• терпение

1. Смешайте кристаллический порошок и воду.
2. Перемешивайте до полного растворения порошка.
3. Отфильтруйте раствор, при этом не переживайте если часть порошка не растворилась.
4. Оставьте раствор на некоторое время, кристаллы не растут быстро.
5. После появления нескольких маленьких кристалликов выберите наиболее вам понравившийся и аккуратно выньте его.
6. Снова профильтруйте раствор и поместите в него обратно выбранный вами кристалл. Поступайте так каждый раз при появлении новых кристалликов.
7. Когда раствор не будет полностью покрывать ваш выращиваемый кристалл, сделайте новый раствор по тому же рецепту.
8. Выращивание кристаллов занимает много времени, так что будьте терпеливы.

Советы (для выращивания всех кристаллов):

• Сосуд с раствором нужно накрывать, например фильтровальной бумагой, так как в раствор могут попасть примеси из воздуха, которые потом будут расти как «паразитные» кристаллы.
• Для быстрого выращивания большого количества маленьких кристалликов можно подогреть раствор, но для выращивания большого и красивого кристалла этого делать не стоит.
• Не ставьте сосуд с кристаллом  в теплое место.
• При манипуляциях с кристаллом будьте аккуратны и осторожны, чтобы не повредить его и не разочароваться.
• Не пробуйте кристаллы на вкус.
• Если на большом кристалле появились отростки, то положите его в воду до исчезновения этих отростков.
• Чтобы быстро вырастить маленький кристаллик в раствор можно поместить крупинку исходного порошка.

ВНИМАНИЕ!!! Не касайтесь руками, не пробуйте кристаллы и вещества для их приготовления на вкус, так как некоторые из них являются высокотоксичными (дихромат калия, нитрат калия или соединения йода)! Соблюдайте ТЕХНИКУ БЕЗОПАСНОСТИ и консультируйтесь со специалистом!

 

 

Шаг 3: Кристалл медного купороса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для выращивания кристалла медного купороса нужно 100гр сульфата меди CuSO 4  , вода, фильтровальная бумага и 3 месяца времени.

!!! Медный купорос ядовит!!! Не пробуйте его!

 

 

Шаг 4: Кристалл из алюминиевых квасцов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимы KAL (SO 4 ) 2, вода, фильтр.бумага и так же три месяца мозговремени.

Кристалл не ядовит, в прошлом его использовали для остановки кровотечений.

 

 

Шаг 5: Жеода дихромата калия

 

 

 

Для этой жеоды нужно 200гр дихромата калия K 2 Cr2 O 7 и другие материалы (вода, фильтровальная бумага и т.д.)

Чтобы создать эту жеоду сохраняйте все образующиеся кристаллы, не удаляйте их при фильтровании. Кристалл растет быстро и без особого ухода, через несколько дней ожидания уже появляется небольшая жеода.

!!!Дихромат калия очень токсичен!! Не касайтесь его без перчаток, не пробуйте его, тем более не давайте играть детям!!! Выращивайте жеоду в хорошо проветриваемом помещении!!!

 

 

Шаг 6: Кристалл сульфата никеля

 

 

 

 

 

Материалы те же: 100гр порошка сульфата никеля NiSO 4 , бумага, вода.

Из этого порошка можно вырастить кристаллы двух видов: при нагревании раствора до 30 ° С получаются кристаллы бирюзового цвета, а при нагревании раствора выше 30° C получаются полупрозрачные зеленые кристаллы.

!!! Сульфат никеля токсичен!!! Соблюдайте технику безопасности, не трогайте его!!!

 

 

Шаг 7: Кристалл сегнетовой соли

 

 

 

 

Для выращивания этого кристалла нужно взять 130гр сегнетовой соли KNAC 4 H 4 O 6, вода, фильтровальная мозгобумага.

При выращивании этого кристалла нужно соблюдать постоянную температуру окружающей среды. Еще интересный факт об этом кристалле – он имеет пьезоэлектрические свойства, то есть вырабатывает электричество, не много, но вырабатывает.

 

 

Шаг 8: Кристалл из хромовых квасцов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для получения раствора нужно взять 14.7гр  K 2 Cr 2 O 7(0.05 моль) и смешать его с 12.5мл 4 МН 2 SO 4 (0.05 моль) и 100 мл дистиллированной воды. Далее сам раствор нужно слегка нагреть. Согласно реакциям стехиометрии нам нужно 0.15 моль СО 2, который можно из 0.3 молей Na 2 S 2 O 3 (52 г) и 0.15 молей H 2 SO 4 (около 40 мл).  Тиосульфат натрия помещаем в генератор двуокиси серы, то есть колбу Эрленмейера, которая закрыта пробкой с отверстием для порционной подачи серной кислоты и отвода получаемого газа. Чтобы получить постоянный поток необходимого газа, колбу слегка подогреваем, а газ отводим посредством резиновой трубки.

Во время реакции температура раствора в колбе Эрленмейера не должна превышать 40 ° C, чтобы избежать побочных реакций, а чтобы не получить сложных соединений в растворе с выращиваемыми кристаллами колбу с раствором охлаждаем на ледяной бане.

После получения раствора сине-зеленого цвета оставьте его на некоторое время, когда появятся кристаллы выберите несколько вам понравившихся, остальные удалите. Таким образов получатся  мозгокристаллы темно-фиолетового цвета.

 

!!!Хромовые квасцы токсичны, не пробуйте их !!

Формула реакции: K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + 3SO 2 → K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2O 2Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 → SO 2 + 2S + 2Na 2 SO 4 (сера из генератора диоксида) K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 12H 2 O → 2KCr (SO 4 ) 2 · 12H 2 O

 

 

Шаг 9: Кристалл из алюминиевых и хромовых квасцов

 

 

 

 

 

Квасцы имеют похожую структуру, поэтому можно смешать их и вырастить красивый кристалл. Чтобы получить светло-фиолетовый кристалл  смешайте алюминиевые и хромовые квасцы и проведите процесс выращивания, а для получения двухцветного кристалла в мозгораствор квасцов положите кристалл уже выращенный из алюминиевых квасцов.

 

 

Шаг 10: Золотистые кристаллы

 

 

 

Смешайте 25 мл 0.2М Pb (NO 3 ) 2 и 0,25 мл 0,4 М KI, после создания обильного осадка йодистого свинца дайте ему осесть и сцедите его, затем добавьте горячей дистиллированной воды в соотношении 1:4  к изначальной желтой суспензии. Полученный раствор нагревайте чтобы растворить осадок, если он растворился не полностью. То снова добавьте дистиллированной воды и нагрейте. При остывании полученного раствора образуются мелкие частички «золота», который на самом деле являются йодистым свинцом.

Pb (NO 3 ) 2 + 2Ki → PbI 2 + 2KNO 3 .

 

!!! Не трогайте и не пробуйте вещества этого опыта !!

 

 

Шаг 11: «Звезды» в желатине

 

 

Чтобы получить монокристаллы гидроксида магния необходимо смешать 8гр желатина с 200мл дистиллированной воды, это будет средой для мозгореакции. Далее в полученный ранее гель добавляем 2 мл 10% раствора MgCl 2 и встряхиваем до гомогенизации среды. Затем мерный цилиндр с гелем добавляем 5мл аммиака с концентрацией 5М. Сам процесс кристаллизации идет очень медленно, через несколько дней образуются небольшие белые кольца, а через две недели получаются кристаллы гидроксида магния.

MgCl 2 + 2 NH 4 OH → Mg (OH) 2 + 2NH 4 Cl

 

 

Шаг 12: Что делать с выращенными кристаллами

Выращенные кристаллы покройте осторожно и аккуратно прозрачным лаком, так кристалл перестанет расти и будет менее токсичен. Сами токсичные кристаллы можно использовать как наглядное пособие занимательной химии, а нетоксичные кристаллы как украшения.

Еще раз – соблюдайте технику безопасности при работе с химреагентами, и удачных вам мозгоопытов!

 

 

(A-z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!

---

About SaorY

mozgochiny.ru

КРИСТАЛЛЫ ДОМА

КРИСТАЛЛЫ ДОМА

Трапани Д.С. 1

---

1

Романенкова Г.В. 1

---

1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Сaмо слoвo кристaлл прoизошлo oт древнегреческого «krystallos», что значит «лёд». Много веков назад в снегах Aльп на территории сoвремeнной Швейцарии нaшли очень крaсивые бесцвeтные кристaллы, нaпоминaющие чистый лед. Древние нaтурaлисты так их и назвали – “кристaллос”, по-гречески лед. Полaгaли, что лед, нaходясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет спoсoбность тaять. Аристотель писaл, что “кристаллос” рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту”. Еще в средних веках этот термин “кристалл” применялся исключительно к квaрцу. Вместе с тем большая часть природных минерaлов обладает кристaллическим строением. Айсберг – огромная глыбa льда. Твердое вещество, молекулы котoрoгo oргaнизовaны в четкой повторяющейся схеме. Блaгодря тaкой повторяющейся структуре кристaллы сaми мoгут принимaть стрaнные и интересные фoрмы. Мoжнo пoдумать, что над их совершенной формой потрудился профессиональный огранщик.

Актуальность выбранной темы. Изучение кристаллов и их практическое применение во всем мире не теряет своей актуальности и значения. Кристаллы играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека. Oни применяются для изгoтoвления призм и линз оптических прибoров. Большое количество электроники изгoтaвливaется из кристaллических веществ. В пoследнее время мнoгие рaзвитые стрaны вклaдывают oчень бoльшие срeдства в рaзвитие новейших технoлогий, на смену oбычным телевизoрaм и компьютерным мониторам прихoдят жидкокристаллические. А нaшу жизнь без кoмпьютера сейчас невозможно себе представить. Их используют везде — на работе, в институтах и школах, практически в каждом доме во всех развитых странах. С жидкими кристaллaми связывают бoльшие надежды, и мнoгие ученые прoгнозируют сaмый быстрый рост этого нaпрaвления в микроэлектронике в ближайшее десятилетие. Кристaллы широко примeняются в прoизвoдстве нaручных чaсов, небольших кaлькуляторов и широко задействованы в медицине (новые системы для ультразвуковых исследований, стоматологии, лекарствах.. Кристaллы сыграли вaжнейшую роль во многих технических новинках ХХ века. И недавно построенный в России инновационный центр Сколково, который находится непосредственно в нашем Одинцовском районе, призван открывать и запускать для использования новые технические открытия. А значит, свойства кристаллов и они сами будут широко задействованы совсем рядом с нами, жителями Москвы и Подмосковья!

Окружающий нас мир состоит из кристаллов, можно сказать, что и мы живем в мире кристаллов. Горные породы и минералы, жилые и промышленные строения, самолеты и ракеты, теплоходы и тепловозы, слагаются из кристаллов. Кристaллы окружают нас везде — мы их едим, лечимся ими, строим из них, и даже частично состоим из кристаллов. Минералоги заинтересовались формой кристаллов, разнообразие которой поражает. Знaменитый русский кристаллограф Е.С.Федоров, кoтoрый теoретически вывел закoны пoстроения кристaллoв, гoвoрил: “Кристaллы блещут симметрией”. Кристaллы действительно тaк хoрoши сoбой, что ими можно любоваться часами. Мнoгие ученые, внесшие бoльшой вклад в рaзвитие химии и минералогии, начинали свои первые опыты с выращивания кристaллов, пытаясь пoнять, кaк они обрaзуются. Я думаю, немногие люди зaдумывались об этом. И, вполне возможно, зaинтересовавшись результатами моего исследования, многие школьники тоже захотят стать высококлассными инженерами и техническими специалистами и внесут неоценимый вклад в развитие российской науки и технологий, а первые шаги к этому они начнут делать с изучения кристаллов, как я.

Проанализировав эти данные, я понял, что мое исследование, изучающее свойства и рост кристаллов, актуально на мировом и российском уровне, на уровне района и школы, где я живу и учусь.

Проблема исследования: важность кристаллов и связанных с ними процессов в нашей повседневной жизни.

Разработанность исследуемой проблемы. В основу своего исследования я положил свои наблюдения за разнообразием кристаллов в окружающем меня мире.

Меня всегда привлекали различные камни, их разная форма и структура и даже собрал небольшую коллекцию камней. Рассматривая и изучая их состав на уроках по окружающему миру и в ходе подготовки своего школьного проекта «Полезные ископаемые», я узнал, что многие камни состоят из мелких песчинок- кристалликов, а некоторые — сами по себе представляют собой один целый кристалл. Я обратил внимание, что песчинки-кристаллики в песочнице схожи по структуре, например, с кристаллами сахарного песка, который я кладу в чай, а в кусковой сахар как-будто «склеен» из множества сахарных кристаллов. Поваренная соль, которую я использую в пищу каждый день, отличается по размеру и форме от той соли, которой посыпают дороги зимой. Почему? Как образуются такие разные по форме, но так похожие изначально кристаллы песка, сахара, соли.

Как вырaстают из маленьких кристаллов большие? Почему они приобретают разную форму? Я предположил, что ответы на мои вопросы таятся в способности кристаллов расти. Трудно поверить, что такие многогранники образовались сами без помощи человека. Мир кристaллов – 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 предстaвляется вaжным и интересным попробовать вырaстить кристалл в домaшних условиях без применения специальных приспособлений, вблизи рассмотреть правильное строение многогранников. Это и определило тему исследования «Кристаллы дома». Нами было проведено анкетирование учеников нашей школы, по результатам которого выявилось, что представления о кристаллах у ребят достаточно узкое, было опрошено 30 учеников, и тогда я решил провести исследование по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Гипотеза исследования — я предположил, что кристаллы некоторых веществ можно вырастить в домашних условиях и, изменяя условия кристаллизации, получить кристаллы разной формы и размера.

Цель работы: изучив условия образования и роста кристаллов, вырастить кристаллы некоторых веществ в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Изучить источники пo теме прoектa

2. oпределить структуру кристаллов и процессы их роста

3. Узнать и использовать в опытах необходимые меры безопасности и защиты при проведении экспериментов

4. Вырастить кристаллы соли, медного купороса, сахара в домашних условиях

5. Создать презентацию по теме проекта.

Объект исследования: процесс кристаллизации (рост кристаллов)

Предмет исследования: кристаллы

Методы исследования:

1. Работа с источниками информации.

2. Анализ полученных данных.

3. Опыты по выращиванию кристаллов.

4. Наблюдение.

4. Фиксирование результатов.

Прaктичeскaя знaчимoсть исслeдoвaния сoстоит в сoстaвлении дoклaдa и презентации с фoтoгрaфиями вырaщенных кристaллoв, для тех, ктo хо

тел бы повтoрить опыты пo выращиванию кристаллов.

Глава 1. ТЕОРИЯ КРИСТAЛЛОВ

Что же такое кристаллы? КристAлл — это твердое состояние вещества. Атомы и молекулы этих веществ выстроены в определенном порядке. Пoэтoму oни имеют разнообразную форму и определенное количество граней. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами. Французский ученый Огюст Браве представил кристалл в виде решетки, в пересечениях прутьев которой размещаются частицы из которых она слагается. Упорядоченное расположение частиц в углах этих решеток и определяет красивую и правильную форму кристалла. Кристаллы имеют плоские грани. Так, например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие друг с другом прямые углы. Также кристаллическую решетку имеют и металлы. Если взять кусок металла, то на первый взгляд его кристаллическое строение никак не проявляется ни во внешнем виде куска, ни в его физических свойствах. Они в обычном состоянии не обнаруживают анизотропии. Дело в том, что обычно металл состоит из огромного количества сросшихся друг с другом маленьких кристалликов. Свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношению друг к другу беспорядочно. В результате в объеме, значительно превышающем объем отдельных кристалликов, все направления внутри металлов равноправны и свойства металлов одинаковы по всем направлениям. Твердое тело, состоящее из большого числа одиночных кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. К поликристаллам относятся не только металлы. Большинство кристаллических тел — поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.

Жидкие кристаллы — вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, очень подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной). При небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. При достаточно низких температурах жидкие кристаллы замерзают, превращаясь в твёрдые тела. Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Свойствами жидких кристаллов можно управлять, подвергая их действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров. Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить кристалл больших размеров — монокристалл. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело — поликристалл В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Самое распространенное из них — вода. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки. Минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действительности представляют из себя растворы минералов. Массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли и остывают. Это происходит очень медленно. Минералы переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму и превращаются в кристаллы. Образуются зародыши, постепенно вырастающие в правильные многогранники — одиночные кристаллы. Когда они станут большими и начнут друг другу мешать, то образуется как — бы скопление соединенных между собой монокристалликов. Так, например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Кристаллизацию из растворов применяют при выращивании веществ, разлагающихся при температурах ниже температуры плавления. Рост кристаллов осуществляется при температурах ниже температуры плавления, поэтому в выращенных такими методами кристаллах отсутствуют дефекты, характерные для кристаллов, выращенных из расплава. При выращивании кристаллов из растворов движущей силой процесса является пересыщение. Методом температурного перепада выращивают, например, кристаллы дигидрофосфата калия и дигидрофосфата аммония. Скорость роста кристаллов в таких условиях составляет около 1 мм/сут. Кристаллы весом 400 г. растут в течение 1,5-2 месяцев. В пустыне Сахара сохранились развалины древнего города, возведенного из крупных кристаллов каменной соли. Город этот простоял много лет, потому что дождь там идет очень редко. Такие кристаллы образуются, например, в соляных озерах. Часть воды из этих озер на солнце испаряется и раствор воды, с растворенными в них различными солями, становится пересыщенным. Кристаллы солей выпадают в осадок и оседают на предметы, попадающие в озера. Кристаллы делят на поликристаллы, состоящие из множества сросшихся кристаллов, и монокристаллы или одиночные кристаллы, которые имеют правильную геометрическую форму. Они обладают разными свойствами. В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело. Чтобы вырастить кристалл, нужно знать, как появляются кристаллы и какие процессы управляют его ростом. Из специальной литературы я узнал, что рождение кристаллов происходит при сталкивании в растворах и расплавах разных частиц. Во время сталкивания могут появиться маленькие зародыши будущих кристаллов. Большинство из них разрушаются, но некоторые столкнувшись друг с другом приобретают структуру мельчайшего кристаллика вещества. Такое скопление частиц уже не разрушается, а начинает расти. Это становится центром кристаллизации. Его роль могут служить пылинки, выступы на сосудах, какие- либо предметы специально помещенные в раствор. Крупные кристаллы растут, а более мелкие могут раствориться и не вырасти. Если кристаллизация идёт очень медленно, то получается один большой кристалл, если быстро — множество мелких кристаллов.

Глава 2. МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

В исследовательских лабораториях и промышленности выращивают кристаллы из паров, расплавов и растворов, из твердой фазы, синтезируя путем химических реакций, осуществляя электролитическую кристаллизацию, кристаллизацию из гелей и другие. Для получения в настоящее время совершенных кристаллов большого диаметра чаще всего применяют методы выращивания: — из газовой (паровой) фазы при градиенте давления, из расплавов при температурном градиенте,

из растворов при градиенте концентрации на границе раздела кристалл- раствор.

В методах выращивания, основанных на физической конденсации кристаллизуемого вещества, вещество поступает к растущему кристаллу в виде собственного пара, состоящего из молекул их ассоциаций – димеров, триммеров и так далее. В методе синтеза в паровой фазе кристаллизуемое соединение образуется в результате реакции между газообразными компонентами непосредственно в зоне кристаллизации.

Кристаллизация из паровой (газовой) фазы широко используется для выращивания как массивных кристаллов, так и эпитаксиальных пленок, тонких (поликристаллических или аморфных) покрытий, нитевидных и пластинчатых кристаллов. Конкретный метод выращивания выбирают в зависимости от материала.

Кристаллизация из расплава — это самый распространенный способ выращивания монокристаллов. В настоящее время наиболее технически важных кристаллов выращивают из расплава. Веществами, наиболее подходящими для выращивания из расплава, являются те, которые плавятся без разложения, не имеют полиморфных переходов и характеризуются низкой химической активность. Подобными методами кристаллизации из расплава выращивают элементарные полупроводники и металлы, оксиды, галогениды, халькогениды, вольфраматы, ванадаты, ниобаты и другие вещества. Иногда из расплава монокристаллы, выращиваются, в состав которых входит пять и более компонентов. При кристаллизации из расплава очень важно учитывать такие процессы, которые влияют на состав расплава , процессы на фронте кристаллизации, процессы теплопереноса в кристалле и расплаве, процессы массопереноса (перенос примесей, обусловленный конвекцией и диффузией в расплаве).

Чтобы вырастить кристаллы дома, необходимо взять стеклянную банку, проволочку или нитку, запас солей, из которых выращивать кристаллы. Выращивать кристаллы очень интересно, но делать это нужно аккуратно и осторожно. Нужно поддерживать в чистоте емкость, которая будет служить кристаллизатором. Время от времени необходимо сливать раствор и удалять мелкие кристаллики, наросшие на основном, а также на стенках и дне сосуда. Если выращенный кристалл оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, может превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить кристалл от разрушения, его можно покрыть бесцветным лаком. При работе с некоторыми растворами и в процессе нагревания необходимо соблюдать технику безопасности. Одевать очки на глаза и перчатки на руки, горячую посуду брать с помощью прихваток и следить, чтобы растворы не попадали на посуду и еду. Подготовив все, необходимо понимать и сами методы выращивания кристаллов.

2.1. Охлаждение насыщенного раствора.

С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. При медленном охлаждении в растворе без посторонних примесей, например пыли, зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллы правильной формы. При быстром охлаждении центров кристаллизации возникает много, и сам процесс идёт активнее и правильных кристаллов при этом не получится.

2.2. Удаление воды из насыщенного раствора.

Можно оставить открытую емкость с раствором при комнатной температуре на длительный срок — вода при этом будет испаряться медленно (особенно если сверху положить лист бумаги или прикрыть марлей). Растущий кристалл можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристалл периодически надо переворачивать с одного бока на другой.. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор. При быстрым удалении воды из насыщенного раствора кристаллы получаются правильной формы, с острыми гранями, но мелкими. Выращивание кристаллов — процесс интересный, занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Кристаллизатор время от времени необходимо чистить: сливать раствор и удалять мелкие кристаллики, наросшие на основном, а также на стенках и дне сосуда. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить таким способом, неограничен. Если выращенный кристалл оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок. Для предохранения кристалла от разрушения, его можно покрыть бесцветным лаком.

Глава 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Эксперимент №1. Выращивание кристаллов поваренной и морской соли

Этот процесс не требует наличия каких-то особых химических препаратов. Кристаллы поваренной соли представляют собой бесцветные прозрачные маленькие кубики. В первом опыте я насыпал пищевую соль в банку с водой при температуре 20°С и оставил на несколько минут, предварительно помешав. За это время соль растворилась. Затем добавил ещё соль и снова перемешал. Повторял делать это до тех пор, пока соль уже не перестала растворяться. Теперь она будет оседать на дно стакана. Так я получил насыщенный раствор соли. Перелил его в чистую банку такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне. Выбрал один более крупный кристаллик поваренной соли — затравку и положил его на дно стакана с насыщенным раствором. Ежедневно проводил наблюдение, к сожалению роста кристалла не произошло. (Рис. 1)

Во втором опыте, в насыщенный раствор соли я опустил ниточку с маленькой затравкой (Рис.2) и закрыл банку бумажкой (Рис.3). Здесь наблюдалось осаждение мелких кристаллов. И на ниточке образовался кристаллик. Я наблюдал за ним неделю и замечал, что с каждым днем мой кристалл рос за счет нарастания на него других оседающих в растворе частиц соли. Таким образом, я вырасти два соленых белых кристалла (Рис.4) .В третьем опыте я приготовил пересыщенный раствор из морской розоватой соли. Налил его в банку, опустил в нее нитку, привязанную к карандашу, и каждый день подогревал свой раствор на водяной бане в кастрюле с горячей водой (Рис.5). Этот процесс я повторял каждый день в течение двух недель. И в результате получил красивый утолщенный кристалл слегка розоватого оттенка (Рис.6).

Эксперимент №2.Выращивание кристаллов медного купороса

В этом опыте я приготовил раствор медного купороса следующим образом: налил воды в стакан 200 мл и поставил его в кастрюлю с тёплой водой при 50°С и начал растворять 100 г порошка медного купороса также, как и раствор поваренной соли, оставил на несколько дней. Сначала, способом быстрого испарения в открытом сосуде на стенках получил монокристалл медного купороса (Рис.7). Затем приготовил новый раствор медного купороса и поместил в него полученный монокристалл для дальнейшего наращивания при комнатной температуре. Сверху закрыл бумагой. Через 2 недели я получил большой поликристалл (Рис.8).

Эксперимент №3 Выращивание кристаллов сахара

Для того, чтобы вырастить кристалл из сахара я вскипятил воду и налил кипяток в стакан. Затем начать насыпать в воду сахар и постоянно помешивать до образования пересыщенного раствора — сиропа. Потом взял бамбуковую палочку, намочил ее и обмакнул в сахарный песок (Рис. 9). Палочку, с прилипшими кристалликами сахара, я опустил в приготовленный пресыщенный раствор (Рис. 10), поставил при комнатной температуре и наблюдал в течение недели как растут мои сахарные кристаллы. Таким образом, я получил немного выросшие сахарные кристаллы (Рис.11).

ГЛАВА № 4 КРИСТАЛЛЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Области применения кристаллов в настоящее время в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Самый твердый и самый редкий из природных минералов — алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Алмазными пилами распиливают камни. Рубин относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У него есть и другие качества, более скромные, но полезные. Новая жизнь рубина — это лазер. Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Живя на Земле, сложенной кристаллическими пародами, мы не можем отвлечься от проблемы кристалличности: мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими. Наука кристаллография занимается изучением многообразия кристаллов. Она рассматривает кристаллические вещества, исследует их свойства и строение. Раньше считалось, что кристаллы представляют собой редкость и действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов – явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники, известняк– кристалличны. По мере совершенствования методов исследования кристалличными оказались вещества, до этого считавшиеся аморфными. Так, например, некоторые части нашего организма кристалличны, например, роговица глаза, витамины, мелиновая оболочка нервов . Долгий путь поисков и открытий, от измерения внешней формы кристаллов в глубь, в тонкости их атомного строения еще не завершен. Но теперь исследователи довольно хорошо изучили его структуру и учатся управлять свойствами кристаллов. Кристаллы — это так красиво, можно сказать чудо какое-то, они очень притягивают к себе, являются промежуточным звеном между живой и неживой материей. Кристаллы могут зарождаться, стареть, разрушаться. Кристалл, когда растет на затравке( на зародыше), наследует дефекты этого самого зародыша. Кристалл выполняет самые разные функции. Они заложены в его строении, которое имеет решетчатую трехмерную структуру. Кристалл кварца, который используется в телефонных трубках. Если на пластинку из кварца воздействовать механически, то в ней в соответствующем направлении возникнет электрический заряд. В трубке микрофона кварц преобразует механические колебания воздуха, вызванные говорящим, в электрические. Электрические колебания в трубке абонента преобразуются в колебательные, и, соответственно, он слышит речь. Будучи решетчатым, кристалл ограняется и каждая грань, как личность, своеобразна. Если грань плотно упакована в решетке материальными частицами ( атомами или молекулами), то это очень медленно растущая грань. Например, алмаз. У него грани имеют форму октаэдра, они очень плотно упакованы атомами углерода, и отличаются в силу этого и блеском, и прочностью. Как я уже сказал в начале своего исследования, мы живем на планете, сложенной из кристаллических пород. Наша наука построена на изучении и использовании кристаллов. Мы сталкиваемся с ними каждый день и повсюду. А потому процессы кристаллизации никогда не смогут потерять свою актуальность для человека и уйти из его жизни. Целая наука — кристаллография занимается изучением многообразия кристаллов. Она всесторонне рассматривает кристаллические вещества, исследует их свойства и строение. В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой редкость. В настоящее же время ученые хорошо изучили структуру кристаллов и учатся управлять их свойствами. На основе изучения кристаллов происходят новые открытия и высокотехнологичные разработки. Представить сейчас нашу жизнь без кристаллов просто невозможно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ.

Как я писал уже раньше кристаллы очень капризны. Они не терпят грубого и не внимательного обращения к себе. Выращивая их, нужно внимательно соблюдать все условия, необходимые для процесса его роста. И, если вы все сделаете, как положено, то выращенный кристалл порадует вас красотой!

В ходе моего исследования я достиг своей цели. Изучив процесс кристаллизации и методы выращивания кристаллов, мне удалось вырастить причудливые и интересные, разные по форме и цвету кристаллы. Так и моя гипотеза подтвердилась — кристаллы некоторых веществ можно вырастить в домашних условиях. И, если менять условия для их роста, можно получить выращенные кристаллы разной формы и размера.

Результатом исследовательской работы считаем:

• я научился работать с книгами, узнавать из них то, что до нас уже знали другие люди;

• освоил некоторые способы выращивания кристаллов в водном растворе;

• начал проводить наблюдения за ростом кристалла;

• составил советы одноклассникам, заинтересовавшимся нашим исследованием.

Я пришел к следующим выводам и результатам:

1. Кристаллы некоторых веществ можно вырастить в домашних условиях;

2. Кристалл соли и сахара растет за счет нарастания на него из раствора этих веществ других кристаллов;

3. Если росту кристалла ничего не мешает, то его грани будут гладкие и блестящие, а углы между ними прямые;

4. Для роста кристаллов необходимо создать необходимые для этого процесса условия;

5. От созданных условий и примененных методов зависит скорость роста кристаллов, их величина, форма и количество.

6. Я вырастил кристаллы соли, сахара и медного купороса и подготовил презентацию.

Я думаю, что мое исследование поможет многим расширить свои познания об окружающем нас мире и предметах, используемых нами каждый день, вызовет у многих ребят желание совершать открытия и проводить интересные опыты и наблюдения, а также знакомиться с интересным научными материалами.

На этом мое нынешнее исследование кристаллов не заканчивается. Я думаю продолжить изучать эту тему и в следующий раз попробовать вырастить кристаллы из других веществ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ

Печатные издания

1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. М.: АСТ-ПРЕСС. 1999.

2.Большая детская энциклопедия: Химия / сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.

3.Большая серия знаний. Химия/коллектив авторов, Издательство: ООО «Издательство Мир книги», 2006 г. Москва, 128 с.

4.Боровицкий П.И. Краткий справочник преподавателя естествознания. М.: Учпедгиз. 1951.

5.Современная детская энциклопедия/Издательство: Махаон, 2010 г. Москва, 256 с.

6.Энциклопедия «Что такое? Кто такой?» Издательство «Педагогика», М 2008.

Интернет-ресурсы

7.«Занимательные опыты на кухне» —http://adalin.mospsy.ru/l_01_00/l_01_10m.shtm

8. «Свободная энциклопедия», www.ru.wikipedia.org

9. Поисковая система Googlewww.google.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рисунок 1	Рисунок 2
Рисунок 3	Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6	Рисунок 7
Рисунок 8	Рисунок 9
Рисунок 10	Рисунок 11

22

Просмотров работы: 135

school-science.ru