آیا می توان کریستال را در خانه پرورش داد؟ بیایید با هم سعی کنیم پاسخ این سوال را پیدا کنیم تا روش هایی برای انجام این آزمایش پیشنهاد کنیم.
ما به خوبی می دانیم که کریستال هایی با اشکال و اندازه های مختلف در طبیعت یافت می شوند. در زمستان، دانه های برف پنجره ها، شاخه های درخت را تزئین می کنند. برخی از کریستال ها مواد زائد موجودات خاصی هستند.
معرفی
به عنوان مثال، رشد کریستال ها برای نرم تنانی که در پوسته می ریزند معمولی است. بعد از 5-10 سال مروارید زیبایی در آن شکل می گیرد که در ظاهر و درخشندگی بی نظیرش بی نظیر است.
یاقوت کبود، یاقوت، الماس، و سایر سنگ های قیمتی را می توان به عنوان کریستال در نظر گرفت. اهمیت کریستال های طبیعی در صنعت، علم، الکترونیک، اپتیک بسیار زیاد است.
رشد کریستال در خانه یک فعالیت سرگرم کننده برای شیمیدانان مبتدی است. ایمن است، بنابراین حتی برای دانش آموزان دبستانی نیز مناسب است.
از طریق آماده سازی دقیق، اجرای دقیقآزمایش، شکل‌گیری و توسعه مهارت‌های برپایی آزمایش‌ها صورت می‌گیرد.
مهم است که رشد کریستال ها را پس از ایده هایی در مورد حالت های کل ماده، راه هایی برای کنترل روند رشد بلورها شروع کنیم.
اگر کریستالیزاسیون با سرعت کم انجام شود، می توانید روی به دست آوردن یک کریستال بزرگ حساب کنید. با افزایش سرعت فرآیند، می توان انتظار داشت که کریستال های کوچک چند کریستالی به دست آید.
اطلاعات مهم
پروژه رشد کریستال را می توان با اصطلاحات و مفاهیم نظری آغاز کرد. کریستال ها حالت جامد ماده هستند. با شکل خاصی مشخص می شود، تعداد چهره های مرتبط با ویژگی های آرایش اتم ها. کریستال های یک ماده همیشه شکل یکسانی دارند، اما تفاوت در اندازه مجاز است.
رشد کریستال ها با تغییر در پارامترهای ترمودینامیکی محلول، انتقال محلول به حالت جامد از تجمع همراه است.
در طبیعت، مواد مختلفی وجود دارد که می توانند کریستال ایجاد کنند.
برای مثال، رشد کریستال های آب شامل کاهش دما است. با یخ زدن آب، دانه های برف یا کریستال های یخ را تشکیل می دهد. طبق یک طرح مشابه، تشکیل بلورهای معدنی در طی فرآیندهای تشکیل سنگ انجام می شود.
مقادیر قابل توجهی از سنگ های مذاب و داغ در داخل زمین محلول های معدنی هستند.
هنگام فشار دادن آنها به سطحزمین، خنک شدن آهسته رخ می دهد، که منجر به انتقال به شکل جامد می شود.
به عنوان مثال، گرانیت کوهی حاوی کریستال هایی از مواد معدنی است: فلدسپات، کوارتز، میکا. میلیون ها سال پیش، گرانیت به عنوان یک توده مذاب از مواد معدنی وجود داشت. در زمان ما سنگ های مذاب مختلفی در پوسته زمین وجود دارد که با سرد شدن تدریجی آنها انواع بلورها به وجود می آید.
روش های رشد کریستال ها متفاوت است و به ساختار شیمیایی ماده، دما، استفاده از اجزای اضافی بستگی دارد.
مشخصات فرآیند
فرآیند را می توان به چند نکته جداگانه تقسیم کرد:
- طبیعی، مرتبط با آموزش در طبیعت؛
- مصنوعی.
گزینه دوم در موارد زیر مورد تقاضا است:
- برای اهداف علمی و فنی؛
- هنگام انجام کارهای فوق برنامه، عملی، تجربی؛
- تشکیل کریستال تصادفی.
در مورد دوم چگونه رشد کریستال انجام می شود؟ شیمی این نوع تبلور را به عنوان یک نتیجه ناخواسته آزمایش می داند که در این مورد هیچ کنترلی از سوی محقق وجود نداشت. تبلور خود به خودی در حضور فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی اضافی مشاهده می شود: تبخیر حلال، اکسیداسیون اجزای محلول.
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی
رشد کریستالاز نمک با حلالیت ماده در حلال ها، همراه با تخریب ساختار کریستالی توضیح داده می شود. گرمای لازم برای چنین فرآیندی از محیط گرفته می شود. به عنوان مثال، در مورد انحلال آمونیوم تیوسیانات NH4SCN و یدید پتاسیم، تغییر دما را می توان با تماس مستقیم با لوله آزمایش احساس کرد.
همچنین، رشد کریستال ها از نمک در خانه با انتشار همراه است. به عنوان مثال، با گرفتن چندین کریستال پرمنگنات پتاسیم (پرمنگنات پتاسیم) و حل کردن آنها در آب، می توان مشاهده کرد که چگونه چرخش های صورتی روی حجم سیلندر شکل می گیرد. با هم زدن شدید، کل محلول یک رنگ صورتی یکنواخت به دست می آورد. اگر منجمد است، می‌توانید روی دریافت کریستال‌های زیبای پرمنگنات پتاسیم حساب کنید.
رشد بلورها برای کودکان بهتر است روی کلرید سدیم، سولفات مس (2) در نظر گرفته شود.
جنبه های مهم
هنگام انتخاب مواد برای کار آزمایشی، مهم است که حقایق خاصی را در نظر بگیرید:
- مواد اولیه نباید سمی باشد. به عنوان مثال، پروژه "رشد کریستال ها در خانه" برای کودکان اجازه استفاده از سیانید پتاسیم، سولفات سدیم را نمی دهد، زیرا هیدرولیز چنین نمک هایی باعث آزاد شدن ترکیبات سمی می شود که می تواند باعث مسمومیت شود.
- مواد انتخاب شده باید نتایج پایداری داشته باشند. به عنوان مثال کریستال های سولفات سدیم، زاج آهن آمونیوم و کروم پتاسیم، نمک های منگنز با از دست دادن رطوبت به پودرهای غیر قابل توصیف تبدیل می شوند و بنابرایندر کیت رشد کریستال گنجانده نشده است.
- هزینه قابل قبول و در دسترس بودن معرف های انتخاب شده. چگونه می توان کریستال ها را پرورش داد؟ کیت‌های کودکان شامل اجزای قابل دسترس و همچنین دستورالعمل‌های دقیق برای انجام کارهای عملی است.
- استفاده از مواد پایدار. انتخاب موادی که تحت هیدرولیز برگشت پذیر قرار می گیرند توصیه نمی شود. بنابراین، نمک‌های آمونیوم، که رطوبت بالایی دارند، با آب واکنش نشان می‌دهند، در نتیجه رسیدن به نتیجه مطلوب دشوار خواهد بود.
یک کیمیاگر جوان چه چیز دیگری باید بداند؟ رشد کریستال ها شامل توالی خاصی از اقدامات (الگوریتم) است. فقط در صورتی که تمام شرایط و مراحل کار برآورده شود، می توانید روی به دست آوردن نتیجه دلخواه حساب کنید.
کریستال ها را ترجیحاً در یخچال نگهداری کنید تا باعث تخریب آنها نشود. برخی از مواد وجود دارند که می توانند به شکل بلوری پایدار برای مدت زمان طولانی وجود داشته باشند.
برای مثال، بهترین گزینه برای دانش‌آموزان، پرورش کریستال‌ها از سولفات مس، نمک است. این اجزا در محدوده قیمتی مناسب برای ویژگی های شیمیایی-فیزیکی و بیولوژیکی آنها موجود است.
با پوشش اضافی کریستال های به دست آمده با یک لاک بی رنگ، می توانید "عمر" آنها را به میزان قابل توجهی افزایش دهید.
تجهیزات مورد نیاز
چگونه کریستال ها را پرورش دهیم؟ ست های مخصوص کودکان شامل ظروف شیشه ای شیمیایی: شیشه های مقاوم در برابر حرارت،کاغذ صافی، قیف، میله شیشه ای، معرف ها.
اگر آزمایش در خانه انجام شود، می توان به جای کاغذ صافی از کاغذ توالت (دستمال سفره) استفاده کرد و یک قابلمه قدیمی که روی اجاق گاز برقی قرار داده شده می تواند نقش حمام آب را بازی کند.
یک جایگزین برای یک قیف شیمیایی واقعی، گردن یک بطری پلاستیکی قدیمی است.
هنگام انجام آزمایش رشد کریستال چه چیز دیگری مهم است؟ علاوه بر کشت مستقیم، کسب مهارت هایی برای حفظ نتیجه فعالیت های آزمایشی مهم است.
گزینه های آموزشی
سه گزینه مختلف برای تشکیل کریستال وجود دارد:
- از مذاب؛
- از محلول؛
- از فاز گاز.
به عنوان نمونه ای از تبلور در حالت مذاب، می توان به ظهور یخ از آب و همچنین تشکیل سنگ های آتشفشانی اشاره کرد.
رشد کریستال ها از ویتریول یک مثال معمولی از انتقال از فاز مایع به حالت جامد تجمع است.
در مورد خنک شدن بخار یا گاز، به دلیل نیروهای جاذبه الکتریکی، ارتباط اتم ها یا مولکول ها در حالت کریستالی مشاهده می شود. از جمله رایج ترین گزینه ها برای تولید مصنوعی تک بلورها که می تواند توسط دانش آموزان مقطع ابتدایی انجام شود، ما کشت کریستال از سولفات مس را مشخص می کنیم. پیچیدگی فرآیند در سرعت ناچیز جریان آن نهفته است.
نمونه ای از کار پروژه دانشجویی
ارتباط موضوع این است که داده شددستورالعمل های دقیق برای رشد کریستال ها، و همچنین نتایج خاص.
فرضیه پروژه: کریستال های زیبا و منحصر به فرد را می توان در خانه پرورش داد.
هدف پروژه: رشد کریستال های نمک به تنهایی.
اهداف پروژه:
- تجزیه و تحلیل اطلاعات نظری در مورد سؤال تحقیق؛
- افزایش ارزش نمک برای زندگی انسان؛
- کریستال نمک را با دستان خود رشد دهید؛
- شرایط تشکیل بلورها را روشن می کند؛
- نتایج به دست آمده در طول فعالیت های عملی را ارزیابی کنید.
پیشینه تاریخی
کلرید سدیم یک محصول غذایی رایج است. در طبیعت، این ترکیب به عنوان هالیت معدنی وجود دارد که به آن "سنگ نمک" نیز گفته می شود. کلرید سدیم به مقدار قابل توجهی در آب دریا یافت می شود. این ترکیب در روده های زمین، در ساحل رودخانه ها، در کوه ها یافت شد.
بدون مقدار معینی نمک خوراکی، بسیاری از موجودات زنده گرسنگی نمک را آغاز می کنند. شکارچیان کمبود کلرید سدیم را با گوشت و خون طعمه جبران می کنند، گیاهخواران خاک های شور را می لیسند.
10-15 گرم نمک در روز برای یک فرد کافی است (بیش از 1 قاشق غذاخوری)، بیش از حد این ماده شیمیایی منجر به بیماری های کلیوی می شود. در زمان های قدیم از نمک برای ساختن سکه استفاده می کردند، برای 5 کاشی نمک می توانستید یک برده بخرید.
در روم باستان، سربازان اجیر شده با نمک دستمزد می گرفتند نه پول. بریتانیایی ها معتقد بودند که محلولی از کلرید سدیم،پاشیده شدن به چیزی از بدبختی جلوگیری می کند. این نمک بود که نماد دوستی و مهمان نوازی به حساب می آمد. یک علامت محبوب وجود دارد که بر اساس آن، وقتی پراکنده است، باید برای شکست، نزاع آماده شوید.
در کیوان روس، این ماده از دریاچه های نمک دریای آزوف و دریای سیاه به دست آمد. این کالا آنقدر گران بود که فقط برای مهمانان بزرگوار سرو می شد.
شهرهایی هستند که در مکانهایی که کلرید سدیم استخراج شده است ظاهر شده اند:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
جالب در مورد کریستال
این کلمه در یونانی به معنای "یخ" است. آنها دارای اشکال، ساختار، اندازه های مختلف هستند. به عنوان مثال، نمونه های غول پیکر به جرم چندین تن می رسند. مردم باستان معتقد بودند که می توان کریستال را از یخ به دست آورد و الماس را می توان از کریستال به دست آورد. آنها دارای خواص جادویی بودند، آنها معتقد بودند که کریستال ها بیماری های کشنده را بهبود می بخشد، بر سرنوشت و زندگی یک فرد تأثیر می گذارد.
شکل های خاصی از کریستال ها وجود دارد: شاخه ها، پرها، سوزن ها، درختان، گل ها. به عنوان مثال الگوهای روی پنجره ها در زمستان است. مردم یاد گرفته اند که یاقوت را به طور مصنوعی پرورش دهند. سنگ برای صنعت جواهرسازی و همچنین برای ساخت حرکات ساعت دقیق مورد نیاز است.
تمرین
رشد کریستال های نمک شامل مواد شیمیایی خاصی نیست. هر خانه ای برای غذا نمک دارد. کریستال های این ترکیب شیمیایی هستندمکعب های شفاف بی رنگ روند رشد کریستال های نمک به چند مرحله تقسیم شد:
- حل کردن نمک در آب گرم. این فرآیند تا رسیدن به چنین لحظه ای ادامه یافت، تا زمانی که ماده از انحلال خودداری کرد (محلول اشباع).
- مخلوط آماده شده را در ظرف دیگری می ریزند و می توان کریستال های نهایی را در آن پرورش داد. برای اینکه لکه ها در فرآیند کریستالیزاسیون تداخل نداشته باشند، محلول ابتدا از طریق دستمال یا دستمال توالت فیلتر می شود.
- یک ریگ کوچک به نخی بسته می شود که داخل محلول آماده شده فرو می رود.
- ظرف با فویل فلزی پوشانده شده است تا از ورود زباله و گرد و غبار به داخل آن جلوگیری کند.
نکات مهم
برای به دست آوردن کریستال های بزرگ و زیبا، بیرون کشیدن یک سنگ ریزه بدون نیاز خاص نامطلوب است.
زباله ها نباید وارد محلول اشباع شوند، زیرا این امر منجر به کاهش سرعت تبلور می شود و بر اندازه ذرات تشکیل شده تأثیر منفی می گذارد.
هنگام رشد کریستال ها از رنگ استفاده نکنید، زیرا این کار نه تنها خود محلول را خراب می کند، بلکه بر نتیجه نهایی نیز تأثیر منفی می گذارد.
با قضاوت بر اساس بررسی ها، اولین کریستال های روی نخ 2-3 روز پس از شروع آزمایش تشکیل می شوند. به تدریج، اندازه آنها افزایش می یابد، روی هم رشد می کنند. در نهایت، یک کریستال شفاف نسبتا بزرگ از کلرید سدیم تشکیل می شود.
کشت بلورهای سولفات مس
برای بدست آوردن ذرات زیبای سولفاتمس را می توان در فروشگاه سخت افزار پودر سولفات مس خریداری کرد. این ماده در کشاورزی برای مبارزه با میکروارگانیسم‌های مضری که محصولات سبزیجات و میوه‌ها را از بین می‌برند، استفاده می‌شود.
باید به خاطر داشت که سولفات مس یک ترکیب شیمیایی فعال است. این سمی است! شستن دست ها پس از حل شدن پودر و همچنین هنگام کار با کریستال های سولفات مس ضروری است.
ابتدا باید محلول اشباع این نمک را تهیه کنید. برای انجام این کار، پودر در آب داغ حل می شود تا فرآیند انحلال متوقف شود. سپس یک سنگریزه کوچک (دانه) به نخ وصل می شود، آن را در ظرفی با محلول سولفات مس آویزان می کنند تا کف آن را لمس نکند. ظرف برای مدت طولانی باز می ماند، دمای اتاق حفظ می شود. به منظور جلوگیری از ورود زباله و گرد و غبار به داخل، ظرف را می توان با فویل مواد غذایی پوشاند.
در طول تبخیر، پوسته ای روی سطح محلول ظاهر می شود که به تدریج به کریستال های براق آبی تبدیل می شود. پس از 3-4 روز، "دانه" با کریستال های آبی شبیه سنگ های قیمتی بیش از حد رشد می کند. بعد از سه هفته، می‌توانید کریستال بزرگی از سولفات مس بدست آورید.
در صورت تمایل، می توانید خود را با یک مجموعه آماده از یک شیمیدان جوان، که برای رشد انواع کریستال ها طراحی شده است، مسلح کنید.
آمونیم دی هیدروژن فسفات به عنوان ماده ای استفاده می شود که به آن رنگ خوراکی پودری اضافه می شود. همچنین در مجموعه سنگریزه های لازم برای "دانه"، یک ظرف پلاستیکی با درب و تقسیمات اندازه گیری شده برای رشد، موچین،ذره بین، پدال همزن.
برای آزمایش 40 میلی لیتر آب گرم اندازه گیری می شود، سپس مخلوط را ریخته، در آب حل می شود و با کاردک هم می زنیم. سنگ اصلی در امتداد کف ظرف پراکنده می شود، محلول در ظرف ریخته می شود. در یک مکان روشن، به عنوان مثال، در یک طاقچه قرار می گیرد. با تبخیر آب، کریستال های نمک سوزنی شکل در ظرف ظاهر می شود. بعد از 2-3 هفته، آب کاملاً تبخیر می شود، می توانید کریستال های بزرگ نمک آمونیوم را مشاهده کنید.
در پایان
هنگام انجام کار تحقیقاتی طبق الگوریتم پیشنهادی قبلی، می توان روی اجرای کار حساب کرد. کریستال هایی که در خانه رشد می کنند بسیار بزرگ هستند.
در طول آزمایش های مستقل، یک شیمیدان جوان می تواند نتایج زیر را به دست آورد:
- مقایسه فرآیند رشد کریستال مواد شیمیایی مختلف؛
- تجزیه و تحلیل تفاوت در رنگ، اندازه، شکل کریستال های رشد یافته؛
- ذرات می توانند هنگام از بین بردن علف های هرز رشد کنند و از شر رشد ناخواسته خلاص شوند؛
- فرایند رشد کریستال با تبخیر آب انجام می شود؛
- شکل و اندازه آنها تحت تأثیر دما است.
با قضاوت بر اساس بررسی ها، کریستال ها کاملاً دمدمی مزاج هستند، باید با احتیاط رفتار شوند، رعایت کامل رژیم دما، توالی اقدامات، استفاده از "دانه". اگر صبر و حوصله دارید، با دقت و با دقت با این پروژه رفتار کنید، این امکان وجود دارد که کریستال هایی با شکل، رنگ، اندازه غیرمعمول در خانه به تنهایی رشد دهید.
نباید فراموش کنیم که مواد کریستالی برای ساخت ماشین آلات، ساخت خانه ها، مصارف خانگی مورد نیاز انسان است.
در اعماق زمین سنگهایی به شکل ایده آلی وجود دارد که گویی کسی آنها را صیقل داده، صیقل داده، با کیفیت بالا بریده است.
هر یک از ما با تعجب به دانه های برف بی عیب و نقص، دانه های کوچک شن در ساحل رودخانه نگاه کردیم، سنگ های قیمتی و نیمه قیمتی را تحسین کردیم.
باورش سخت است که این طبیعت، بدون هیچ دخالت انسانی، این مواد کریستالی را ایجاد کرده است.
در روند فعالیت های عملی، دانش آموزان با مطالب نظری، مهارت های فعالیت های تجربی آشنا می شوند، قوانین ایمنی اولیه را مطالعه می کنند.
