0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как вырастить кристалл из медного купороса

Как вырастить кристалл из медного купороса

Кристалл… От самого этого слова веет чем-то загадочным и магическим. Они издавна вызывали восхищение, а часто и преклонение. Многие из них получали собственные имена. Правда, в большинстве своем это были алмазы, рубины, изумруды и другие драгоценные камни природного происхождения. Строгость и симметричность формы, разнообразие цветовой гаммы, игра света на гранях… Можно ли хотя бы частично воспроизвести это великолепное зрелище в обычных условиях? Ответ однозначен — это возможно. Практически из любого водорастворимого, доступного в обыденной жизни кристаллического вещества при желании, определенных знаниях и терпении человек может вырастить кристаллы, которые будут радовать глаз, украшать интерьер и льстить самолюбию их создателя. А ведь для этого необходимо совсем немного:

  • субстрат, из которого будет формироваться кристалл;
  • посуда (желательно, стеклянная), где станет расти будущий «шедевр»
  • вода (лучше, дистиллированная), в которой соль и окажется растворенной;
  • аккуратность, тщательность, терпение.

Прежде, чем вырастить кристалл из медного купороса, надо определиться с исходным материалом. Сахар, имеющийся в любом современном доме, отпадает не только из-за своей неограниченной съедобности (известны случаи экспериментального выращивания кристаллов из сахара учеными-энтузиастами даже в блокадном Ленинграде), но и потому, что кристаллы формируются крайне медленно.

Пожалуй, второе по доступности соединение — поваренная соль (NaCl), дающая полупрозрачные кристаллы почти идеальной кубической формы. Но гораздо быстрее растут кристаллы соединения, известного в обиходе как медный купорос. Да и выглядят они намного изящнее.

Что нужно знать перед началом опыта?

В данной главе будет дано немного теоретических знаний, которые помогут вам в дальнейшем вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях. Прежде всего нужно разобраться в том, какие процессы должны произойти, чтобы опыт увенчался успехом.

Из уроков химии школьникам известно, что многие жидкие и газообразные вещества способны приобретать твердую консистенцию. Это, как правило, происходит в процессе кристаллизации. Но как же быть, если поставлено задание получить твердое вещество из сахара, соли или медного купороса, которые уже являются таковыми? Наука говорит, что это осуществить вполне возможно. Для достижения данной цели необходимо запустить процесс перекристаллизации. То есть результат опыта можно будет считать удачным, если мелкие камни, растворившись в жидкости, тут же преобразуются в такие же твердые сгустки.

Использование поваренной соли (NaCl) в домашних условиях

Желательно брать обычную каменную соль, которую можно купить в любом продовольственном магазине. С добавками (хлорид калия или йод) не подходит.

  • поваренная соль — 0,2 г;
  • дистиллированная вода;
  • стеклянная ёмкость;
  • фильтровальная бумага.

Поваренная соль одинаково хорошо растворяется в тёплой и холодной воде. Проблема с хлоридом натрия в том, что он образует множество мелких кристаллов. Очень сложно вырастить большой экземпляр, так как он состоит из мелких структур, которые легко разрушаются.

Однако они по-своему красивы благодаря уникальной форме каждого кристалла. К тому же их можно окрасить в различные цвета. Для этих целей подходит краска для принтеров или раствор из содержимого фломастеров.

Принцип выращивания такой же, как с медным купоросом.

Подготовительные мероприятия

Медный купорос можно приобрести практически в любом хозяйственном магазине. Он активно применяется в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Однако не следует забывать о том, что это вещество является токсичным. При работе с медным купоросом в домашних условиях обязательно используйте резиновые перчатки и не допускайте его попадания в пищевод и на слизистые оболочки. По окончании работ тщательно мойте руки в проточной воде.

Из медного купороса можно вырастить настоящее чудо, однако в процесе изготовления не забывайте о технике безопасности

Для того чтобы сделать кристалл, вам понадобятся:

  • вода — если есть возможность, используйте дистиллированную или в крайнем случае кипячёную. Сырая вода из-под крана категорически не подходит из-за содержания в ней хлоридов, которые вступят в реакцию с раствором и ухудшат его качество;
  • медный купорос;
  • стакан;
  • проволока;
  • нить из шерсти — проследите, чтобы она была тонкой. Можно использовать длинный волос. Кристаллы сульфата меди прозрачны, и нитка не должна просматриваться сквозь них.

Помещая затравку в ёмкость с раствором, следите, чтобы она не соприкасалась со стенками или дном сосуда. Это может нарушить процесс роста кристалла и его структуру.

Читать еще:  Как выращивать бамбук в домашних?

Фотогалерея: варианты кристаллов, выращенных своими руками

Выращивание кристалла медного купороса Проект выполнил: Дахневского Никиты Ученик 2 «а» класса МБОУ «Лицей № 6 имени М.А.Булатова » Руководитель: Шаталова И.Н.

Содержание Введение Что такое кристалл Необходимые ингредиенты Выращивание затравки Выращивание поликристалла медного купороса Выращивание монокристалла медного купороса Вывод Список используемой литературы

Введение В мире очень много интересного и необычного. Вот, например, кристаллы. Они встречаются в нашей жизни везде, притягивая своей необычностью и загадочностью, вызывая интерес к наблюдению и изучению. Актуальность исследования: Изучить строение кристаллов и удовлетворить интерес: как растут кристаллы. Выращивание кристаллов интересное и увлекательное занятие для юного исследователя, максимально безопасное для того, кто проводит эксперимент дома.

Цель исследования: выращивание кристалла медного купороса. Задачи исследования: с помощью взрослых найти информацию о кристаллах; выбрать вещество, из которого можно вырастить кристаллы; проследить за ростом кристаллов. Методы исследования: эксперимент; наблюдение.

Проблема Говорят, что кристаллы растут. Почему же они могут расти? Ведь это не растение… Мне стало интересно, можно ли выращивать кристаллы и как это сделать. Гипотеза Если я возьму медный купорос, создам необходимые условия, то смогу сам вырастить кристаллы. Так была выбрана тема моего исследования: «Выращивание кристалла медного купороса в домашних условиях».

Что такое кристалл? Медный купорос в природе Слово «кристалл» в переводе с греческого первоначально означало «лёд» , но словом кристалл называют не только кристаллы замерзшей воды. Почти все камни, горные породы состоят из кристаллов. Самые красивые из кристаллов — это драгоценные камни. Кристалл — это твердое состояние вещества . Он имеет определённую форму и определённое количество граней . Частички (атомы) из которых состоит кристалл, в разных веществах выстраиваются и соединяются вместе разными способами. Из-за этого кристаллы могут иметь различные формы и размеры. В домашних условиях можно выращивать кристаллы из различных веществ: пищевой и морской соли, из селитры, питьевой соды, из сахара и медного купороса. Для своего исследования я выбрал медный купорос . Медный купорос применяют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями, болезнями растений, в промышленности — при производстве искусственных волокон, органических красителей. Его можно купить в магазине «Все для сада и огорода». В недрах земли люди порой находят камни, имеющие удивительную форму — иногда кажется, что их кто-то специально выпиливал, затем полировал, чтобы они приобрели именно такую форму. Правильность и совершенство формы этих камней, а также безукоризненная поверхность их граней часто поражают человека своей красотой. Иногда смотря на них, нам трудно поверить, что они образовались сами без участия человека. Именно такие камни с природной, не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются кристаллами. Так что же такое кристаллы?

Затравка Подогреваем дистиллированную воду

Берем медный купорос

Пересыпаем его в емкость. Готовим перенасыщенный раствор.

Добавляем подогретую дистиллированную воду

Получаем раствор медного купороса

Процеживаем его через фильтровальную бумагу в ту емкость, где будем выращивать затравку

Добавляем несколько крупинок медного купороса. Они не должны раствориться

Накрываем крышкой, чтобы не попадала пыль и не испарялась вода

05.11.14 Через одни сутки затравка готова.

05.11.14 Выбираем самые крупные кристаллы. Из которых и будем выращивать кристалл медного купороса.

Делаем заготовку: сквозь картонную крышку привязываем нитку к деревянной палочке 05.11.14

К свободному концу ниточки привязываем самый крупный кристалл из затравки (4 мм.) 05.11.14 05.11.14

05.11.14 На водяной бане делаем перенасыщенный раствор медного купороса

Немного остужаем и помещаем в него затравку на ниточке 05.11.14 5 мм. 06.11.14 За сутки увеличился на 1 см.

06.11.14 Получаем поликристалл медного купороса

За 6 дней вырос до 4 см. 12.11.14 12.11.14

За 2 дня размер не изменился 14.11.14 14.11.14

За 11 дней увеличился на 1см. Общий рост 5 см. 23.11.14 23.11.14

За 39 дней роста вес кристалла составил 135 г. 14.12.12 14.12.12

За 1.5 месяца вырос на 1 см. и 99 граммов 27.01.15 г. 27.01.15 г.

Через 19 дней вырос еще на 44 грамма 15.02.15 г. 15.02.15 г.

А еще через 5 дней увеличился на 76 граммов 20.02.15 г. 20.02.15 г.

20.02.2015 г. Под тяжестью кристалла нитка на которой он держался оборвалась 21.02.2015 г. Привязали шнурок, но сделали слишком слабый раствор и кристалл уменьшился на 38 граммов за 1 день

22.02.2015 г. На следующий день переделали раствор. Он оказался с примесями и кристалл покрылся ржавчиной, но вырос на 153 грамма. 25.02.2015 г. Через 3 дна раствор был переделан. Кристалл очистился, но уменьшился на 11 граммов.

06.05.2015 г. Увеличился на 147 граммов за 74 дня.

12.11.14 Монокристалл медного купороса Из затравки выбираем кристалл правильной формы

Читать еще:  Какие многолетние цветы можно выращивать в горшках на улице?

За 2 дня вырос на 2 мм. 12.11.14 6 мм. 14.11.14 8 мм.

За 9 дней вырос еще на 2 мм. Общий рост 1 см. 23.11.14 23.11.14

За 21 день вырос на 1 см. Общий рост 2 см. 14.12.12 14.12.12

27 января 2015 г. вес 5 граммов ширина 2 см. толщина 1см. Это последний снимок монокристалла, так как при дальнейшем пересаживании была нарушена технология изготовления перенасыщенного раствора (раствор оказался слишком горячим и опущенный в него кристалл растворился.)

Работая над проектом, делая опыты, я пришёл к следующим выводам : • кристалл — это твердое состояние вещества. Он имеет определённую форму, цвет и определённое количество граней; • грани кристалла гладкие и блестящие, а углы между ними прямые, если росту кристалла ничего не мешает, так как примеси в растворе влияют на цвет и форму кристалла; • в домашних условиях можно вырастить кристалл медного купороса. Вывод:

Рецепт перенасыщенного раствора

Для его приготовления понадобится кастрюля, вода, баночка с медным купоросом, емкость, в которой будет осуществляться основная часть опыта (лучше всего для этой цели подойдет сосуд с прозрачными стенками, так как понадобится ежедневно наблюдать за ростом кристалла). Также для осуществления поставленной задачи пригодится лист бумаги, спичка и нитка (лучше всего, если она будет не ворсистой, а, например, шелковой или сделанной из подобного материала).

Итак, приступаем к первому этапу изготовления кристалла из медного купороса в домашних условиях. Кастрюлю с водой необходимо поставить на медленный огонь. Когда жидкость уже достаточно нагреется, но, еще не успеет закипеть, в нее нужно насыпать несколько столовых ложек медного купороса. Воду следует помешивать до полного растворения синего вещества.

Кое-что о жидких кристаллах

Жидкие кристаллы — это вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной).

Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Напротив, при достаточно низких температурах они замерзают, превращаясь в твёрдые тела.

Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Их свойствами можно управлять, подвергая действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров.

Итак, процесс выращивание кристаллов в домашних условиях разделим на основные этапы:

  1. Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогтерть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль до тех пор, пока будете уверены, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!). Рекомендую использовать дистиллированную воду (т.е. не содержащую примесей других солей)
  2. Насыщенный раствор перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе следите, чтобы раствор не особо остывал.
  3. Привяжите на нитку кристаллик соли, нитку привяжите например к спичке и положите спичку на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор (этап 3). Кристаллик опустите в насыщенные раствор.
  4. Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
  5. Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.

Важно:

  • кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
  • не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
  • следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор

Выращивание больших монокристаллов медного купороса

Выращивать кристаллы – не пустая забава. Кристаллизация – очень распространенный в химии процесс, редко какое производство без него обходиться. Конечно, на заводе выращивают кристаллы не ради красоты. Там задача совсем иная. Но если заодно получается красиво, разве это плохо? Например, искусственные ярко-красные рубины выращивают не только для украшений в наручных часах, они играют роль опоры для вращающихся деталей. Теперь научились выращивать и самые твердые на свете кристаллы – синтетические алмазы.

Выращивание кристаллов поистине удивительное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и дешевое, и, что немаловажно, максимально безопасно с точки зрения техники безопасности.

Современная литература по демонстрационному эксперименту, как правило, не всегда указывает на детали в методике по выращиванию кристаллов. Ниже мы излагаем методику по выращиванию кристаллов, которой мы пользовались в ходе нашей работы.

Этот график показывает растворимость некоторых солей в воде. Как показывает практика, наиболее распространёнными среди них являются: хлорид натрия NaCl, медный купорос CuSO4·5H2O, квасцы (алюмокалиевые KAl(SO4)2·12H2O, хромокалиевые KCr(SO4)2·12H2O).

Читать еще:  Какие фрукты можно выращивать в домашних условиях?

Как правило, при выборе материала важны следующие факты:

— доступность и дешевизна;
— вещество должно быть стабильным (в частности, к повышению температуры) и химически чистым;
— способность вещества растворяться в доступном растворителе;
— должен быть известен характер растворения вещества (иногда приходится наблюдать экзо- или эндотермическое растворение);
— вещество не должно вступать в химическую реакцию со средой (здесь имеется ввиду и воздух) и растворителем или давать с ним устойчивую систему, несклонную к кристаллизации (попытки кристаллизовать гидроксиды щелочных металлов, сахарные сиропы к успеху не приведут);
— образующиеся кристаллы должны быть стабильны (на воздухе кристаллы хромокалиевых квасцов, тиосульфата и сульфита натрия выветриваются: теряют кристаллизационную воду, превращаясь в порошок);

Требуемое оборудование:
— химическая посуда (литровые и трехлитровые банки)
— водяная баня (я использовала кастрюлю)
— сосуд для кипячения (трехлитровая банка)
— дистиллированная вода
— леска
— фильтровальная бумага
— дополнительные мелочи, которые требуются при выполнении (воронки, ложка)

Монокристалл медного купороса – это призма, в сечении которой лежит ромб. Основой его выращивания, как пишет любая литература, является насыщенный раствор соли. Однако здесь есть свои нюансы, которые следует оговорить.

Авторы многих книг по выращиванию кристаллов свои методики основывают на следующем:
— приготовлении пересыщенных растворов (самая распространённая) с дальнейшей кристаллизацией в открытом (закрытом: термостат) сосуде;
— испарении насыщенного раствора открытым (закрытым: эксикатор) способом

Мы использовали первый “открытый” вариант.

В данной методике выращивания кристаллов можно выделить несколько подпунктов.

Приготовление маточного раствора

Самое важное: для выращивания кристаллов используют только свежеприготовленные растворы.

Для приготовления маточного раствора мы использовали дистиллированную воду, хорошо вымытую трехлитровую банку. В неё наливали дистиллированную воду, ставили на водную баню и добавляли медный купорос. Когда температура раствора достигнет 85 C и раствор “насытится”, купорос будет оставаться на дне, тогда я перестаю добавлять его. Потом я фильтрую раствор через фильтровальную бумагу в заранее подготовленную чистую литровую банку и оставляю на сутки при комнатной температуре.

На следующий день осматриваем раствор. На дне должен оставаться избыток кристаллов.

Получение кристалла затравки

Раствор аккуратно сливаем в другую банку, а из оставшихся на дне банки кристаллов выбираем подходящие по форме кристаллики.

Потом мы растворяем половину выпавших в осадок кристаллов, затем ставим банку с раствором при комнатной температуре и через 5-10 минут опускаем туда кристаллик-затравку, подвязанный на леске. Спустя сутки, вновь осматривают раствор, стараясь не колыхать стакан, чтобы не вызвать незапланированную кристаллизацию. Если образовалось множество мелких сросшихся бесформенных кристалликов, как после резкого охлаждения, тогда нужно уменьшить количество соли и повторить описанную стадию.

Затравка является исходным кирпичиком для получения монокристалла.

Выращивание монокристалла

Снова готовим насыщенный раствор на основе исходного маточного. Для этого готовый раствор ставим на водяную баню и нагреваем. Чем меньше мы добавим на этом этапе, тем лучше (можно просто нагреть насыщенный раствор, без добавления медного купороса). Греем и перемешиваем. Как только раствор нагрелся, вынимаем банку и снова фильтруем раствор в заранее приготовленную банку. Банку с раствором ставим на выбранное место, и даем 10-20 минут постоять, чтобы жидкость немного успокоилась. Наш раствор не пересыщенный, поэтому “лишние градусы” могут вызвать растворение затравки, что нам не нужно.

Далее следует сказать, что можно вырастить кристалл и без нити. Всё, что для этого требуется – стакан с плоским дном, так как для этой цели затравку аккуратно укладывают на середину дна. Здесь рост кристалла будет ограничен стенками стакана, и преимущественно он будет расти в стороны.

Далее мы следим за ростом кристалла каждый день, ни в коем случае не сотрясая раствор, иначе эта встряска породит в системе мгновенную кристаллизацию. Так многие авторы советую доливать раствор в систему по мере его испарения. Это очень сложная операция, поскольку возникшая сильная диффузия также может вызвать сбои в росте кристалла. Вначале мы увидели, как система “обживает” затравку, как они подстраиваются друг под друга. В итоге мы получили правильный монокристалл.

У кристаллов есть своя особенность, они должны быть гладкими и прозрачными. Однако, при частом прикасании к кристаллу, хранении на открытом воздухе, на свету, мы наблюдаем его помутнение: кристалл выветривается, т.е. теряет входящую в его состав воду. Поэтому хранить кристаллы следует в герметичных пакетах или баночках в холодильнике.

Как вырастить кристалл из медного купороса в домашних условиях (видео)

Выращивание кристаллов медного купороса – занятие долгое, оно требует внимания и терпения. Однако полученный результат обязательно вас порадует. Поделитесь с нами в комментариях вашим опытом. Удачи вам!

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector