Вирощування кристалів з розчину мідного купоросу в домашніх умовах », соціальна мережа
1. Загальні відомості на тему: «Кристалогідрати, їх будова, приклади та застосування в житті».
Дослідити, насправді, можна абсолютно все, що нас оточує, але кожного привертає своя сфера для досліджень. Проекти складаються з абсолютно різним темам і напрямам, але я вибрала, на мій погляд, одна з найцікавіших - хімію.
У цьому напрямку можна розглядати багато чого, адже хімія - одна з найважливіших і великих областей природознавства, наука про речовинах, їх склад і будову, їх властивості, що залежать від складу і будови, їх перетворення, які ведуть до зміни складу - хімічних реакціях, а також про закони і закономірності, яким ці перетворення підкоряються. Оскільки всі речовини складаються з атомів, які завдяки хімічним зв'язкам здатні формувати молекули, то хімія займається перш за все розглядом перерахованих вище завдань на атомно-молекулярному рівні, т. Е. На рівні хімічних елементів і їх з'єднань. Вона поділяється на два розділи (за ознакою досліджуваних речовин): органічна і неорганічна.
Органічна хімія вивчає сполуки вуглецю, їх структуру, властивості і методи синтезу. А неорганічна хімія вивчає будову, реакційну здатність і властивості всіх хімічних елементів і їх неорганічних сполук. У кожному з цих розділів є багато цікавих і красивих реакцій, які можуть привернути увагу абсолютно кожного як дитину, так і дорослого.
Але я вибрала неорганічну хімію, а саме процес вирощування кристаллогидратов в домашніх умовах. Але перш ніж почати діяти, треба розібратися в тому, що ж це таке - кристалогідрати.
1.2. Що таке кристалогідрати?
Кристалогідрати - кристали, що містять молекули води і утворюються, якщо в кристалічній решітці катіони утворюють більш міцний зв'язок з молекулами води, ніж зв'язок між катіонами і аніонами в кристалі безводної солі.
Слово "крісталлос" у древніх греків означало лід. Так само називався і водяний-прозорий кварц (гірський кришталь), помилково вважався тоді "скам'янілим льодом". Згодом цей термін був поширений на всі кристалічні тіла.
Кристалами зазвичай називають тверді тіла, які утворюються в природних або лабораторних умовах і мають вид багатогранників, які нагадують найсуворіші геометричні побудови. Поверхня таких фігур обмежена досконалими площинами - гранями, пересічними за прямими лініями ребер. Точки перетину ребер утворюють вершини. Дане визначення не можна назвати правильним і воно вимагає ряд істотних поправок, тому що охоплює не всі кристалічні освіти.
Виходить, що кристалогідрати - це ті самі кристали, що з давніх-давен привертають увагу людей до себе, адже вони красиві, яскраві і нерідко з неймовірно красивими переливами. Їх можна розділити за зовнішніми ознаками на два основних види:
1. Ідеальні кристали. Кристали, що мають ідеально рівні грані і повну симетрію. Для освіти добре огранених кристалів необхідно, щоб ніщо не заважало їм вільно і всебічно розвиватися, не тіснило б їх і не перешкоджало їх росту.
2. Реальні кристали. Кристали, які з тих чи інших причин виросли не особливо рівними, гладкими і складовими ідеальну фігуру (куб, прямокутник, ромб, коло), а мають якісь вади, які навіть надають їм більш красивий вигляд. Найчастіше вони набувають таку форму через певні умов навколишнього середовища.
Іноді, приходячи в ювелірний магазин, ми чуємо таке слово, як «самоцвіт». Що ж це таке?
Карат - одиниця маси, існуюча в торгівлі дорогоцінними каменями і в ювелірній справі з античних часів. Не виключено, що саме слово "карат" походить від місцевої назви (kuara) африканського коралового дерева, насіння якого використовувалися для зважування золотого піску, але більш імовірно, що воно бере початок від грецького назви (keration) широко поширеного в Середземномор'ї ріжкового дерева, плоди якого спочатку служили "гирьками" при зважуванні дорогоцінних каменів (маса однієї такої гирьки в середньому приблизно дорівнює карату).
В ряду фізичних властивостей дорогоцінних каменів оптичні властивості відіграють чільну роль, визначаючи їх колір і блиск, блиск ( "вогонь") і люмінесценцію, астеризм, ірізацию та інші світлові ефекти. При випробуванні та ідентифікації дорогоцінних каменів також все більше місце відводиться оптичних явищ.
Легше зрозуміти, що це таке, якщо будуть приведені так звані «приклади з життя». Де ж ми зустрічаємо в житті кристалогідрати?
По-перше, це відомий абсолютно всім алмаз - найтвердіший серед мінералів, але в той же час і самий крихкий, що володіє високою теплопровідністю. Насправді це рідкісний, але широко поширений кристал.
Сапфір - мінерал, вихідним матеріалом для якого є корунд (Al 2 O 3). Має красиву забарвлення від темно-синього до світло-блакитного. Колір залежить від домішки заліза або титану.
Рубін - мінерал червоного спектра, так як має багато відтінки червоного, починаючи з фіолетово-червоного і закінчуючи криваво-червоним. Колір залежить від домішки хрому.
Аметист - синя. синювато-рожева або червоно-фіолетовий різновид кварцу. Вихідним матеріалом є кремнезем. Колір виходить за рахунок домішок заліза. У мене вдома є зовсім невеликий аметист. У житті він виглядає так само прекрасно, як і на картинках.
Уваровит - мінерал, кальцієво-хромовий силікат, різновид граната смарагдово-зеленого кольору. Названий на честь одного з президентів української академії наук графа С. С. Уварова. Формула речовини: Ca 3 Cr 2 (SiO 4) 3.
Можна написати мало не цілий список кристалів, але зупинимося на цих прикладах.
1.4. Застосування в життя.
Насправді в житті кристали застосовують дуже широко, але я приведу лише кілька загальних і кілька конкретних прикладів, що ілюструють це.
Застосування кристалів в науці і техніці такі численні і різноманітні, що їх важко перерахувати. Найтвердіший і найрідкісніший з природних мінералів - алмаз. Сьогодні алмаз в першу чергу камінь-працівник, а не камінь-прикраса. Завдяки своїй винятковій твердості алмаз грає величезну роль в техніці. Алмазними пилами розпилюють камені. Алмазна пила - це великий (до 2-х метрів в діаметрі), що обертається сталевий диск, на краях якого зроблені надрізи або зарубки. Дрібний порошок алмазу, змішаний з яким-небудь клейкою речовиною, втирають в ці надрізи. Такий диск, обертаючись з великою швидкістю, швидко розпилює будь-який камінь. Колосальне значення має алмаз при бурінні гірських порід, в гірських роботах. У граверних інструментах, ділильних машинах, апаратах для випробування твердості, свердла для каменю і металу вставлені алмазні вістря. Алмазним порошком шліфують і полірують тверді камені, загартовану сталь, тверді й надтверді сплави. Сам алмаз можна різати, шліфувати і гравірувати теж тільки алмазом. Найбільш відповідальні деталі двигунів в автомобільному та авіаційному виробництві обробляють алмазними різцями і свердлами.
Рубін і сапфір відносяться до найкрасивіших і найдорожчим з дорогоцінних каменів. У всіх цих каменів є й інші якості, більш скромні, але корисні. Криваво-червоний рубін і блакитному-синій сапфір - це рідні брати, це взагалі один і той же мінерал - корунд, окис алюмінію А1 2 О 3. Різниця в кольорі виникла через дуже малих домішок в окису алюмінію: незначна добавка хрому перетворює безбарвний корунд в криваво-червоний рубін, окис титану - в сапфір. Є корунд і інших кольорів. Є у них ще зовсім скромний, непоказний брат: бурий, непрозорий, невеликий корунд - наждак, яким чистять метал, з якого роблять наждачний шкірку. Корунд з усіма його різновидами - це один із самих твердих каменів на Землі, самий твердий після алмазу. Корундом можна свердлити, шліфувати, полірувати, точити камінь і метал. З корунду і наждаку роблять точильні круги і бруски, шліфувальні порошки.
Вся годинна промисловість працює на штучних рубінах. На напівпровідникових заводах найтонші схеми малюють рубіновими голками. У текстильної та хімічної промисловості рубінові нітеводітелі витягають нитки зі штучних волокон, з капрону, з нейлону.
Нове життя рубіна - це лазер або, як його називають в науці, оптичний квантовий генератор (ОКГ), чудовий прилад наших днів. У 1960 р. був створений перший лазер на рубін. Виявилося, що кристал рубіна посилює світло. Лазер світить яскравіше тисячі сонць. Потужний промінь лазера величезний потужністю. Він легко пропалює листовий метал, зварює металеві дроти, пропалює металеві труби, свердлить найтонші отвори в твердих сплавах, алмазі. Ці функції виконує твердий лазер, де використовується рубін, гранат з неодітом. В очній хірургії застосовується найчастіше неодіновие лазери і лазери на рубіні. У наземних системах ближнього радіусу дії часто використовуються інжекційні лазери на арсеніді галію.
З'явилися і нові лазерні кристали: флюорит, гранати, арсенід галію та ін.
Сапфір прозорий, тому з нього роблять пластини для оптичних приладів.
Основна маса кристалів сапфіра йде в напівпровідникову промисловість.
Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон - все це різновиди кварцу. Дрібні зернятка кварцу утворюють пісок. А найкрасивіша, сама чудова різновид кварцу - це і є гірський кришталь, т. Е. Прозорі кристали кварцу. Тому з прозорого кварцу роблять лінзи, призми та ін. Деталі оптичних приладів. Особливо дивовижні електричні властивості кварцу. Якщо стискати або розтягувати кристал кварцу, на його гранях виникають електричні заряди. Це - п'єзоелектричний ефект в кристалах. У наші дні в якості пьезоелектріков використовують не тільки кварц, але і багато інших, в основному штучно синтезовані речовини: сінетову сіль, титанат барію, Дигідрофосфат калію і амонію і багато інших.
П'єзоелектричні кристали широко застосовуються для відтворення, запису і передачі звуку.
Існують і п'єзоелектричні методи вимірювання тиску крові в кровоносних судинах людини і тиску соків в стеблах і стовбурах рослин. Пьезоелектропластінкамі вимірюють, наприклад, тиск в стволі артилерійської гармати при пострілі, тиск в момент вибуху бомби, миттєві тиску в циліндрах двигунів під час вибуху в них гарячих газів.
Електрооптична промисловість - це промисловість кристалів, які не мають центру симетрії. Ця промисловість дуже велика і різноманітна, на її заводах вирощують і обробляють сотні найменувань кристалів для застосування в оптиці, акустиці, радіоелектроніці, в лазерній техніці.
У техніці також знайшов своє застосування полікристалічний матеріал поляроїд.
Поляроїд - це тонка прозора плівка, суцільно заповнена крихітними прозорими голчастими кристалами речовини, двупреломляющих і поляризующего світло. Всі кристали розташовані паралельно один одному, тому всі вони однаково поляризують світло, що проходить через плівку.
Поляроїдні плівки застосовуються в поляроїдних окулярах. Поляроїди гасять відблиски відбитого світла, пропускаючи весь інший світ. Вони незамінні для полярників, яким постійно доводиться дивитися на сліпуче відображення сонячних променів від заледенілого снігового поля.
Поляроїдні скла допоможуть запобігти зіткнення зустрічних автомобілів, які дуже часто трапляються через те, що вогні зустрічної машини засліплюють шофера, і він не бачить цієї машини. Якщо ж вітрове скло автомобілів і скла автомобільних ліхтарів зробити з поляроїда, причому повернути обидва поляроїда так, щоб їх оптичні осі були зміщені, то вітрове скло не пропустить світла ліхтарів зустрічного автомобіля, "погасить його".
Кристали зіграли важливу роль у багатьох технічні новинки 20 в. Деякі кристали генерують електричний заряд при деформації. Першим їх значним застосуванням було виготовлення генераторів радіочастоти зі стабілізацією кварцовими кристалами. Змусивши кварцову пластинку вібрувати в електричному полі радіочастотного коливального контуру, можна тим самим стабілізувати частоту прийому.
Напівпровідникові прилади, революціонізувати електроніку, виготовляються з кристалічних речовин, головним чином кремнію і германію. При цьому важливу роль відіграють легирующие домішки, які вводяться в кристалічну решітку. Напівпровідникові діоди використовуються в комп'ютерах і системах зв'язку, транзистори замінили електронні лампи в радіотехніці, а сонячні батареї, що поміщаються на зовнішній поверхні космічних літальних апаратів, перетворять сонячну енергію в електричну. Кристали використовуються також в деяких Мазер для посилення хвиль НВЧ - діапазону і в лазерах для посилення світлових хвиль. Кристали, що володіють п'єзоелектричними властивостями, застосовуються в радіоприймачах і радіопередавачах, в голівках звукознімачів і в гідролокатора. Деякі кристали модулюють світлові пучки, а інші генерують світло під дією прикладеної напруги. Перелік видів застосування кристалів вже досить довгий і безперервно зростає.
2. Хімічний дослід: «Вирощування кристала з розчину мідного купоросу в домашніх умовах».
2.1. Невеликі відомості по вирощуванню кристалів в домашніх умовах.
Природа сама подбала про те, щоб мінерали росли в певному середовищі, набували певну форму, тому в домашніх умовах можна практично без особливих зусиль виростити кристал з розчину мідного купоросу. Але, на жаль, цей процес досить-таки тривалий. Тому ми і беремо мідний купорос, так як з нього у нас вийде швидше і менш проблематично зробити кристаллогидрат.
2.2. Нам знадобиться.
Для вирощування нам знадобиться:
1. Стакан або банку. Я буду брати банку, тому що вона за обсягами більше, ніж склянку, тому я можу отримати кристал більший.
2. Тарілка або блюдце.
3. Мідний купорос (Сульфат міді - CuSO 4 (порошкоподібний)).
4. Вода. Краще брати дистильовану воду, яку можна взяти в будь-якому магазині автозапчастин.
5. Нитка. на якій буде рости наш кристал.
6. Рукавички. Так як не можна допускати потрапляння розчину на руки. Так само розчин не можна пити.
7. Олівець. на який ми прив'яжемо нитку, так як не можна, щоб кристал стосувався стінок або дна нашої тари.
8. Аркуш паперу. яким ми прикриємо зверху конструкцію, щоб туди не потрапляв пил і бруд.
9. Чи хустка марля для фільтрування розчину.
І тепер ми можемо приступати до самого вирощування кристала.
2.3. Перший етап вирощування кристала.
C початку готуємо розчин. Наливаємо в банку або склянку приблизно 200 мл дистильованої води, але якщо не маємо її, то проціджуємо воду з-під крана через фільтр або додаємо кип'ячену. Я буду брати дистильовану воду, куплену в магазині, де можна взяти все для автомобілів.
Починаємо додавати мідний купорос. Насипаємо столову ложку, розмішуємо. Купорос дуже швидко розчиниться. Додаємо ще ложку, знову розмішуємо. Робимо так до тих пір, поки сіль не почне осідати на дні. Так ми готуємо первинний розчин, який буде основою нашого кристала.
Наступною справою відфільтровує розчин через хустинку або марлю. Я буду фільтрувати через хустку. І залишаємо на добу (може менше) де-небудь, де в розчин не впаде бруд і пил. Щоб уникнути цього накриваємо наш розчин чимось і ставимо подалі від членів сім'ї. Через добу можна вже приступити до другого етапу нашого вирощування.
2.4. Другий етап вирощування кристала.
Я беру свою баночку і розглядаю її: на дні стали утворюватися кристали, причому всі вони різної форми. Деякі кристали невеликі, але розташовані скупченнями, інші ж (ромбоподібні) більші і знаходяться окремо, саме вони нам і потрібні. Вибираємо ці кристали (зливаємо розчин в іншу банку і відколупували масу, що утворилася на дні).
Акуратно беремо найбільший з одиночних кристалів і прив'язуємо на ниточку, яку прив'язуємо на олівець (так, щоб при опусканні в баночку наш кристал не торкався дня і стінок). Накриваємо листом паперу (захист від пилу) і переносимо в темне місце, захищене від протягів (вирощування кристалів вимагає особливих умов). А тепер ми залишаємо наш майбутній кристалик на кілька тижнів в темному місці.
2.5. Важливо пам'ятати!
Ні в якому разі не можна забувати, що:
А) Кристал можна виймати для того, щоб просто помилуватися їм, адже це буде заважати його росту. Будемо милуватися, коли виростимо його і поставимо на полицю.
Б) Обов'язково оновлювати розчин, адже він трохи випаровується, від чого стає менш насиченим. Це теж погано для вирощування кристала.
В) Добре закривати його, щоб пил і сміття не потрапляли.
Г) Чи не трясти посуд і не хитати її.
2.6 Заключний етап вирощування кристала.
Через місяць наш кристал уже вийшов оптимального розміру і тепер виглядає чудово. Закінчимо наш досвід тим, що дістанемо його з тари, промиємо її, покриємо кристал безбарвним лаком з метою збереження його.
Вирощування кристалів не просто красивий хімічний дослід, а ціле мистецтво, тому не варто засмучуватися, якщо з першого разу не вийшло. Для новачків є спеціальні набори для вирощування. Головне - це завзятість, трішки бажання, старанність, акуратність і зовсім небагато відповідність схемі вирощування, тоді точно все вийде.
Весь матеріал по Кристалогідрат узятий з «Вікіпедії» і спостережень з власних дослідів.