ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИКак растут кристаллы | Образовательная социальная сеть
Слайд 1
Как растут кристаллы Проект выполнен учениками 3-го класса Брух Полиной, Корженковой Аленой , Адамовой Анастасией СП «Нагорное» ГБОУ Школа № 626 им. Н.И. Сац Руководитель: Абашкина Н.П .Слайд 2
В период, когда мы исследовали водопроводную воду оказалось, что она содержит растворенные в ней соли. Кристаллы этих солей мы наблюдали под микроскопом. Нам стало интересно – как же образуются кристаллы? Появилась идея : попытаться вырастить кристаллы. Практическая значимость проекта – выполнение данной исследовательской работы способствовало развитию самостоятельности , познавательной активности, умению работать в группе, согласовывать свои действия с действиями других участников эксперимента Цель: провести исследование по выращиванию кристаллов в школьной лаборатории из поваренной пищевой соли и медного купороса Объект исследования — кристаллы Предмет исследования – процесс кристаллизации. Задачи: 1. Найти в литературе или других источниках информацию о кристаллах. Определить методику выращивания кристаллов. 3. Выполнить опытно-экспериментальную работу. 4. На основании наблюдений за ростом кристаллов сделать вывод и подготовить отчет в виде презентации. Гипотеза- мы предположили, что кристаллы можно вырастить за 1-2 дня.
Слайд 3
Изучение литературных источников позволило нам ответить на некоторые вопросы: что такое кристаллы, как они растут в природе, как их выращивают в промышленности и наконец, как их можно вырастить в лабораторных условиях. Затем мы приступили к работе по следующему плану: 1. Познакомились с правилами безопасной работы в кабинете химии. 2. Познакомились с оборудованием, которое будем использовать в работе ( колбы стеклянные, воронки, фильтры бумажные, фарфоровые ступки для измельчения твердых веществ, шпатели) 3. Осуществили тренировочное задание по фильтрованию порции каменной соли 4. Приступили к основному эксперименту по выращиванию кристаллов поваренной соли и медного купороса
Слайд 4
Опыт 1. Небольшую порцию медного купороса поместили в колбу и растворили в произвольном количестве воды. Вода приобрела голубой цвет. Добавляли соль до тех пор, пока она не перестала растворяться. Оставили на 5 дней. Кристаллы образовались мелкие и грязные. Стало понятно, что раствор соли надо очистить с помощью фильтрования.
Слайд 5
Опыт 2. Для второго опыта подготовили колбу и стеклянную воронку с фильтром. Кроме того ,порцию медного купороса предварительно измельчили в ступке и поместили в колбу. При этом залили горячей водой и стали добавлять медный купорос , пока он не перестал растворяться. Образовался насыщенный раствор. Горячий раствор пропустили через фильтр. Профильтрованный раствор оставили на 5 дней. Образовались довольно крупные кристаллы на дне колбы, которые в дальнейшем мы использовали для затравки
Слайд 6
Опыт 3. Через 5 дней мы увидели кристаллы на дне стакана. Выбрали самые крупные и красивые кристаллы, привязали к ним тонкую нить и поместили в подвешенном состоянии в новый насыщенный раствор медного купороса. Поняли, что за 2дня большой и красивый кристалл не вырастет. Еще через 5 дней наблюдали рост кристаллов! Они увеличились!
Слайд 7
Опыт 4. Аналогично готовили раствор поваренной соли и выращивали кристаллы на фигурах из проволоки
Слайд 8
Опыт 5. Продолжаем растить кристаллы, добавляя всякий раз насыщенный раствор медного купороса. И вот что у нас получилось !
Слайд 9
Заключение и выводы . Выращивание кристаллов – очень интересный и увлекательный процесс. К сожалению, в данном процессе присутствует элемент случайности. Вроде и раствор насыщенный, и охлаждается медленно, а кристалл не образовывается, или готовишь новый раствор для бóльшего роста кристалла, а утром видишь, что кристалл не только не стал больше, но и совсем растворился … Тем не менее, можно выделить определенные условия роста кристаллов. Ч ем насыщеннее раствор, тем быстрее вероятность образования кристалла. Чем лучше отфильтрован раствор, тем больше вероятность образования монокристалла. Если раствор охлаждать недостаточно медленно, то это, с большой долей вероятности, приведет к образованию друзы (сростка кристаллов), т.к. его молекулы не успеют построить правильный кристалл. А при слишком резком охлаждении образуется аморфное (стеклообразное) состояние вещества. Чтобы вырастить красивый правильный кристалл необходимо 2 и больше месяцев. А в природе кристаллы могут расти сотни тысяч лет.
Как растут кристаллы.
ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ
В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
Кристалл ,как загадочная и прекрасная часть природы, издревле привлекал внимание людей.
Кристалл обычно служит символом неживой природы. Однако грань между живым и неживым установить очень трудно, и понятие «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими.
Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями.
Позднее, когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения. Все драгоценные природные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов.
Наиболее известные примеры кристаллов: лед, алмаз, кварц, каменная соль. Большинство твердых тел не обладает характерной для кристаллов правильной геометрической формой многогранника с плоскими гранями и острыми ребрами. Слово «кристалл» происходит от греческого – «лед».
Природа кристаллов
Кристаллические вещества – это твердые тела, в которых частицы ( атомы, молекулы и ионы) периодически правильно повторяются в трех измерениях, образуя бесконечную структуру. Частицы, расположенные в пространстве в определенном порядке, образуют кристаллическую решетку.
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА – это регулярное расположение в пространстве атомов, определяющее специфику состояния вещества, называемого твердым телом.
Симметрия и порядок – вот отличительные характеристики кристаллов. Симметричными называют тела, состоящие из равных, одинаковых частей, которые могут быть совмещены друг с другом. Существует много различных элементов симметрии : плоскость , ось, центр симметрии, трансляция и другие.
Все кристаллы симметричны. Это значит , что в них можно найти различные элементы симметрии. Элементы симметрии могут сочетаться друг с другом только по строгим математическим законам. Всего таких сочетаний для кристаллических структур может быть 230. Их называют «Федоровскими пространственными группами» в честь кристаллографа Федорова, который одновременно с немецким математиком Шенфлисом в конце XIX в. вывел эти законы.
В кристаллической решетке можно выделить наименьший параллелепипед, при перемещении ( трансляции ) которого в трех измерениях получится весь кристалл. Такая структурная единица называется элементарной ячейкой. Всего существует 14 элементарных трехмерных геометрических ячеек, или решеток, названных по имени французского ученого, установившего их, Бравэ.
По типам химической связи кристаллы подразделяются на ионные (обычная поваренная соль ), ковалентные кристаллы (алмаз, кремний), металлические, молекулярные кристаллы ( нафталин ). Разный тип связи в кристаллах приводит к различиям в свойствах твердых веществ.
Как растут кристаллы.
Кристалл – это твердое вещество, имеющие естественную форму многогранника. Химические связи кристаллов очень упорядочены и симметричны. Кристаллы бывают различных форм. Крупные одиночные кристаллы, имеющие свою правильную форму, в природе встречаются очень редко. Но такой кристалл можно вырастить в искусственных условиях. Кристаллизация может происходить из раствора, расплава, а также из газообразного состояния вещества. Рассмотрим кристаллизацию из раствора.
В данном объёме той или иной жидкости при постоянной температуре и давлении может раствориться не больше определённого количества того или иного кристаллического вещества. Полученный при этом раствор называют насыщенным.Кристалл, помещённый в насыщенный раствор, не будет ни расти, ни растворяться в нём. Если повысить температуру жидкости, то растворимость её
повышается, поэтому имеющееся количество растворённого вещества уже не будет насыщать раствор. Кристалл, помещённый в ненасыщенный раствор, начнёт
в нём растворяться. Если насыщенный раствор охладить, он станет пересыщенным. Пересыщенные растворы могут сохраняться в замкнутых сосудах долгое время, не кристаллизуясь. Однако достаточно попасть в раствор
малейшей частицы кристалла, как раствор немедленно начнёт кристаллизоваться. Таким образом, пересыщение раствора является необходимым, но достаточным условием для кристаллизации. Чтобы кристаллизация началась,
Похожие статьи:
Как растут кристаллы?
| Научно-практическая конференция младших школьников Секция: «Окружающий мир» Как растут кристаллы? Келеменян Захар Александрович ученик 3 «А» класса, БОУ СОШ №2 Динского района, ст. Динской Руководитель: Бояркина Ю.В. учитель начальных классов ст. Динская 2014 |
Оглавление
Введение………………………………………………………………………..6-7
Основная часть………………………………………………………………8-14
Глава 1……………………………………………………………………………8
Теория кристаллов. Что такое кристалл?……………………………….8
Происхождение слова «кристалл»………………………….……………9
Глава 2………………………………………………………………………….10
Образование кристаллов в природе…………………………………10-11
Выращивание кристаллов в природе………………………….……11-12
Выращивание кристаллов в домашних условиях…………………….12
2.3.1. Приготовление раствора…………………………………………..12
2.3.2. Фильтрация раствора……………………………………………12
2.3.3. Выращивание крупных одиночных кристаллов……………12-13
2.3.4. Выращивание сростков кристаллов (друз)……………………13
Глава 3………………………………………………………………………….14
3.1. Мои опыты…………………………………………………………………14
Заключение …………………………………………………………………15-16
Список литературы…………………………………………………………..17
Приложение…………………………………………………………………17-31
Приложения I. Фотографии опыта
Краткая аннотация
В работе рассказывается о рождении кристалла, об образовании кристалла в природе, о выращивании кристаллов в промышленности.
В заключении научного проекта, автор предложил несколько методов по выращиванию кристаллов в домашних условиях.
Были проведены опыты, с целью пронаблюдать и доказать, что кристаллы в домашних условиях, действительно «растут».
Данная работа может быть использована при подготовке к урокам окружающего мира.
Аннотация
Тема: « Как растут кристаллы»
Цель проекта:
провести исследование по выращиванию кристаллов
Из книг мы узнали, что кристаллы получают в лаборатории, но встречаются они и в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Не каждый ребенок знает о том, что за этой красотой скрываются кристаллы. Снежинки — это кристаллы льда, точнее — сростки простых кристаллов льда — иголочек и пластинок. Формы кристаллов льда, снега и инея удивительно красивы. Они меняются от шипов инея, до похожих на папоротник кристаллов льда и снега.
Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. Через 5-10 лет образуется жемчуг. Кристаллами также являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. Они широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике.
Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов — увлекательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое для большинства юных химиков, максимально безопасное; объясняется интересом образования различных по форме и цвету кристаллов в любое время года.
Новизна исследования заключается в представлении выработанных рекомендаций юным исследователям по выращиванию кристаллов в домашних условиях, которые способствуют повышению интереса, активности и самостоятельности в опытно-экспериментальной деятельности, а также познания мира младшими школьниками.
Большинство окружающих нас твердых тел представляют собой вещества в кристаллическом состоянии. К ним относятся строительные материалы: различные марки стали, всевозможные металлические сплавы, минералы и т. д. Специальная область физики – физика твердого тела – занимается изучением строения и свойств твердых тел. Эта область физики является ведущей во всех физических исследованиях. Она составляет фундамент современной техники. Все большее применение в технике находят кристаллы.
Возможно, вы считаете, что кристалл – это редкий и красивый минерал или драгоценный камень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара – тоже кристалл! Множество самых обычных веществ вокруг нас представляют из себя кристаллы.
Многие видные ученые, внесшие большой вклад в развитие химии, минералогии, других наук, начинали свои первые опыты именно с выращивания кристаллов. Помимо чисто внешних эффектов, эти опыты заставляют задумываться над тем, как устроены кристаллы и как они образуются, почему разные вещества дают кристаллы разной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов, что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми. Провести такой опыт – самому вырастить кристалл, решил и я.
В 2003 году ученые выдвинули гипотезу, что Вселенная представляет собой двенадцатигранник. То есть действительно, она грубо может быть представлена в форме кристалла. Причем, такая структура может порождать бесконечное множество пространств, которые будут одновременно и отражением самих себя и обладать некоторыми новыми признаками, появившимися в результате эволюции.
Я провёл опыты, которые в действительности мне доказали, что кристаллы можно вырастить в домашних условиях. Предлагаю и Вам поближе познакомиться с удивительным и прекрасным миром кристаллов. Каждый кристалл имеет собственную жизнь и душу.
Сумеет ли человечество познать её? Может это удастся Вам…
Введение
Почти весь мир кристалличен.
В мире царит кристалл и его твёрдые прямолинейные законы
А.Е.Ферсман
Мы живём в мире, в котором большая часть веществ находится в твёрдом состоянии. Мы пользуемся различными механизмами, инструментами, приборами. Живём в домах и квартирах. Имеем мебель, бытовые приборы, современнейшие средства связи: телевидение, радио, компьютеры и т. д. А ведь все это твёрдые тела. С физической точки зрения, человек – твёрдое тело. Так что же такое твёрдые тела?
В отличие от жидкостей, твёрдые тела сохраняют не только объём, но и форму, т. к. положение в пространстве частиц, составляющих тело, стабильно. Из-за значительных сил межмолекулярного взаимодействия частиц не могут удаляться друг от друга на значительные расстояния.
В природе часто встречаются твёрдые тела, имеющие форму правильных многогранников. Такие тела назвали кристаллами. Изучение мной «рождение» кристаллов показало, что геометрически правильная форма – не главная их особенность.
В конце 60-х годов прошлого века начался серьёзный научный прорыв в области жидких кристаллов. Позже в науку вошло понятие биологический кристалл (ДНК, вирусы и т. д. ), а в 80-х годах ХХ века – фотонный кристалл.
Что такое кристаллы? Какими свойствами они обладают? Что такое кристаллическая решётка? Как растут кристаллы? Можно ли кристалл вырастить в домашних условиях? Как и где они применяются в настоящее время? Какие кристаллы можно назвать драгоценными камнями? Вот эти вопросы заинтересовали меня, и я попытались найти на них ответы, т. к. в учебнике этой теме отводится только один параграф и ответов на эти вопросы я не нашел, или эти ответы были неполными. Тема “Рождение кристалла ” считаю актуальной. Благодаря новейшим открытиям в области физики твёрдого тела, а точнее в физике кристаллических тел произошёл огромный скачок в развитии науки и техники, современных средств связи, компьютерной техники, космических аппаратов.
Поэтому я наиболее полно и всесторонне решил изучить эту проблему, поставил цели и определённые задачи.
Цель моего проекта:
— провести исследование по выращиванию кристаллов
Объект исследования — кристаллы
Предмет исследования – процесс кристаллизации.
Исходя из данной цели, я определил для себя следующие задачи:
проанализировать текстовый и иллюстративный материал по данной теме;
изучить методики процесса кристаллизации;
обобщить полученную информацию о строении кристалла;
выполнить опытно-экспериментальную работу;
подготовить стендовую презентацию материала по теме исследования;
Методы исследования:
накопление теоретического материала;
проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов;
анализ полученных результатов исследования;
Практическое значение работы: исследования состоит в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях, занятиях кружка.
Глава 1
Теория кристаллов. Что такое кристалл?
Кристалл – это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов. Все кристаллы одного вещества имеют одинаковую форму, хоть и могут отличаться размерами.
В природе существуют сотни веществ, образующих кристаллы. Вода – одно из самых распространенных из них. Замерзающая вода превращается в кристаллы льда или снежинки.
Вы, конечно, обращали внимание на бесконечное разнообразие снежинок. Еще в 17 веке знаменитый астроном Иоганн Кеплер написал трактат «О шестиугольных снежинках», а спустя три столетия были изданы альбомы, в которых представлены коллекции увеличенных фотографий тысяч снежинок, причем ни одна из них не повторяет другую.
Кристаллы – вещества, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму. Каждый, кто побывал в геологическом музее или на выставке минералов, не мог не восхититься изяществом и красотой форм, которые принимают «неживые» вещества (рис 1, рис 2).
Рисунок 1 – Кристаллы лазурита
Рисунок 2 – Кристаллы витерита
1.2 Происхождение слова «кристалл»
Слово «кристалл» звучит почти одинаково во всех европейских языках. Много веков назад среди вечных снегов в Альпах, на территории современной Швейцарии, нашли очень красивые, совершенно бесцветные кристаллы, очень напоминающие чистый лед(рис 3). Древние натуралисты так их и назвали – «кристаллос», по-гречески – лед; это слово происходит от греческого «криос» – холод, мороз. Полагали, что лед, находясь длительное время в горах, на сильном морозе, окаменевает и теряет способность таять. Один из самых авторитетных античных философов Аристотель писал, что «кристаллос рождается из воды, когда она полностью утрачивает теплоту». Римский поэт Клавдиан в 390 году то же самое описал стихами:
Ярой альпийской зимой лед превращается в камень.
Солнце не в силах затем камень такой растопить.
Аналогичный вывод сделали в древности в Китае и Японии – лед и горный хрусталь обозначали там одним и тем же словом. И даже в 19 в. Поэты нередко соединяли воедино эти образы:
Едва прозрачный лед, над озером тускнея,
Кристаллом покрывал недвижные струи.
А.С.Пушкин.
Рисунок 3
Глава 2
2.1. Образование кристаллов в природе
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. Когда массы этих жидких или расплавленных горных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.
Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кристаллы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, которые медленно охлаждаются и образуют кристаллы различных видов.
Природа продолжает преподносить нам сюрпризы, создавая все новые чудеса. Совсем недавно, в 2000 году, в мексиканской пустыне Чихуахуа была открыта необычная пещера, где находятся самые большие природные кристаллы, которые когда-либо создавала природа . Мегакристаллы селенита были сформированы гидротермальными жидкостями, исходящими от пещер, расположенных ниже.
Селенит – разновидность гипса, отличающаяся характерным параллельно-волокнистым строением. Свое название селенит получил за красивые желтовато-серебристые лунные переливы на его поверхности (в Древней Греции Селеной называли богиню Луны).
В горе Найса на глубине 300 метров, в рабочей шахте, где велась добыча цинка, серебра и свинца, шахтеры совершенно случайно обнаружили пустоты, в которых их взору открылись огромные кристаллы селенита. Эти невероятно красивые образования, созданные природой, образуют три полости, которые получили поэтические названия «Глаз Королевы», «Пещера Парусов» и «Стеклянная пещера».
Это самые большие из известных на сегодня природных кристаллов – полупрозрачные лучи неимоверной длины до 15 метров, диаметром 1,2 метра, весом не менее 55 тон каждый – волшебно-причудливым образом переплетены между собой и создают в пещере неимоверной красоты пейзаж. Но полюбоваться этой красотой непросто. Попасть в пещеру без специального обмундирования и оборудования невозможно без риска для жизни. Температура воздуха там составляет около 50 градусов Цельсия, а влажность – практически 100%! Даже в специальном костюме находиться в этих пещерах можно не очень долго – около часа.
Но не только это мешает спелеологам в путешествии по пещере гигантских кристаллов. Нагромождения кристаллов так причудливо сплетены, что порой между ними нельзя пройти человеку, но разрушать эту красоту у ученых и исследователей рука не поднимается.
Исследователи уверены, что подобных пещер в мексиканской пустыне еще несколько, и они ждут своих первооткрывателей!
2.2 Выращивание кристаллов в промышленности
Начиная с XIX века появились технологии выращивания искусственных кристаллов. Некоторые из этих ювелирных камней настолько совершенны, что их крайне сложно отличить от натуральных. Синтетические кристаллы востребованы в промышленности и на рынке ювелирных изделий.
Первые успешные попытки синтеза драгоценных камней приходятся на конец XIX века. В 1877 году Эдмон Фреми и Шарль Фейль получили кристаллы рубина.
В 1902 году Огюст Вернейль смог синтезировать рубины методом плавления в пламени, положив начало промышленному синтезу ювелирных камней. Данный метод, с некоторыми изменениями, до сих пор остается одним из самых распространенных способов выращивания кристаллов ювелирного качества.
Особое место среди кристаллов занимают драгоценные камни, которые с древнейших времен привлекают внимание человека. Люди научились получать искусственно очень многие драгоценные камни. Например, подшипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусственных рубинов. Получают искусственно и прекрасные кристаллы, которые в природе вообще не существуют. Например, фианиты – их название происходит от сокращения ФИАН – Физический институт Академии наук, где они впервые были получены. Фианиты – искусственные кристаллы, которые внешне очень похожи на бриллианты (рис 4, 5).
Рис 4, 5
Исследователи из США сумели вырастить огромные кристаллы пирофосфата калия. Самый крупный из кристаллов весит 318 килограмм. Он рос в большом баке, где при температуре 65 градусов Цельсия испарялся раствор пирофосфата калия. Молекулы отлагались на затравке размером меньше наперстка, и через 52 дня вырос прозрачный гигант почти без дефектов.
Кристаллы будут использоваться для сооружения сверхмощных лазеров.
2.3 Выращивание кристаллов в домашних условиях
2.3.1 Приготовление раствора
Раствор готовят из слегка тёплой (не горячей!) воды. Воду лучше брать дистиллированную, но можно и кипячёную. Химический стакан на половину объёма наполняют водой и небольшими количествами (~по 10гр) добавляют соль. После каждой новой порции соли раствор тщательно перемешивают. При этом раствор может начать охлаждаться, т. к. при растворении вещества расходуется тепловая энергия на расщепление его на ионы. После того, как вещество перестаёт растворяться, добавляют последние 10гр вещества и перемешивают. Уже готовый раствор фильтруют во второй химический стакан, в котором и будет происходить рост кристалла. Стакан накрывают листком бумаги и ждут появления первых кристалликов.
2.3.2 Фильтрация раствора
Конечно же, для фильтрации раствора лучше всего использовать хороший, лабораторный фильтр из фильтровальной бумаги и стеклянную воронку. Если готового фильтра нет, то его можно сделать из обычной промокашки. Для этого из неё вырезают круг диаметром не менее 10см, сгибают его вдвое и затем ещё вдвое. Если теперь отогнуть крайний листок получившегося конуса, то получится бумажная воронка. Её вкладывают в стеклянную и фильтруют раствор. Это надо делать очень осторожно, следить за тем, чтобы уровень жидкости в стеклянной воронке не был выше краёв фильтра.
В самом крайнем случае, если под рукой нет даже промокашки, то фильтр делается из ваты. Вату плотно вставляют в горлышко воронки и затем фильтруют раствор. Естественно, чем плотнее вата, тем медленнее и качественнее происходит фильтрация.
2.3.3 Выращивание крупных одиночных кристаллов
Для того, чтоб кристалл вырос крупным и геометрически ровным, т. е. имел природную форму, необходимо довольно много времени. Обычно кристалл вырастает на 0,1-0,8мм в сутки, что во многом зависит от соли. Т. е. за месяц – полтора можно вырастить довольно крупный кристалл.
Выращивание крупного одиночного кристалла – очень длительный и сложный процесс, требующий терпения и осторожности. Для начала вам потребуется затравка – маленький кристаллик, который и будет центром кристаллизации. Обычно кристаллик, используемый как затравка, представляет собой уменьшенную копию выращиваемого кристалла.
Для того, чтобы получить затравку, используется очень простой метод: готовится максимально концентрированный раствор соли, переливается в стакан с вертикальными стенками и накрывается листком бумаги. Через несколько дней на дне стакана появляются первые кристаллики. Обычно они все имеют разную форму. Именно из них и отбираются те, которые имеют более правильную форму.
Раствор, в который собираются погрузить затравку, желательно приготовить заранее и оставить на пару дней для выпадения первых кристалликов (чтобы быть уверенным, что затравка не растворится). Раствор фильтруют от выпавших кристалликов, переливают в чистый стакан и погружают туда затравку. Стакан накрывают бумагой и оставляют на полке. Уже через неделю можно заметить, что кристалл заметно подрос. Чем дольше он будет оставаться в растворе, тем крупнее он станет.
Раствор со временем испаряется и если верхняя часть кристалла окажется на воздухе, то это может испортить весь кристалл. Для того, чтобы этого не произошло, необходимо добавлять раствор по мере необходимости.
В процессе выращивания кристалла может возникнуть ещё одна проблема: в ходе роста основного кристалла на дне появляются и растут другие, случайно выпавшие кристаллы. Их желательно удалять хотя бы раз в 1-2 недели.
2.3.4 Выращивание сростков кристаллов (друз)
Это – один из самых быстрых способов выращивания кристаллов. Если выращивание одиночных кристаллов занимает много времени и рассчитано на постепенный, правильный рост кристаллов, то выращивание друзы гораздо легче, потому что оно ориентируется на быстрое, хаотическое выпадение кристаллов.
Для начала вам потребуется приготовить перенасыщенный раствор соли в горячей воде. После охлаждения раствора в него вносят затравку – подвешенный на ниточке кристаллик. Уже через 5-10 часов можно увидеть большое количество кристалликов на нитке, на затравке, на дне стакана. Раствор оставляют в покое в течение 3-5 дней, затем вынимают нитку с кристаллом, раствор нагревают, добавляют воды и снова делают максимально концентрированным. После охлаждения в него вновь вносят нитку с уже подросшим кристаллом и оставляют на 3-5 дней.
Эту процедуру повторяют до тех пор, пока кристалл не достигнет необходимого размера. Кстати, довольно неплохие результаты получаются, если смешать оба метода: сначала вырастить друзу, а потом погрузить её в раствор для медленной кристаллизации.
Изучив литературу, я приступил к выращиванию кристаллов
Глава 3
3.1 Мои опыты
Для выращивания кристаллов в мой набор входили: поршок А-карбамид, мультичашка и специальная подставка для выращивания кристаллов. Карбомид используется в кормах для животных, косметике, удобрениях и т.д.
Начинаю проводить опыты (cм. приложение I).
Опыт №1
Три мультичашки теплой воды выливаю в стакан, высыпаю туда же порошок А и хорошо перемешиваю до полного растворения.
Добавляю по 8-9 капель раствора карбамида во все чашечки подставки.
На второй день стали расти кристаллы из раствора карбамида.
На пятый день кристаллы увеличились в размере.
Опыт №2.
Я приготовил насыщенный раствор Дигидрофосфата Аммония. Для этого я расворил соли Дигидрофосфата Аммония в банке с водой разогретой до температуры 60 градусов.
На нитку привязал камушек и зафиксировал его при помощи карандаша в банке с раствором.
Через два часа у меня начали образовываться на нитке и камушке первые кристаллы.
Ещё через четыре часа на нитке и камушке кристаллов стало намного больше.
Заключение
Выращивание кристаллов – очень интересный и увлекательный процесс.
К сожалению, в данном процессе присутствует элемент случайности. Вроде и раствор насыщенный, и охлаждается медленно, а кристалл не образовывается, или готовишь новый раствор для бóльшего роста кристалла, а утром видишь, что кристалл не только не стал больше, но и совсем растворился … Тем не менее, можно выделить общие признаки роста кристаллов.
Во-первых, чем насыщеннее раствор, тем быстрее вероятность образования кристалла. Чем лучше отфильтрован раствор, тем больше вероятность образования монокристалла, т.к. примеси, оставшиеся в растворе, служат дополнительными центрами кристаллизации. Если раствор охлаждать недостаточно медленно, то это, с большой долей вероятности, приведет к образованию друзы (сростка кристаллов), т.к. его молекулы не успеют построить правильный кристалл. А при слишком резком охлаждении образуется аморфное (стеклообразное) состояние вещества. Например, при очень быстром охлаждении (миллионы градусов в секунду) даже металлы можно получить в некристаллическом стеклообразном состоянии.
Выводы исследования
Я провёл исследовательскую работу и пришёл к выводу, что тема кристаллов настолько обширна и разнообразна и в рамках данной работы невозможно осветить все ее аспекты. Теперь я с уверенностью могу сказать: «Да! Кристаллы можно вырастить в домашних условиях». В дальнейшем я планирую продолжить изучение увлекательного процесса роста кристаллов. Например, можно научиться выращивать фантомы (кристалл в кристалле) или получить кристаллы чистой меди, используя медный купорос и раствор хлорида натрия.
Предлагаю Вам поближе познакомиться с удивительным и прекрасным миром кристаллов. Каждый кристалл имеет собственную жизнь и душу. Сумеет ли человечество познать её? Может это удастся Вам…
Список литературы:
Книги:
1. Крапивин В.П. «В глубине Великого кристалла»
2. Минералы. Сокровища Земли. Еженедельное издание №1-№70, 2009-2011 г. Де Агостини.
3. Шаскольская М.Л. Кристаллы, М.: Наука, 2011 г.
4. Кантор Б.З. Минерал рассказывает о себе, М.: Недра, 2013г.
5. Ольгин О., Опыты без взрывов, М.: “Химия”, 2013 г.
6. Стёпин Б. Д., Аликберова Л.Ю., Книга по химии для домашнего чтения, М.: Химия, 2012г.
7. Алексинский В. Н. Занимательные опыты по химии, М.: Просвещение, 2012 г.
Интернет ресурсы:
1.Выращивание кристаллов в домашних условиях. Как вырастить кристалл // Занимательная химия [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.kristallikov.net/page6.html
2.История кристалла // Кристаллы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://kristal.21428s12.edusite.ru/p2aa1.html
3.Применение кристаллов // Кристаллы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://kristal.21428s12.edusite.ru/p8aa1.html
4.Применение кристаллов в науке и технике // Мир кристаллов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://course-crystal.narod.ru/p2aa1.html
5.Инструкция из набора по выращиванию кристаллов.
Выращивание кристаллов. Как вырастить кристалл. Кристаллы поваренной соли, кристаллы медного купороса
Выращивание кристаллов.Что нужно знать!
Выращивание кристаллов — процесс очень интересный, но бывает достаточно длительным. Полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми.
Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор. С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши. Когда охлаждение медленное, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллики правильной формы. При быстром охлаждении возникает много мелких кристалликов, почти никакой из них не имеет правильную форму, ведь их растёт множество и они мешают друг другу.
Выращивание кристаллов можно осуществить и другим способом — постепенным удалением воды из насыщенного раствора. И в этом случае чем медленнее удаляется вода, тем лучше получается результат. Оставьте открытым сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок, накрыв его листом бумаги, — вода при этом будет испаряться медленно, и пыль в раствор попадать не будет. Растущий кристаллик можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристаллик периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор. Даже если наш исходный кристаллик имел неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственную данному веществу, например превратится в октаэдр, если используете соль хромокалиевых квасцов, ромб — если используете медный купорос.
Кристаллыкалий-алюминиевых квасцов
Выращивание кристаллов — процесс занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить в домашних условиях таким способом, неограничен. Известны случаи, когда энтузиасты получали кристаллы такой величины, что поднять их могли только с помощью товарищей.
Но, есть некоторые особенности их хранения (конечно каждая соль и вещество имеют свои особенности). Например, если кристаллик квасцов оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить его от разрушения, можно покрыть бесцветным лаком. Медный купорос и поваренная соль — более стойки и Вы смело можете с ними работать.
Как вырастить кристалл
Кристалл йодида калия
Вырастить кристалл можно из разных веществ: например из сахара, даже каменные — искусственное выращивание камней, с соблюдением строгих правил по температуре, давлению, влажности и других факторов (искусственные рубины, аметисты, кварц, цитрины, морионы).
В домашних условиях, конечно, всего этого у нас не получится, поэтому поступим другим образом. Будем выращивать кристаллы соли. У всех у нас есть дома обычная пищевая соль (как наверное, знаете, что её химическое название хлорид натрия NaCl). Подойдёт и любая другая соль (соль — с химической точки зрения), например, можно получить красивые синие кристаллы из медного купороса или или любого другого купороса (например железного). Можно использовать квасцы (двойные соли металлов серной кислоты), тиосульфата натрия (раньше использовался для изготовления фотографий).
Для всех этих солей (да и вообще для соли) не требуется особых каких-то условий: сделали раствор, опустили туда «зародыш» (всё это подробно описано ниже) и растёт он себе, каждый день прибавляя в росте.
Вот теперь можем приступить!
Выращивание кристаллов поваренной соли
Кристаллы поваренной соли(NaCl)
Кристаллы поваренной соли — процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. У нас всех есть пищевая соль (или поваренная соль), которую мы принимаем в пищу. Её также можно назвать и каменной — всё одно и то же. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики.
Начнём. Разведите раствор поваренной соли следующим образом: налейте воды в ёмкость (например стакан) и поставьте его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50°С — 60°С). Конечно, в идеальном варианте, если вода не будет содержать растворённых солей (т.е. дистиллированная), но в нашем случаем можно воспользоваться и водопроводной. Насыпьте пищевую соль в стакан и оставьте минут на 5, предварительно помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась. Затем добавьте ещё соль и снова перемешайте. Повторяйте этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана.
Мы получили насыщенный раствор соли. Перелейте его в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне.
Выберите любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли и положите его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана.
Теперь нужно подождать.
Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. А если проделать всё то же ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее (извлеките кристаллик и используйте уже приготовленный раствор, добавляя в него воды и необходимую порцию пищевой соли). Помните, что раствор должен быть насыщенным, то есть при приготовлении раствора на дне стакана всегда должна оставаться соль (на всякий случай).
Для сведений: в 100г воды при температуре 20°С может раствориться приблизительно 35 г поваренной соли. С повышением температуры растворимость соли растёт.
Выращивание кристаллов медного купороса
Кристаллы медного купороса — выращиваются подобным образом, также, как с поваренной солью: сначала готовится насыщенный раствор соли, затем в этот раствор опускается понравившийся маленький кристаллик соли медного купороса.
Внимание! медный купорос- — химически активная соль! Поэтому для удачности опыта в этом случае воду нужно взять дистиллированную, т.е. не содержащую других растворённых в ней солей. Из под крана воду тоже лучше не брать, так как она во-первых содержит растворённые соли, во-вторых может быть сильно хлорированной. Примеси (особенно карбонаты в жёсткой вроде) вступают в химические реакции с медным купоросом, из-за чего раствор сильно портится
Если всё в порядке, — продолжим. Если Вы решили не переливать раствор из ёмкости, в которой первоначально рос маленький кристаллик, тогда подвесьте кристаллик, что бы он не касался других кристалликов, оставшихся на дне!
Выращивание кристаллов производят не только из растворов, но и из расплавов соли. Ярким примером могут служить жёлтые непрозрачные кристаллы серы, имеющие форму ромба или вытянутых призм. Но с серой, особо, работать не советую. Газ, образующийся при её испарении,
вреден для здоровья.
Можно избежать роста отдельных граней кристаллика. Для этого эти грани надо нанести раствор вазелина или жира.
Выращивание кристаллов меди
: Кристаллы меди (Cu)Теперь вырастим красные кристаллы меди. Нам необходимы медный купорос, поваренная соль, стальная пластинка по форме сечения ёмкости (немного меньшего периметра. Можно использовать стальную стружки или кнопки), где будут расти кристаллы меди и кружок из промокательной бумаги в форме сечения. Итак, положите немного медного купороса на дно пузырька (желательно равномерно по площади). Сверху насыпьте поваренной соли и закройте всё это вырезанным кружком бумаги. На неё положите железную пластинку (или засыпьте стальной стружкой). Всё это вместе надо залить насыщенным раствором поваренной соли (такой раствор мы готовили из поваренной соли). Оставьте ёмкость приблизительно на неделю. За это время вырастут иглоугольные красные кристаллы меди. Когда идёт процесс роста старайтесь не переносить ёмкость, а также очень нежелательно изымать кристаллики из раствора.
Можно вырастить кристалл разноцветным и многослойным. Их получают путём приготовления растворов квасцов (двойные соли серной кислоты) и переносят поочерёдно выращиваемый кристаллик из одного раствора в другой.
Если смешать горячие концентрированные растворы сульфатов алюминия Al2(SO4)3 и калия K2(SO4), а полученный раствор охладить, то из него начнут кристаллизоваться квасцы — двойной сульфат калия и алюминия 2KAl(SO4)2•12Н2О. Квасцы растворяются в воде так: 5,9 г на 100 г воды при 20 °С, но уже 109 г — при 90 °С в пересчёте на безводную соль. При хранении на воздухе квасцы выветриваются. При температуре 92,5 °С они плавятся в своей кристаллизационной воде, а при нагревании до 120 °С обезвоживаются, переходя в жжёные квасцы, которые разлагаются лишь при температуре выше 700 °С. Молекулы воды, входящие в состав квасцов, связаны химической связью с ионами калия и алюминия, поэтому соли квасцов имеют формулу, которую правильнее записывать в виде комплексной соли [K(H2O)6][Al(H2O)6](SO4)2.
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:
Этап 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)
Этап 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.
Этап 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.
Этап 4: Перенесите ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).
Этап 5: Накройте чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставьте раствор на пару дней.
Важно помнить!
1. кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора
2. не допускать попадание мусора в насыщенные раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду
3. следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор
Графики растворимости соли в воде
Выращивание кристаллов. ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ!
Как растут кристаллы | Геологический портал GeoKniga
Автор(ы):Шубников А.В.
Издание:Издательство Академии наук СССР, Москва-Ленинград, 1935 г., 175 стр.
В последние годы наука и промышленность выдвинули огромное количество интереснейших и имеющих огромное практическое значение вопросов, связанных с применением искусственных и естественных кристаллов. Опорные камни всех родов из искусственных кристаллов рубина сотнями миллионов потребляются ежегодно для часовых механизмов, электрических счетчиков, буссолей и всевозможных точных приборов. Рубиновые матрицы употребляются для проталкивания графитовой массы в карандашном производстве и для волочения тончайших проволок. Применение естественных кристаллов кварца широко известно: пьезо-кварцевые пластинки употребляются для стабилизации волн радиостанций, для связи между подводными лодками, лля измерения глубины моря, для устройства многих технических и физических приборов: весов, микрофонов, осциллографов и т. д. Кристаллы кварца употребляются для изготовления призм для спектрографов, клиньев для поляризационных приборов — микроскопов, поляриметров и т. д., для линз и окошек, пропускающих ультрафиолетовые лучи, и для многих других целей.
В последнее время делают попытки применить кварцевые стержни как эталоны длины. Кварцевые мозаики нашли себе применение для „звукового просвечивания* металлов с целью обнаружения в них раковин. Искусственные кристаллы селитры и естественные кристаллы кальцита (исландского шпата) находят себе применение для изготовления николей, являющихся наиболее существенными частями многих приборов: оптических пирометров, поляризационных микроскопов, сахариметров и т. д. Искусственные кристаллы сегнетовой соли, обладающей колоссальной диэлектрической постоянной и пьезоэлектрической константой,, употребляются для конденсаторов, громкоговорителей и многих других целей. Кристаллы турмалина в виде тончайших пластинок входят в радиотехнику ультракоротких волн.. Изделия из кристаллов каменной соли играют существенную роль в ультрафиолетовой оптике и в целом ряде имеющих весьма большое теоретическое значение . физических экспериментов. Исследования с монокристаллами металлов не сходят со страниц научных, и технических журналов Можно без преувеличения сказать, что кристаллу посвящено в настоящее время большинство работ физиков; развитие физики кристаллов идет столь стремительно й успехи ее столь головокружительны, что уже теперь можно утверждать, что в самом непродолжительном времени многие отрасли техники до неузнаваемости изменят свое лицо после того, как кристалл завоюет себе там прочное место.
После сказанного странным кажется тот факт, что да сих пор мы не имеем ни одной сводки, в которой были бы изложены применявшиеся до сих пор методы искусственного выращивания кристаллов, и ни одного учреждения,, которое серьезно занималось бы изучением всех технических Способов получения одиночных кристаллов. Эту назревшую потребность мы пытаемся в известной мере удовлетворить выпуском настоящей книжки, полагая, что она найдет себе читателя не только из среды лиц, имеющих то-или иное отношение к изучению кристаллов — геологов, минералогов, кристаллографов, физиков, химиков, металлографов,— но и из числа тех, кто интересуется применениями кристаллов — радиотехников, прикладных оптиков* точных механиков и т. д.
14. Как растут кристаллы
Александр Китайгородский: «Кристаллы»
широкой распространённостью кварца. В Физическом институте и Кристаллографическом институте Академии наук под руководством лауреатов Сталинской премии .-члкорр. Академии наук
СССР Б.М. Вул и А.В. Шубникова ведутся работы по получению и поискам других кристаллов с замечательными пьезоэлектрическими свойствами. Советскими физиками достигнуты в этой области блестящие успехи, высоко оценённые правительством.
Водяной пар, вода и лёд – это одно и то же вещество, молекулы которого состоят из 2-х атомов водорода и одного атома кислорода. Можно сказать про лёд, что это – твёрдая вода, или про воду, что это – жидкий лёд. Одно и то же вещество существует в трёх состояниях – газообразном, жидком и твёрдом. Вообще говоря, все вещества могут быть с большим или меньшим трудом получены во всех трёх состояних. Сталь и железо плавятся на металлургических заводах, жидкий воздух изготовляется для разных технических целей и развозится по городу в специальных теплоизолированных сосудах, твёрдый углекислый газ – это хорошо знакомый нам «сухой лёд»…
Почти любое вещество может при известных условиях дать кристаллы. Кристаллы можно получить из раствора или из расплава данного вещества, а также из его паров(например, чёрные ромбовидные кристаллы иода легко выпадают из его паров при нормальном давлении без промежуточного перехода в жидкое состояние).
Начните растворять в воде столовую соль или сахар. Не любое количество удастся растворить. При комнатной температуре (20°) вы сумеете растворить в гранёном стакане70 граммов соли. Дальнейшие добавки соли растворяться не будут и улягутся на дне в виде осадка. Раствор, в котором дальнейшее растворение уже не идёт, называется насыщенным. Если изменить температуру, то изменится и степень растворимости вещества. Всем хорошо известно, что большинство веществ горячая вода растворяет значительно легче, чем холодная.
Представьте себе теперь, что вы приготовили насыщенный раствор, скажем, сахара при температуре 30° и начинаете охлаждать его до 20°. При 30° вы сможете растворить в 100 граммах воды 223 грамма сахара, при 20° растворяется 205 граммов. Тогда при охлаждении от30 до 20° 18 граммов окажутся «лишними» и, как говорят, выпадут из раствора. Итак, один из возможных способов получения кристаллов состоит в охлаждении насыщенного раствора.
Можно поступить и иначе. Приготовьте насыщенный раствор соли и оставьте его в открытом стакане. Через некоторое время вы обнаружите появление кристалликов. Почему же они образовались? Внимательное наблюдение покажет, что одновременно с образованием кристаллов произошло ещё одно изменение – количество воды убыло. Вода испарилась, и в растворе оказалось «лишнее» вещество. Итак, другой возможный способ образования кристаллов– это испарение раствора.
Как же происходит образование кристаллов из раствора?
Мы сказали, что кристаллы «выпадают» из раствора; надо ли это понимать так, что неделю кристалла не было, а в одно какое-то мгновение он вдруг сразу возник? Нет, дело обстоит не так:
кристаллы растут.
Не удаётся, разумеется, обнаружить глазом самые начальные моменты роста. Сначала немногие из беспорядочно движущихся молекул или атомов растворённого вещества собираются в том примерно порядке, который нужен для образования кристаллической решётки. Такую группу атомов или молекул называют зародышем.
Опыт показывает, что зародыши охотнее образуются при наличии в растворе каких-либо посторонних мельчайших пылинок. Всего быстрее и легче кристаллизация начинается тогда, когда в насыщенный раствор помещается маленький кристалл-затравка. При этом выделение из раствора твёрдого вещества будет заключаться не в образовании новых кристалликов, а в росте затравки.
Рост зародыша не отличается, конечно, от роста затравки. Смысл использования затравки состоит в том, что она «оттягивает» на себя выделяющееся вещество и препятствует, таким образом, одновременному образованию большого числа зародышей. Если же зародышей образуется сразу много, то они будут мешать друг другу при росте и не позволят нам получить крупных кристаллов.
Как распределяются на поверхности зародыша новые порции атомов или молекул, выделяющихся из раствора?
Александр Китайгородский: «Кристаллы»
Опыт показывает, что рост зародыша или затравки заключается как бы в перемещении граней параллельно самим себе в направлении, перпендикулярном грани. При этом углы между гранями остаются постоянными. (Мы уже знаем, что постоянство углов – важнейший признак кристалла, вытекающий из его решетчатого строения.)
На рисунке 367 даны последовательные очертания трёх кристаллов одного и того же вещества при их росте. Подобную картину можно наблюдать в микроскоп. В случае, изображённом слева, число граней во время роста сохраняется. Средний рисунок даёт пример появления новой грани (вверху справа) и снова её исчезновения.
Рис. 36. Слева – рост кристалла с сохранением числа граней; в середине – грани по мере роста кристалла могут зарастать и появляться вновь; справа – обломок кристалла приобретает при росте правильную форму.
Очень важно отметить, что скорость роста граней, то есть скорость перемещения их параллельно самим себе, неодинакова у разных граней. При этом «зарастают» – исчезают именно те грани, которые перемещаются всего быстрее, например левая нижняя грань на среднем рисунке. Наоборот, медленно растущие грани оказываются самыми широкими, как говорят, наиболее развитыми.
Особенно отчётливо это видно на последнем рисунке. Бесформенный обломок приобретает ту же форму, что и другие кристаллы именно из-за анизотропии скорости роста. Вполне определённые грани развиваются за счёт других всего сильнее и придают кристаллу форму, свойственную всем образцам этого вещества.
Очень красивые переходные формы наблюдаются в том случае, когда в качестве затравки берётся шар, а раствор попеременно слегка охлаждается и нагревается. При нагревании раствор становится ненасыщенным, и идёт частичное растворение затравки. Охлаждение ведёт к насыщению раствора и росту затравки. Но молекулы оседают при этом по-иному, как бы отдавая предпочтение некоторым местам. Вещество, таким образом, переносится с одних мест шара на другие.
Сначала на поверхности шара появляются маленькие грани в форме кружков. Кружки постепенно увеличиваются и, соприкасаясь друг с другом, сливаются по прямым рёбрам. Шар превращается в многогранник. Затем одни грани обгоняют другие, часть граней зарастает, и кристалл приобретает свойственную ему форму (рис. 37).
7 Этот рисунок заимствован из книги«Образование кристаллов» члена-корр. АН Шубникова А.В., которому мы обязаны детальными исследованиями механизма роста кристаллов.
Александр Китайгородский: «Кристаллы»
Рис. 37. Как кристаллический шар превращается в правильный октаэдр.
При наблюдении за ростом кристаллов поражает основная особенность роста – параллельное перемещение граней. Получается так, что выделяющееся вещество застраивает грань слоями; пока один слой не достроен, следующий строиться не начинает.
На рисунке 38 показана «недостроенная» упаковка атомов. В каком из обозначенных буквами положений прочнее всего будет удерживаться новый атом, пристроившись к кристаллу? Без сомнения, в А, так как здесь он испытывает притяжение соседей с трёх сторон, тогда как в Б – с двух, а в В – только с одной стороны. Поэтому сначала достраивается столбик, затем вся плоскость, и только потом начинается укладка новой плоскости.
Рис. 38. Как растёт кристалл.
В целом ряде случаев кристаллы образуются из расплавленной массы– из расплава. В природе это совершается в огромных масштабах: из огненной магмы возникли базальты, граниты и многие другие горные породы.
Начнём нагревать какое-нибудь кристаллическое вещество, например каменную соль. До 804° кристаллики каменной соли будут мало изменяться: они лишь незначительно расширяются, и вещество остаётся твёрдым.
Измеритель температуры, помещённый в сосуд с веществом, показывает непрерывный рост температуры при нагревании. При 804° мы обнаружим сразу два новых, связанных между собой явления: вещество начнёт плавиться, и подъём температуры приостановится. Пока всё вещество не превратится в жидкость, температура не изменится; дальнейший подъём температуры – это уже нагревание жидкости. Все кристаллические вещества имеют определённуютемпературу плавления. Лёд плавится при 0°, железо – при 1527°, ртуть – при –39° и т.д.
Как мы уже знаем, в каждом кристаллике атомы или молекулы вещества образуют упорядоченную упаковку и совершают малые колебания около своих средних положений. По мере нагре-
Александр Китайгородский: «Кристаллы»
вания тела скорость колеблющихся частиц возрастает вместе с размахом колебаний.
Это увеличение скорости движения частиц с возрастанием температуры составляет один из основных законов природы, который относится к веществу в любом состоянии – твёрдом, жидком или газообразном. Зная температуру, можно вычислить, с какой средней скоростью движутся частицы вещества. Скорости эти довольно велики– порядка нескольких сот метров в секунду. При нагревании тела, например от нуля до 1000°, скорость частиц возрастает более чем вдвое.
Когда достигнута определённая, достаточно высокая температура кристалла, колебания его частиц становятся столь энергичными, что аккуратное расположение частиц становится невозможным – кристалл плавится.
С началом плавления подводимое тепло идёт уже не на увеличение скорости частиц, на разрушение кристаллической решётки. Поэтому подъём температуры приостанавливается. Последующее нагревание – это увеличение скорости частиц жидкости.
Винтересующем нас случае кристаллизации из расплава явления наблюдаются в обратном порядке: по мере охлаждения жидкости её частицы замедляют своё хаотическое движение; при достижении определённой, достаточно низкой температуры скорость частиц уже столь мала, что некоторые из них под действием сил притяжения начинают пристраиваться одна к другой, образуя кристаллические зародыши. Пока всё вещество не закристаллизуется, температура остаётся постоянной. Эта температура, как правило, та же, что и температура плавления.
О том, как получить из твердеющего расплава крупные кристаллы, мы расскажем в следующей главе. Это не так просто.
Если не принимать специальных мер, то кристаллизация из расплава начнётся сразу во многих местах. Кристаллики будут расти в виде правильных, свойственных им многогранников совершенно так же, как мы это описывали выше. Однако свободный рост продолжается недолго: увеличиваясь, кристаллики наталкиваются друг на друга, в местах соприкосновения рост прекращается, и затвердевшее тело получает зернистое строение. Каждое зерно – это отдельный кристаллик, которому не удалось принять своей правильной формы.
Взависимости от многих условий ,ипрежде всего, от быстроты охлаждения твёрдое тело может обладать более или менее крупными зёрнами: чем медленнее охлаждение, тем крупнее зёрна. Размеры зёрен кристаллических тел колеблются от миллионной доли сантиметра до нескольких миллиметров. В большинстве случаев зернистое кристаллическое строение тел можно наблюдать в микроскоп. Твёрдые тела обычно имеют именно такое мелкокристаллическое строение.
15. Выращивание кристаллов
Промышленность и наука часто нуждаются в более или менее крупных одиночных кристаллах. Колоссальное значение для техники имеют кристаллы сегнетовой соли и кварца, обладающие замечательным свойством преобразовывать механические действия(например, давление) в электрическое напряжение (стр. 48).
Оптическая промышленность нуждается в крупных кристаллах кальцита, каменной соли, флюорита и др.
Для часовой промышленности очень важны кристаллы рубинов, сапфиров и некоторых других драгоценных камней. Дело в том, что отдельные подвижные части обыкновенных карманных часов делают в час до20 000 колебаний. Такая большая скорость предъявляет исключительно серьёзные требования к кончикам осей и к подшипникам. Истирание будет наименьшим, когда подшипником для кончика оси диаметром 0,07–0,15 мм служит рубин или сапфир. Искусственные кристаллы этих веществ обладают очень большой прочностью и очень малым трением по отношению к стали. Замечательно, что искусственные камни оказываются при этом лучше таких же, находимых в природе.
Для изучения свойств металлов важно располагать одиночными крупными кристаллами железа, меди и др.
Итак, надо научиться выращивать кристаллы всех этих веществ до нужного размера. Для этой цели существует ряд способов. Можно растить кристаллы и из расплава и из раствора. Основная трудность состоит в том, что, не принимая специальных мер, мы вместо крупного кристалла получим из расплава мелкокристаллическое твёрдое тело, а из раствора – мелкокристаллический осадок на дне сосуда.
Как сделать кристалл из сульфата меди
Есть много простых и интересных химических экспериментов, которые вы можете провести с детьми. Начните узнавать о волшебном мире кристаллов прямо сейчас.
В домашних условиях можно выращивать кристаллы практически из всех солей, но лучше всего начать их из технологически простых материалов. Это поваренная соль, сахар, бура и медный купорос. Из него можно сделать красивые большие синие кристаллы. Процесс их изготовления простой, но очень интересный и познавательный.Наша статья поможет вам шаг за шагом научиться делать кристаллы сульфата меди в домашних условиях.
Список ингредиентов
Вот что вам понадобится, чтобы начать работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях.
Медный купорос
Купить медный купорос можно в любом садовом магазине. Он продается пакетами по 100 грамм. Этот сульфат меди имеет голубой цвет из-за его низкой чистоты. Кристаллы из него будут ярче.
Медный купорос также продается в специальных лабораториях, торгующих реагентами.Из этого сульфата меди вырастают кристаллы темно-синего цвета, похожие на драгоценные камни.
Контейнер для раствора
Используйте стеклянный сосуд, так как другие материалы вступают в химическую реакцию с раствором. Идеально подойдет баночка с широким горлышком, объемом 0,5 литра. Категорически запрещено употреблять его в пищу после эксперимента.
База для кристаллизации
Для основы используйте тонкую шерстяную нить синего или черного цвета.Взрослый кристалл полупрозрачный, и основание не должно портить результат. Альтернатива — медная проволока небольшого диаметра, предварительно отполированная наждачной бумагой.
Вода
Если для эксперимента используется сульфат меди из хозяйственного магазина, следует использовать кипяченую воду. Если сульфат меди имеет высокую чистоту, раствор готовят на дистиллированной воде.
Средства защиты
Сульфат токсичен, работать с ним без перчаток не следует.Маленькие дети должны носить медицинские маски.
Карандаш или палочка для удержания основания
На него повесьте нитку с будущим хрусталем.
Лак для ногтей прозрачный
Для сохранения кристаллов.
Одноразовая пластиковая ложка
Внимание! Проводите эксперимент только под наблюдением взрослых. По окончании процесса вымойте руки под проточной водой. Их следует тщательно мыть.Вы не должны пробовать кристалл или порошок. Если сульфат меди попал в глаза детям, помогите им промыть глаза большим количеством воды.
Как сделать кристалл: этапы работы
Раствор высокой концентрации
В воду с температурой около 80 градусов добавляйте медный купорос по одной ложке за раз. Постоянно помешивайте жидкость, чтобы порошок полностью растворился. Важно поддерживать постоянную температуру воды, для чего можно использовать водяную или песчаную баню.Если сульфат меди перестанет растворяться и начнет оседать на дне, раствор готов. В среднем на 300 мл воды потребуется 200 граммов.
Посев кристаллов
Поставьте емкость с горячим раствором на охлаждающую поверхность и подождите, пока он остынет до комнатной температуры. Так оседают мелкие кристаллы. Процедите раствор через слой марли, осмотрите его и возьмите самый крупный кристалл правильной формы.Это будет использоваться в качестве затравки кристалла для продолжения эксперимента.
Среда для выращивания кристалла
Снова нагревают процеженный раствор на водяной бане, еще раз доводя содержание сульфата меди до перенасыщения. Если образовавшийся осадок не растворяется, процедить еще раз. Свяжите посевной материал и поместите его в банку так, чтобы нить стояла вертикально, не касаясь дна или стенок емкости. Добиться этого можно карандашом: обвязать нить посередине, а карандаш закрепить на шее, например пластилином.Здесь вы найдете подробные инструкции и научное описание этого эксперимента.
Рост кристалла
Накройте емкость тканевым носовым платком и оставьте на семь дней в неподвижном состоянии. Это необходимо для того, чтобы кристалл начал формироваться. Через неделю вы увидите, что нить покрыта мелкими кристаллами размером один миллиметр и более, а размер затравки увеличился примерно на 1 см. Чем больше становится кристалл сульфата меди, тем быстрее он будет расти.Когда результат будет удовлетворительным, просушите кристалл и покройте лаком. Это предотвратит образование белого налета и обеспечит дополнительный эффект сияния.
При проведении эксперимента дети найдут ответ на вопрос: «почему образуются кристаллы» и с радостью сделают новые открытия.
Snapguide
SnapguideИзвините, с нашей стороны что-то пошло не так.
Мы ведем расследование, и вскоре мы его исправим.
А пока звоните:
Или используйте свой электронный адрес
Зачем быть старомодным?
Легче войти с помощью:
Загружается …
Как к
{{50 — данные.title.length}}
Начни делать свой гид
| 1 | Вам нужно принять официальные правила. |
| 2 | Чтобы иметь право на участие, вам необходимо отправить руководство. |
| 3 | Вы можете подать на конкурс более одного руководства. |
Отправить новое руководство
Отправить существующее руководство
Как к
{{50 — данные.title.length}}
Выполнено
Как вырастить кристаллы THC и CBD
Что такое кристаллический изолят?
Кристаллический изолят — это чрезвычайно чистая форма каннабиноида, которую экстрагируют с помощью CO2 или бутана / пропана. Доступен как в THC-A, так и в CBD, кристаллический может содержать до 99.97% THC или CBD в зависимости от области применения.
Для кого-то это подношение высокой потенции может показаться чрезмерным, но для многих оно довольно привлекательно. Пациенты с медицинской марихуаной активно ищут преимущества более высоких доз, в то время как курильщик-ветеран может искать новый уровень кайфа. Независимо от использования, кристаллический изолят является захватывающим достижением в химии каннабиса и разработкой новых методов потребления, лишенных каких-либо вредных растворителей и канцерогенов.
Купите изолят CBD и кристаллический CBD сейчас >>
Хотя, безусловно, можно получить экстракты с чрезвычайно высоким содержанием THC и CBD с CO2 и экстракцией и дистилляцией углеводородов, но THC-A и CBD в кристаллической форме открывают различные возможности для хранения и потребления на рынке.Например, хранение намного удобнее при использовании кристаллического изолята, менее беспорядочно при нанесении мазка и его легче добавлять в продукты питания и средства местного действия (при условии, что вы декарбоксилировали свои кристаллы). Я уже упоминал, что это тоже очень красиво?
Фото Guildextracts.com
Итак, как они делают это?
Возможно, вы знакомы с экстрактами, и если вы не можете свободно ознакомиться с этой статьей, в которой обсуждаются два основных типа, чтобы освежить свои знания, в любом случае, чтобы сформировать кристаллы, вы должны начать с экстракта каннабиноида, богатого каннабиноидами. .
В идеале, чтобы максимально использовать время и ресурсы, цветок класса A с высоким содержанием THC-A или CBD (в зависимости от того, что вы изолируете) будет обработан CO2 или бутаном / пропаном для получения максимального урожая. каннабиноидов из растительного материала. Добываемая сырая нефть не является полностью «чистой» и обычно содержит большое количество восков и липидов, эмульгированных в масле. После того, как сырая нефть будет выморожена и основные парафины и липиды отфильтрованы, у нас останется экстракт каннабиса, который можно поместить в картридж для вейпа или нанести на буровую установку.Тем не менее, это масло будет составлять от 65 до 90% THC или CBD и по-прежнему находиться в вязком / жидком состоянии. Чтобы закрепить каннабиноиды из оставшегося неканнабиноидного материала, мы должны взять экстракт каннабиса, добавить различные растворители на разных этапах и пропустить его через несколько различных фильтров.
Ищете оптовое количество кристаллов? Нажмите здесь >>
Первый шаг — взять экстракт каннабиса и смешать его с уксусной кислотой и гексаном. Комбинация химических веществ будет действовать как растворитель для отделения растворенного растительного вещества от THC / CBD.После того, как смесь успела осесть, ее пропускают через фильтр, а затем оставшуюся жидкость помещают в роторный вейп, где уксусная кислота и гексан испаряются. Оставшаяся смесь будет в основном Delta-9 THC-A или CBD-A.
Для дополнительной очистки экстракта используется хроматография для отделения примесных элементов раствора от желаемых каннабиноидов. Хроматография (звучит сложно, но на самом деле это не так) — это химический процесс, в котором для разделения различных компонентов в растворе используются разные материалы и среды в зависимости от его близости к разным фильтрующим материалам и плотности (как в обычном фильтре для воды).В случае THC-A химики добавляют сефадекс-Lh30, дихлорметан и хлороформ, чтобы дополнительно осветлить экстракт каннабиса на большинство каннабиноидов и растворитель, лишенный какого-либо растительного материала.
Оставшийся в смеси растворитель необходимо выпарить, поэтому он снова помещается в роторный вейп, где он кристаллизуется. После этого, чтобы кристаллы стали пригодными для употребления, они проходят серию химических промывок, фильтрации и роторного испарения.
После хроматографии кристаллы растворяют в метаноле, затем фильтруют, а затем выпаривают на роторном испарителе для удаления метанола.После этого пентан используется для удаления мельчайших частиц материала, не содержащего THC или CBD, а затем последний раз подвергается роторному испарению. Результаты, тестирование белых кристаллов на 99,97% каннабиноидов.
Единственное предостережение заключается в том, что у вас не будет сопутствующих терпенов, и, следовательно, вы не испытаете «эффекта окружения», который дает цветок каннабиса. Однако, если вы намерены воссоздать такой опыт, вы можете повторно ввести терпены каннабиса в свои кристаллы или просто пропитать их «терпким соусом».
* Отказ от ответственности, этот пост предназначен только для информационных целей, упомянутые выше химические вещества являются едкими и опасными. Мы не рекомендуем вам пробовать это. Это не учебник.
Найдите кристаллы THC и CBD на Kush.com Сейчас >>
.