Как вырастить кристалл по физике из соли

Колпакова Юлия Сергеевна

Содержимое разработки

Перед изучением того, как вырастить кристалл в домашних условиях, важно вспомнить основные правила техники безопасности при экспериментировании с токсичными солями:

• нельзя во время эксперимента использовать пищевую посуду, так как последующее ее применение во время приема пищи способно спровоцировать отравление организма;
• нельзя употреблять пищу одновременно с проведением опытов, что тоже может вызвать отравление;
• нельзя для опытов использовать неизвестные реактивы;
• во время проведения опытов нужно пользоваться перчатками и защитной одеждой;
• в случае попадания раствора на кожу нужно немедленно промыть этот участок чистой проточной водой. Если на кожу попала кислота, то нужно обработать тело слабым раствором щелочи. Ну и наоборот: когда попала на кожу щёлочь, то место поражения обрабатывается слабокислым раствором. Если же попал раствор на слизистые или в глаза, то следует срочно обратиться в больницу, а до того промыть их водой.

• питьевая вода
• небольшая кастрюлька
• прозрачная стеклянная емкость (лучший вариант — банка)
• пачка поваренной соли
• шелковая нитка.

Как вырастить кристалл из соли! Опыты для детей!

-82%

Источник: videouroki.net

Выращивание кристаллов соли в домашних условиях
творческая работа учащихся по физике (8 класс) по теме

Кристаллы получают в лаборатории, но бывают они и в природе. Наступила зима. Посмотрите вокруг: снежинки, морозные узоры на оконных стеклах и иней на ветках деревьев. Это кристаллы.

Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Например, некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать перламутр на инородных телах, попавших в раковину. В результате через 5-10 лет образуется жемчуг.

Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике. Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили вырастить кристаллы соли в домашних условиях.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Государственное Бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 262 Красносельского

района Санкт – Петербурга

Исследовательская работа по теме:

Выращивание кристаллов соли в домашних условиях

Учащиеся 8 «А» класса

Потехина Светлана Владимировна

Глава 2 Выращивание кристаллов соли в домашних условиях ………………………………………………………. 6

Выращивание кристаллов из соли. Опыт по химии 8 класс

2.1. Этапы выращивание кристаллов поваренной соли……………………. 6

2.2. Выращивание кристаллов медного купороса…………………………….7

2.3. Анализ полученных результатов………………………………………….8

Кристаллы получают в лаборатории, но бывают они и в природе. Наступила зима. Посмотрите вокруг: снежинки, морозные узоры на оконных стеклах и иней на ветках деревьев. Это кристаллы.

Многие кристаллы – продукты жизнедеятельности организмов. Например, некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать перламутр на инородных телах, попавших в раковину. В результате через 5-10 лет образуется жемчуг.

Кристаллами являются алмазы, рубины, сапфиры и другие драгоценные камни. За сутки в лаборатории можно вырастить кристалл соли массой около 1 килограмма. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике. Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили вырастить кристаллы соли в домашних условиях.

Цель исследования: научиться выращивать кристаллы соли.

Объект исследования: процесс роста кристаллов.

Предмет исследования: кристаллы соли.

1. изучить строение кристаллических тел;
2. подобрать дома оборудование и сырье для производства кристаллов;
3. вырастить кристаллы соли;
4. изучить условия образования кристаллов, их формы, цвета;
5. проанализировать полученные результаты.

Практическое значение исследования заключается в привлечении внимания учащихся к изучению окружающего мира, развитие их познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе самостоятельного приобретения новых знаний. Воспитание духа сотрудничества в процессе совместного выполнения поставленных задач и уважительного отношения к мнению оппонента во время выполнения экспериментальных исследований и подготовки презентации.

ГЛАВА 1.Кристаллические тела

1.1. Кристаллические тела

Кристаллы — твердые тела, в которых атомы или молекулы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Правильная внешняя форма не единственное и даже не самое главное следствие упорядоченного строения кристаллов.

Все кристаллические тела анизотропны. Анизотропией называют зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления. Наблюдается различная механическая прочность кристаллов по разным направлениям. Например, кусок слюды легко расслаивается в одном из направлений на тонкие пластинки, но разорвать его в направлении перпендикулярном пластинкам, гораздо труднее.

Кристаллы по-разному проводят теплоту и электрический ток в различных направлениях. От направления в кристалле зависят и его оптические свойства.

Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. Соблюдая осторожность, можно вырастить кристалл больших размеров – монокристалл.

В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост кристалликов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело. К поликристаллам относятся металлы, кусок сахара, лед. Поликристаллы не обнаруживают анизотропии; свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношения друг к другу беспорядочно. В результате все направления в нутрии поликристалла равноправны и его свойства одинаковы по всем направлениям.

Кристаллизация – процесс образования кристаллов из раствора, расплава, а иногда и из газовой фазы.

Выращивание кристаллов – процесс очень интересный, но ждать, пока вырастет кристалл приходиться дни, недели, а иногда и месяцы. Мы решили узнать, какие процессы управляют ростом кристаллов; почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, а некоторые их вовсе не образуют; что надо сделать, чтобы они получились большими и красивыми.

1.2. Жидкие кристаллы

Согласно законам термодинамики, агрегатные состояния веществ подразделяются на три вида: твердое, жидкое и газообразное, однако такое разделение не отражает внутреннее строение вещества, степень упорядоченности его частиц. Некоторые вещества (стекла, смолы) обладают свойствами характерными и для твердых, и для очень вязких переохлажденных жидкостей.

В частности, некоторые органические материалы переходят из твердого состояния в жидкое, испытывая ряд переходов, включающих образование новой фазы, которую называют жидкокристаллическим состоянием (жидким кристаллом). 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 двухмерной). 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. Новые возможности применения получили врачи: жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль.

Глава 2 Выращивание кристаллов соли в домашних условиях

2.1. Этапы выращивание кристаллов поваренной соли.

Наша задача – вырастить красивые кристаллы соли из насыщенного раствора. 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. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

В идеале должны получиться прямоугольные кристаллы (это связано с тем, что NaCl имеет кубическую кристаллическую решетку).

Чтобы вырастить кристалл необходимо подготовить:

— ложку, чтобы размешивать раствор;

— ёмкость, где будет находиться раствор.

Разведем раствор поваренной соли следующим образом: нальем воду в ёмкость (например стакан) и поставим его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50 °С – 60 °С). Насыпаем пищевую соль в стакан и оставляем на 5 минут, предварительно помешав. За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась.

Затем добавим ещё соль и снова перемешаем. Повторяем этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться, и будет оседать на дно стакана. Мы получили насыщенный раствор соли. Переливаем его в чистую ёмкость такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне.

Выбираем любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли и помещаем его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана. Переносим ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий). Накрываем чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом от попадания пыли и мусора.

Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. А если проделать всё 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).

2.2. Выращивание кристаллов медного купороса

Из медного купороса можно получить голубые, кристаллы. Точно так же, как и в вышеописанном процессе, мы получаем насыщенный раствор данной соли. Только вода водопроводная не подойдет. Придется побеспокоиться о том, чтобы где-то взять дистиллированную воду, потому что иначе чистого раствора медного купороса не получить.

2.3. Условия кристаллизации

Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл, а если быстро — то множество мелких кристаллов.

Как вырастить кристалл по физике из соли

Подробности Обновлено 09.07.2018 18:53 Просмотров: 700

СОЛЯНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

Выращивание кристаллов мы отнесли к поделкам из природного материала. Почему? А кто будет утверждать, что соль это не природный материал?

Всем известно, что издавна люди научились выращивать искусственные кристаллы — рубины. И используют их для изготовления ювелирных украшений и в качестве опор для вращающихся деталей в часовом механизме. А еще выращивают самые твердые на свете кристаллы — алмазы.

В домашних условиях достаточно просто можно вырастить кристаллы из соли, сахара или, лучше всего, из квасцов. И потом даже повесить их на елку.

Чтобы вырастить кристаллы, сначала приготовьте насыщенный раствор квасцов: в очень горячую, но не кипящую, воду насыпайте соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Когда вы заметите, что кристаллы больше не растворяются, повесьте на карандаше ниточку с маленькой гаечкой или камешком так, чтобы она погрузилась в раствор, но не касалась дна. Нитку, находящуюся выше груза, смажьте вазелином.

Поставьте раствор охлаждаться. Чем медленнее он будет остывать, тем крупнее получатся кристаллы. Поэтому желательно укутать стакан или банку с раствором и поставить ее в место, где нет сквозняков.

Уже через 2-3 дня грузик обрастет кристаллами. Далее нужно только следить за уровнем раствора в банке: кристалл должен все время находиться в растворе. Кристаллы вырастают за 2-3 недели, но их можно выращивать и дольше.

Во время роста можно корректировать их рост, удаляя некрасивые наросты. Это делают ножом, легкими движениями соскабливая лишнее. Образование граней можно прекратить, если смазать их вазелином. Когда же нужно будет, чтобы они опять росли, рост можно вызвать, удалив вазелин ацетоном.

Когда кристаллы примут вид, который вас устроит, их вынимают из раствора, дают высохнуть и покрывают бесцветным лаком. Если этого не сделать, уже через несколько дней они разрушатся.

Кроме перечисленных веществ, кристаллы можно выращивать из нашатыря, кальцинированной соды, буры, сульфата магния, медного купороса, селитры — форма у них будет разная. Но при этом помните, что все перечисленные вещества являются химическими реактивами, поэтому работать с ними детям лучше под наблюдением взрослых (кроме, пожалуй, работы с хлоридом натрия, в — быту именуемым поваренной солью).

ХИМИЯ ДЛЯ ФИЗИКА

Если вы хотите вырастить кристаллы, то надо приготовить горячий насыщенный раствор какой-либо соли (хлорида натрия, сульфата меди или железа, квасцов, бихромата калия и т. д. — перечень очень велик), осторожно охладить его, чтобы излишек растворенного вещества не выпал в осадок (такой раствор называется пересыщенным), и, наконец, ввести затравку—кристаллик той же соли, подвешенный на нитке. После этого остается только прикрыть сосуд листком бумаги, поставить в укромное место и ждать, пока не вырастет крупный кристалл, на что могут уйти недели или даже месяцы; единственное, что придется изредка делать — это подливать понемногу насыщенный раствор по мере испарения.

ЗОЛОТИСТЫЕ КРИСТАЛЛЫ

1. Смешайте одинаковые объемы 10%-ных растворов солей нитрата свинца и иодида калия, и в сосуде выпадет осадок иодида свинца. Аккуратно слейте с него жидкость. Вскипятите воду в каком-либо прозрачном сосуде, подкислите ее уксусом и, пока она кипит, добавьте еще влажный осадок иодида свинца, взболтав его. При медленном остывании жидкости в ней вырастут золотистые кристаллы.

2. Слейте в пробирку растворы нитрата свинца и иодида калия, вскипятите содержимое вместе с осадком, чтобы он растворился, а затем быстро остудите под краном. В этом случае образуются мельчайшие золотые кристаллики, взвешенные в жидкости.

КРУПНЫЕ И МЕЛКИЕ

Размер кристаллов сильно зависит от скорости охлаждения. Всыпьте 20 г нитрата калия небольшими порциями в сосуд с 25 мл воды. После добавления очередной порции взбалтывайте смесь, чтобы соль растворилась, а затем насыпайте следующую порцию. Когда соль перестанет растворяться, немного нагрейте сосуд, всыпьте еще порцию, взболтайте, снова нагрейте.

И так до тех пор, пока вся взятая соль не растворится. Теперь разлейте раствор в два сосуда, и один оставьте остывать на воздухе (для еще более медленного остывания можно накрыть его несколькими слоями плотной ткани). В этом сосуде образуется несколько крупных кристаллов, а при удачном стечении обстоятельств — и один кристалл.

Другой сосуд сразу же поставьте в кастрюлю с холодной водой, и в нем выделится множество мелких кристалликов. Это общее правило.

ОПЫТ ПЕЛИГО

Этот опыт настолько впечатляющ, что его смело можно показывать зрителям, конечно, тщательно все подготовив.

Подготовка: цилиндр высотой 25—30 см вымойте изнутри горячей водой и через воронку по стенке налейте в него горячий очень концентрированный раствор гипосульфита, чтобы он заполнил цилиндр на 1/3. Этот раствор готовят так: 450 г гипосульфита растворяют при нагревании в 45 мл воды.
Второй раствор — ацетата натрия (300 г на 45 мл воды) также горячим влейте через ту же воронку еще на 1/3 цилиндра. Лейте очень аккуратно, этот раствор не должен смешиваться с ранее налитым раствором. Наконец, верхнюю треть цилиндра столь же осторожно заполните горячей водой, которая предохранит насыщенный раствор от преждевременной кристаллизации.
В сосуде три слоя: вода, пересыщенный раствор ацетата натрия, пересыщенный раствор гипосульфита. Накройте цилиндр стеклом, дайте остыть до комнатной температуры, а после этого можно приступать к опыту.

1. К концу стеклянной палочки прикрепите кусочком воска маленький, незаметный кристаллик гипосульфита (воск слегка расплавьте, нагрев его над пламенем). Быстро опустите палочку в нижний слой. Концентрация соли столь высока, что тотчас вокруг кристаллика нагромоздится множество новых кристаллов, образуя подобие цветка. А в среднем слое «чужое» вещество вокруг кристалла гипосульфита кристаллизоваться не будет.

2. Другую, точно такую же палочку с воском, но уже с маленьким кристаллом ацетата натрия опустите в средний слой—здесь тоже вырастет цветок, но совсем другой! Цилиндр, если обращаться с ним осторожно, удается использовать несколько раз.

ОПЫТ-ФОКУС

Этот опыт, напоминающий фокус, проводят с одним только ацетатом натрия.
Растворите 100—150 г соли в горячей воде (лучше в эмалированной посуде) и медленно выпаривайте, стараясь точно уловить момент, когда надо прекратить выпаривание: дуйте время от времени на поверхность горячего раствора, и как только станет появляться пленка, напоминающая жировую, это значит, что концентрация соли та, что требуется для образования кристаллогидрата состава CH3COONa*3H2O.

Перелейте жидкость в чистый тонкий стакан, закройте его и поставьте остывать. В остывшую жидкость достаточно внести ничтожное количество затравки — ацетата натрия, чтобы она мгновенно закристаллизовалась и превратилась в твердую массу, напоминающую лед. Если вы немного недодержали жидкость на огне и воды в ней многовато, то над застывшей массой будет немного воды, которую надо слить. Если же воды не хватает, то на поверхности окажется налет соли. Снимать его нет смысла, проще добавить немного воды.

Расплавляя кристаллогидрат на водяной бане и охлаждая его, опыт можно проделывать множество раз, в том числе и на глазах изумленной публики,— а кто не изумится, увидев, как вода на глазах застывает без охлаждения? Напротив, стакан даже разогревается—это выделяется теплота кристаллизации. Стакан можно перевернуть, и из него не выльется ни единой капли.
Показывая опыт как фокус, постарайтесь стряхнуть крупинку соли незаметно — скажем, с кончика «волшебной палочки». И обязательно плотно закрывайте стакан между опытами, иначе даже случайная пылинка сможет вызвать незапланированную кристаллизацию.

Реагент для этого опыта — ацетат натрия можно получить из уксусной кислоты и соды. Если вы будете готовить его самостоятельно, то уксусную кислоту разбавьте водой примерно втрое и всыпайте в нее соду небольшими порциями, постепенно, дождавшись, когда прекратится вспенивание от предыдущей порции соды. Без этого реакция пойдет так бурно, что жидкость может выбросить из сосуда.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ

Мы будем выращивать кристаллы меди.
Мелкие медные кристаллы можно получить, когда опускаешь гвоздь в раствор медного купороса. Они настолько малы, что пленка меди на поверхности кажется почти сплошной. А чтобы приготовить крупные кристаллы, надо как-то замедлить реакцию, что-бы выделяющаяся в реакции медь успевала осесть на кристаллы и достраивала их. Медленное охлаждение — возможный способ, но в том случае, когда не идет химическая реакция.

Тормозом для реакции будет служить поваренная соль. Положите на дно сосуда (например, стеклянной банки) немного кристаллов медного купороса и засыпьте их поваренной солью, по возможности мелкой. Прикройте их кругом, вырезанным из промокательной или фильтровальной бумаги; этот круг должен касаться стенок сосуда. Сверху, прямо на бумагу, положите железный кружок несколько меньшего диаметра. Заранее протрите его наждачной бумагой и промойте.

Налейте в банку насыщенный раствор поваренной соли, чтобы он полностью закрыл железный кружок. Дальше все пойдет без вашего участия. Сколько времени придется ждать, точно сказать нельзя — многое зависит от условий опыта. Во всяком случае, не час и не два, а несколько дней.

Итак, спустя несколько дней вы обнаружите в сосуде красивые красные кристаллы меди. Меняя размеры сосуда, размеры кристалликов медного купороса, толщину слоя поваренной соли и температуру опыта, м.ожно получить медные кристаллы разнообразной формы, порой на редкость необычной. А иногда вырастают дендриты — незавершенные в развитии кристаллы, похожие на ветви деревьев.

Если оставить медные кристаллы в том же сосуде, в которым они были получены, то долго они не сохранятся. Извлеките их, промойте водой, перенесите в пробирку с разбавленной серной кислотой и закройте пробкой. Вот теперь с кристаллами ничего не случится.

Источник: О. Ольгин. «Опыты без взрывов»

Источник: class-fizika.ru