Is het mogelijk om thuis kristallen te kweken? Laten we samen proberen het antwoord op deze vraag te vinden, methoden voor te stellen om dit experiment uit te voeren.
We weten heel goed dat kristallen in verschillende vormen en maten in de natuur te vinden zijn. In de winter versieren sneeuwvlokken ramen, boomtakken. Sommige kristallen zijn de afvalproducten van bepaalde organismen.
Intro
De groei van kristallen is bijvoorbeeld typisch voor weekdieren die in de schaal vallen. Na 5-10 jaar wordt er een prachtige parel in gevormd, uniek in zijn uiterlijk en unieke schittering.
Saffieren, robijnen, diamanten en andere edelstenen kunnen als kristallen worden beschouwd. Het belang van natuurlijke kristallen in de industrie, wetenschap, elektronica, optica is groot.
Thuis kristallen kweken is een leuke activiteit voor beginnende onderzoekschemici. Het is veilig, dus zelfs geschikt voor basisschoolleerlingen.
Door nauwgezette voorbereiding, nauwgezette uitvoeringexperiment vindt de vorming en ontwikkeling van de vaardigheden van het opzetten van experimenten plaats.
Het is belangrijk om kristallen te laten groeien na ideeën over de geaggregeerde toestanden van materie, manieren om het proces van kristalgroei te beheersen.
Als de kristallisatie in een laag tempo verloopt, kun je erop rekenen dat je een groot kristal krijgt. Door de snelheid van het proces te verhogen, kan men polykristallijne kleine kristallen verwachten.
Belangrijke informatie
Het Crystal Growing Project kan gestart worden met theoretische termen en concepten. Kristallen zijn de vaste toestand van materie. Het wordt gekenmerkt door een bepaalde vorm, het aantal gezichten dat is gekoppeld aan de specifieke kenmerken van de rangschikking van atomen. Kristallen van dezelfde stof hebben altijd dezelfde vorm, maar verschillen in grootte zijn toegestaan.
Groeiende kristallen worden geassocieerd met een verandering in de thermodynamische parameters van de oplossing, de overgang van de oplossing naar een vaste aggregatietoestand.
In de natuur zijn er veel verschillende stoffen die kristallen kunnen vormen.
Als je bijvoorbeeld waterkristallen laat groeien, moet je de temperatuur verlagen. Als water bevriest, vormt het sneeuwvlokken of ijskristallen. Volgens een soortgelijk schema wordt de vorming van minerale kristallen uitgevoerd tijdens bepaalde rotsvormingsprocessen.
Aanzienlijke hoeveelheden gesmolten en hete rotsen in het binnenste van de aarde zijn minerale oplossingen.
Wanneer ze naar de oppervlakte worden geduwdaarde, vindt er een langzame afkoeling plaats, wat leidt tot een overgang naar een vaste vorm.
Zo bevat berggraniet kristallen van mineralen: veldspaat, kwarts, mica. Miljoenen jaren geleden bestond graniet als een gesmolten massa van mineralen. In onze tijd zijn er verschillende gesmolten gesteenten in de aardkorst, met de geleidelijke afkoeling waarvan verschillende soorten kristallen worden gevormd.
De methoden voor het kweken van kristallen variëren en zijn afhankelijk van de chemische structuur van de stof, de temperatuur en het gebruik van extra componenten.
Processpecificaties
Het proces kan worden onderverdeeld in verschillende afzonderlijke punten:
- natuurlijk, geassocieerd met onderwijs in de natuur;
- kunstmatig.
De tweede optie is gewild in de volgende gevallen:
- voor wetenschappelijke en technische doeleinden;
- bij het uitvoeren van buitenschools, praktisch, experimenteel werk;
- willekeurige kristalvorming.
Hoe kan kristalgroei plaatsvinden in het laatste geval? De chemie beschouwt deze variant van kristallisatie als een onbedoelde uitkomst van het experiment, waarbij in dit geval geen controle door de onderzoeker was. Spontane kristallisatie wordt waargenomen in aanwezigheid van aanvullende fysische of chemische processen: verdamping van het oplosmiddel, oxidatie van de componenten van de oplossing.
Fysische en chemische eigenschappen
Groeiende kristallenuit zout wordt verklaard door de oplosbaarheid van de stof in oplosmiddelen, vergezeld van de vernietiging van de kristalstructuur. De warmte die nodig is voor een dergelijk proces wordt uit de omgeving gehaald. In het geval van het oplossen van bijvoorbeeld ammoniumthiocyanaat NH4SCN en kaliumjodide, kan de temperatuurverandering worden gevoeld door direct contact met de reageerbuis.
Het thuis kweken van kristallen uit zout wordt ook geassocieerd met diffusie. Als je bijvoorbeeld verschillende kristallen van kaliumpermanganaat (kaliumpermanganaat) neemt en ze oplost in water, kun je zien hoe roze wervelingen zich vormen over het volume van de cilinder. Onder krachtig roeren krijgt de hele oplossing een uniforme roze kleur. Als het bevroren is, kunt u erop rekenen dat u prachtige kristallen van kaliumpermanganaat krijgt.
Het kweken van kristallen voor kinderen kan het beste worden overwogen op natriumchloride, kopersulfaat (2).
Belangrijke aspecten
Bij het selecteren van materiaal voor experimenteel werk, is het belangrijk om bepaalde feiten in overweging te nemen:
- Het uitgangsmateriaal mag niet giftig zijn. Het project "Thuis kweken van kristallen" voor kinderen staat bijvoorbeeld het gebruik van kaliumcyanide, natriumsulfaat niet toe, omdat de hydrolyse van dergelijke zouten giftige verbindingen vrijgeeft die vergiftiging kunnen veroorzaken.
- De gekozen stoffen moeten stabiele resultaten geven. Natriumsulfaatkristallen, ijzer-ammonium- en chroom-kaliumaluin, mangaanzouten veranderen bijvoorbeeld met vochtverlies in onopvallende poeders en daarom worden zezijn niet inbegrepen in de kristalkweekset.
- Aanvaardbare kosten en beschikbaarheid van geselecteerde reagentia. Hoe kunnen kristallen worden gekweekt? Kits voor kinderen bevatten toegankelijke onderdelen en gedetailleerde instructies voor het doen van praktisch werk.
- Gebruik van stabiele stoffen. De keuze van stoffen die omkeerbare hydrolyse ondergaan wordt niet aanbevolen. Zo zullen ammoniumzouten, die zeer hygroscopisch zijn, reageren met water, waardoor het moeilijk is om het gewenste resultaat te verwachten.
Wat moet een jonge alchemist nog meer weten? Bij het groeien van kristallen hoort een bepaalde volgorde van handelingen (algoritme). Alleen als aan alle vereisten en fasen van het werk is voldaan, kunt u erop rekenen dat u het gewenste resultaat krijgt.
Bewaar kristallen bij voorkeur in de koelkast, om hun vernietiging niet uit te lokken. Er zijn enkele stoffen die gedurende een vrij lange tijd in een stabiele kristallijne vorm kunnen bestaan.
De beste optie voor schoolkinderen is bijvoorbeeld om kristallen te kweken uit kopersulfaat, zout. Deze componenten zijn verkrijgbaar in een prijsklasse die past bij hun chemisch-fysische, biologische eigenschappen.
Met een extra coating van de resulterende kristallen met een kleurloze vernis, kunt u hun "levensduur" aanzienlijk verlengen.
Benodigde apparatuur
Hoe kristallen laten groeien? Sets voor kinderen bevatten chemisch glaswerk: hittebestendige glazen,filterpapier, trechter, glazen staaf, reagentia.
Als het experiment thuis wordt uitgevoerd, kan toiletpapier (servetten) worden gebruikt in plaats van filterpapier, en een oude pot die op een elektrisch fornuis wordt geplaatst, kan de rol van een waterbad spelen.
Een alternatief voor een echte chemische trechter is de hals van een oude plastic fles.
Wat is nog meer belangrijk om te overwegen bij het uitvoeren van een Crystal Growing-experiment? Naast directe teelt is het belangrijk om de vaardigheden te verwerven om het resultaat van experimentele activiteiten te behouden.
Onderwijsopties
Er zijn drie verschillende opties voor kristalvorming:
- van de smelt;
- van oplossing;
- van de gasfase.
Als voorbeeld van kristallisatie vanuit een gesmolten toestand, kunnen we het verschijnen van ijs uit water zien, evenals de vorming van vulkanisch gesteente.
Het kweken van kristallen uit vitriool is een typisch voorbeeld van de overgang van een vloeibare fase naar een vaste aggregatietoestand.
In het geval van afkoeling van een damp of gas, als gevolg van elektrische aantrekkingskrachten, wordt de associatie van atomen of moleculen tot een kristallijne toestand waargenomen. Een van de meest voorkomende opties voor de kunstmatige productie van eenkristallen, die kan worden uitgevoerd door basisschoolleerlingen, noemen we de teelt van kristallen uit kopersulfaat. De complexiteit van het proces ligt in de onbeduidende snelheid van zijn stroom.
Een voorbeeld van studentenprojectwerk
De relevantie van het onderwerp is dat het werd gegevengedetailleerde instructies voor het kweken van kristallen, evenals specifieke resultaten.
De hypothese van het project: mooie en unieke kristallen kunnen thuis worden gekweekt.
Het doel van het project: zelf zoutkristallen kweken.
Projectdoelstellingen:
- analyseer theoretische informatie over de onderzoeksvraag;
- onthul de waarde van zout voor het menselijk leven;
- kweek zoutkristallen met je eigen handen;
- de voorwaarden voor de vorming van kristallen verduidelijken;
- evalueer de resultaten die zijn verkregen tijdens praktische activiteiten.
Historische achtergrond
Natriumchloride is een veelvoorkomend voedingsproduct. In de natuur komt deze verbinding voor als het mineraal haliet, ook wel "steenzout" genoemd. Natriumchloride wordt in aanzienlijke hoeveelheden aangetroffen in zeewater. Deze verbinding werd gevonden in de ingewanden van de aarde, aan de oevers van rivieren, in de bergen.
Zonder een bepaalde hoeveelheid keukenzout beginnen veel levende organismen met zouthonger. Roofdieren compenseren het gebrek aan natriumchloride met het vlees en bloed van prooien, herbivoren likken zoute gronden.
10-15 gram zout per dag is genoeg voor een persoon (niet meer dan 1 eetlepel), een teveel aan deze chemische stof leidt tot nierziekten. In de oudheid werd zout gebruikt om munten van te maken, voor 5 tegels zout kon je een slaaf kopen.
In het oude Rome werden ingehuurde soldaten betaald met zout, niet met geld. De Britten geloofden dat een oplossing van natriumchloride,bespat op een ding, voorkomt ongeluk. Het was zout dat werd beschouwd als een symbool van vriendschap en gastvrijheid. Er is een populair teken, volgens welke, wanneer het verspreid is, je je moet voorbereiden op een mislukking, een ruzie.
In Kievan Rus kwam de stof uit de zoutmeren van de Azov en de Zwarte Zee. Het was zo'n duur goed dat het alleen voor edele gasten werd geserveerd.
Er zijn steden die verschenen op de plaatsen waar natriumchloride werd gewonnen:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessant over kristallen
Het woord betekent "ijs" in het Grieks. Ze hebben een verscheidenheid aan vormen, structuren, maten. Grote monsters bereiken bijvoorbeeld een massa van enkele tonnen. Oude mensen geloofden dat kristal uit ijs kon worden verkregen en diamanten uit kristal. Ze waren begiftigd met magische eigenschappen, ze geloofden dat kristallen genezen van dodelijke ziekten, het lot en het leven van een persoon beïnvloeden.
Er zijn speciale vormen van kristallen: takken, veren, naalden, bomen, bloemen. Een voorbeeld zijn de patronen op de ramen in de winter. Mensen hebben geleerd om kunstmatig robijnen te kweken. Stenen zijn nodig voor de sieradenindustrie, maar ook voor de vervaardiging van precisie uurwerken.
Oefen
Bij het kweken van zoutkristallen zijn geen speciale chemicaliën nodig. Elk huis heeft zout voor voedsel. De kristallen van deze chemische verbinding zijn:transparante kleurloze kubussen. De procedure voor het kweken van zoutkristallen was verdeeld in verschillende fasen:
- Zout oplossen in warm water. Het proces ging door totdat zo'n moment kwam, totdat de stof niet meer oploste (verzadigde oplossing).
- Het bereide mengsel wordt in een andere container gegoten, waarin de uiteindelijke kristallen kunnen worden gekweekt. Om ervoor te zorgen dat de stofjes het kristallisatieproces niet verstoren, wordt de oplossing eerst door een servet of toiletpapier gefilterd.
- Een klein steentje is aan een draad gebonden, die in de voorbereide oplossing wordt neergelaten.
- De container is bedekt met gemetalliseerde folie om te voorkomen dat vuil en stof binnendringt.
Belangrijke punten
Om grote en mooie kristallen te krijgen, is het onwenselijk om zonder speciale noodzaak een kiezelsteen eruit te trekken.
Vuil mag niet in de verzadigde oplossing komen, omdat dit zal leiden tot een afname van de kristallisatiesnelheid en een negatieve invloed zal hebben op de grootte van de gevormde deeltjes.
Gebruik geen kleurstoffen bij het kweken van kristallen, omdat dit niet alleen de oplossing zelf bederft, maar ook het eindresultaat negatief beïnvloedt.
Afgaande op de beoordelingen, worden de eerste kristallen op de draad 2-3 dagen na het begin van het experiment gevormd. Geleidelijk aan worden ze groter, groeien ze op elkaar. Uiteindelijk wordt een vrij groot transparant kristal van natriumchloride gevormd.
Kweek van kopersulfaatkristallen
Om mooie sulfaatdeeltjes te krijgenkoper kan worden gekocht bij de ijzerhandel kopersulfaatpoeder. Deze stof wordt in de landbouw gebruikt om schadelijke micro-organismen te bestrijden die groente- en fruitgewassen vernietigen.
Er moet aan worden herinnerd dat kopersulfaat een actieve chemische verbinding is. Het is giftig! Het is noodzakelijk om de handen te wassen na het proces van het oplossen van het poeder, evenals bij het werken met kopersulfaatkristallen.
Eerst moet je een verzadigde oplossing van dit zout bereiden. Om dit te doen, wordt het poeder opgelost in heet water totdat het oplosproces stopt. Vervolgens wordt een klein kiezelsteentje (zaad) aan de draad bevestigd, het wordt opgehangen in een container met een oplossing van kopersulfaat zodat het de bodem niet raakt. Het vat wordt lange tijd open gelaten, kamertemperatuur wordt gehandhaafd. Om te voorkomen dat er vuil en stof binnendringt, kan de container worden afgedekt met voedselfolie.
Tijdens de verdamping verschijnt er een korst op het oppervlak van de oplossing, die geleidelijk verandert in blauwe glanzende kristallen. Na 3-4 dagen is het "zaad" begroeid met blauwe kristallen die op edelstenen lijken. Na drie weken kun je een groot kristal kopersulfaat krijgen.
Als je wilt, kun je jezelf bewapenen met een kant-en-klare set van een jonge chemicus, ontworpen om een verscheidenheid aan kristallen te laten groeien.
Ammoniumdiwaterstoffosfaat wordt gebruikt als een stof waaraan voedingskleurstof in poedervorm wordt toegevoegd. Ook in de set zijn er kiezelstenen die nodig zijn voor het "zaad", een plastic container met een deksel en gemeten verdelingen voor het kweken, pincet,vergrootglas, roerpeddel.
Voor het experiment wordt 40 ml heet water gemeten, vervolgens wordt het mengsel gegoten, het wordt opgelost in water onder roeren met een spatel. Het hoofdgesteente wordt langs de bodem van de container verspreid, de oplossing wordt in de container gegoten. Het wordt op een lichte plaats geplaatst, bijvoorbeeld op een vensterbank. Terwijl het water verdampt, verschijnen naaldvormige zoutkristallen in de container. Na 2-3 weken is het water volledig verdampt, je kunt grote kristallen ammoniumzout zien.
Tot slot
Bij het uitvoeren van onderzoekswerk volgens het eerder voorgestelde algoritme, kan men rekenen op de uitvoering van de taak. Thuis gekweekte kristallen zijn vrij groot.
Tijdens onafhankelijke experimenten kan een jonge scheikundige de volgende conclusies trekken:
- vergelijk het kristalgroeiproces van verschillende chemicaliën;
- analyseer verschillen in kleur, grootte, vorm van volwassen kristallen;
- deeltjes kunnen groeien bij het verwijderen van onkruid, het wegwerken van ongewenste groei;
- het proces van kristalgroei wordt uitgevoerd terwijl water verdampt;
- hun vorm en grootte wordt beïnvloed door de temperatuur.
Afgaande op de beoordelingen, zijn de kristallen nogal wispelturig, ze moeten met zorg worden behandeld, volledige naleving van het temperatuurregime, de volgorde van acties, het gebruik van "zaad". Als je geduld hebt, dit project zorgvuldig en zorgvuldig behandelt, is het heel goed mogelijk om thuis zelf kristallen met een ongebruikelijke vorm, kleur en grootte te kweken.
We mogen niet vergeten dat een persoon kristallijne stoffen nodig heeft voor de vervaardiging van werktuigmachines, de bouw van huizen, huishoudelijke doeleinden.
In de ingewanden van de aarde zijn er stenen met zo'n ideale vorm, alsof iemand ze met hoge kwaliteit heeft gepolijst, gepolijst, gesneden.
Ieder van ons keek met verbazing naar de smetteloze sneeuwvlokken, kleine zandkorrels op de oever van de rivier, bewonderde edelstenen en halfedelstenen.
Het is moeilijk te geloven dat het de natuur was, zonder enige menselijke tussenkomst, die deze kristallijne stoffen creëerde.
Tijdens het proces van praktische activiteiten maken studenten kennis met theoretische materialen, vaardigheden van experimentele activiteiten en bestuderen ze de basisveiligheidsregels.
