È possibile coltivare cristalli in casa? Proviamo insieme a trovare la risposta a questa domanda, a proporre metodi per condurre questo esperimento.
Sappiamo perfettamente che in natura si possono trovare cristalli di varie forme e dimensioni. In inverno, i fiocchi di neve decorano le finestre, i rami degli alberi. Alcuni dei cristalli sono i prodotti di scarto di alcuni organismi.
Intro
Ad esempio, la crescita dei cristalli è tipica dei molluschi che cadono nel guscio. Dopo 5-10 anni, si forma una bellissima perla, unica nel suo aspetto e brillantezza unica.
Zaffiri, rubini, diamanti e altre pietre preziose possono essere considerati cristalli. L'importanza dei cristalli naturali nell'industria, nella scienza, nell'elettronica e nell'ottica è grande.
Coltivare i cristalli in casa è un'attività divertente per i chimici di ricerca principianti. È sicuro, quindi è adatto anche agli studenti delle scuole elementari.
Attraverso una meticolosa preparazione, un'esecuzione meticolosaesperimento, avviene la formazione e lo sviluppo delle capacità di impostare esperimenti.
È importante iniziare a coltivare cristalli dopo avere idee sugli stati aggregati della materia, modi per controllare il processo di crescita dei cristalli.
Se la cristallizzazione procede a bassa velocità, puoi contare sull'ottenere un cristallo grande. Aumentando la velocità del processo, ci si può aspettare di ottenere piccoli cristalli policristallini.
Informazioni importanti
Il progetto Crystal Growing può essere avviato con termini e concetti teorici. I cristalli sono lo stato solido della materia. È caratterizzato da una certa forma, il numero di facce associate alle specifiche della disposizione degli atomi. I cristalli della stessa sostanza hanno sempre la stessa forma, ma sono ammesse differenze di dimensioni.
La crescita dei cristalli è associata a un cambiamento nei parametri termodinamici della soluzione, la transizione della soluzione in uno stato solido di aggregazione.
In natura ci sono molte sostanze diverse che possono formare cristalli.
Ad esempio, la crescita di cristalli d'acqua comporta l'abbassamento della temperatura. Quando l'acqua si congela, forma fiocchi di neve o cristalli di ghiaccio. Secondo uno schema simile, la formazione dei cristalli minerali avviene durante alcuni processi di formazione delle rocce.
Quantità significative di rocce fuse e calde nell'interno della terra sono soluzioni minerali.
Quando li spingi in superficieterra, si verifica un lento raffreddamento, che porta a una transizione verso una forma solida.
Ad esempio, il granito di montagna contiene cristalli di minerali: feldspato, quarzo, mica. Milioni di anni fa, il granito esisteva come massa fusa di minerali. Nel nostro tempo, ci sono varie rocce fuse nella crosta terrestre, con il graduale raffreddamento di cui si formano vari tipi di cristalli.
I metodi di crescita dei cristalli variano e dipendono dalla struttura chimica della sostanza, dalla temperatura, dall'uso di componenti aggiuntivi.
Specifiche del processo
Il processo può essere suddiviso in diversi punti separati:
- naturale, associato all'educazione in natura;
- artificiale.
La seconda opzione è richiesta nei seguenti casi:
- per scopi scientifici e tecnici;
- quando si svolgono lavori extracurriculari, pratici e sperimentali;
- formazione di cristalli casuali.
Come può avvenire la crescita dei cristalli in quest'ultimo caso? La chimica considera questa variante della cristallizzazione come un esito non intenzionale dell'esperimento, in cui in questo caso non c'era alcun controllo da parte del ricercatore. La cristallizzazione spontanea si osserva in presenza di ulteriori processi fisici o chimici: evaporazione del solvente, ossidazione dei componenti della soluzione.
Caratteristiche fisiche e chimiche
Cristalli in crescitadal sale si spiega con la solubilità della sostanza nei solventi, accompagnata dalla distruzione della struttura cristallina. Il calore necessario per tale processo viene prelevato dall'ambiente. Ad esempio, nel caso della dissoluzione del tiocianato di ammonio NH4SCN e dello ioduro di potassio, il cambiamento di temperatura può essere percepito dal contatto diretto con la provetta.
Inoltre, la crescita di cristalli di sale a casa è associata alla diffusione. Ad esempio, prendendo diversi cristalli di permanganato di potassio (permanganato di potassio) e sciogliendoli in acqua, si può osservare come si formano vortici rosa sul volume del cilindro. Con vigorosa agitazione, l'intera soluzione acquisisce un colore rosa uniforme. Se è congelato, puoi contare su bellissimi cristalli di permanganato di potassio.
La crescita dei cristalli per i bambini è meglio presa in considerazione su cloruro di sodio, solfato di rame (2).
Aspetti importanti
Quando si seleziona il materiale per il lavoro sperimentale, è importante considerare alcuni fatti:
- Il materiale di partenza non deve essere tossico. Ad esempio, il progetto per bambini "Crescere cristalli in casa" non consente l'uso del cianuro di potassio, solfato di sodio, poiché l'idrolisi di tali sali rilascia composti tossici che possono causare avvelenamento.
- Le sostanze scelte devono dare risultati stabili. Ad esempio, cristalli di solfato di sodio, allume di ferro-ammonio e cromo-potassio, sali di manganese, con perdita di umidità, si trasformano in polveri anonime e, quindi,non sono inclusi nel kit per la crescita dei cristalli.
- Costo accettabile e disponibilità di reagenti selezionati. Come si possono coltivare i cristalli? I kit per bambini includono componenti accessibili e istruzioni dettagliate per svolgere il lavoro pratico.
- Uso di sostanze stabili. Si sconsiglia la scelta di sostanze che subiscono idrolisi reversibile. Pertanto, i sali di ammonio, che sono altamente igroscopici, reagiranno con l'acqua, per cui sarà difficile aspettarsi di ottenere il risultato desiderato.
Cos' altro dovrebbe sapere un giovane alchimista? La crescita dei cristalli implica una certa sequenza di azioni (algoritmo). Solo se tutti i requisiti e le fasi del lavoro sono soddisfatti, puoi contare sull'ottenimento del risultato desiderato.
Conserva i cristalli preferibilmente in frigorifero, per non provocarne la distruzione. Ci sono alcune sostanze che possono esistere in una forma cristallina stabile per un periodo di tempo piuttosto lungo.
Ad esempio, l'opzione migliore per gli scolari è coltivare cristalli di solfato di rame, sale. Questi componenti sono disponibili in una fascia di prezzo adeguata alle loro caratteristiche chimico-fisiche, biologiche.
Con un rivestimento aggiuntivo dei cristalli risultanti con una vernice incolore, puoi prolungarne notevolmente la "vita".
Attrezzatura richiesta
Come si coltivano i cristalli? I set per bambini includono vetreria chimica: bicchieri resistenti al calore,carta da filtro, imbuto, bacchetta di vetro, reagenti.
Se l'esperimento viene eseguito a casa, è possibile utilizzare la carta igienica (tovaglioli) al posto della carta da filtro e una vecchia pentola posta su un fornello elettrico può svolgere il ruolo di bagnomaria.
Un' alternativa a un vero imbuto chimico è il collo di una vecchia bottiglia di plastica.
Cos' altro è importante considerare quando si fa un esperimento Crystal Growing? Oltre alla coltivazione diretta, è importante acquisire le competenze per preservare il risultato delle attività sperimentali.
Opzioni educative
Ci sono tre diverse opzioni per la formazione dei cristalli:
- dalla fusione;
- dalla soluzione;
- dalla fase gassosa.
Come esempio di cristallizzazione da uno stato fuso, possiamo notare l'aspetto del ghiaccio dall'acqua, così come la formazione di rocce vulcaniche.
La crescita dei cristalli dal vetriolo è un tipico esempio della transizione da una fase liquida a uno stato solido di aggregazione.
Nel caso del raffreddamento di un vapore o di un gas, dovuto a forze di attrazione elettriche, si osserva l'associazione di atomi o molecole in uno stato cristallino. Tra le opzioni più comuni per la produzione artificiale di cristalli singoli, che possono essere eseguite dagli studenti delle scuole elementari, segnaliamo la coltivazione di cristalli da solfato di rame. La complessità del processo sta nella velocità insignificante del suo flusso.
Un esempio di project work per studenti
La rilevanza dell'argomento è che è stata dataistruzioni dettagliate per la crescita dei cristalli, nonché risultati specifici.
L'ipotesi del progetto: cristalli belli e unici si possono coltivare in casa.
L'obiettivo del progetto: coltivare cristalli di sale da soli.
Obiettivi del progetto:
- analizza le informazioni teoriche sulla domanda di ricerca;
- rivela il valore del sale per la vita umana;
- coltiva i cristalli di sale con le tue mani;
- chiarire le condizioni per la formazione dei cristalli;
- valutare i risultati ottenuti nel corso delle attività pratiche.
Sfondo storico
Il cloruro di sodio è un prodotto alimentare comune. In natura, questo composto si presenta come l'alito minerale, indicato anche come "salgemma". Il cloruro di sodio si trova in quantità significative nell'acqua di mare. Questo composto è stato trovato nelle viscere della terra, sulle rive dei fiumi, nelle montagne.
Senza una certa quantità di sale da cucina, molti organismi viventi iniziano la fame di sale. I predatori compensano la mancanza di cloruro di sodio con la carne e il sangue delle prede, gli erbivori leccano i terreni salati.
10-15 grammi di sale al giorno sono sufficienti per una persona (non più di 1 cucchiaio da tavola), un eccesso di questa sostanza chimica porta a malattie renali. Anticamente il sale veniva usato per fare le monete, per 5 tessere di sale si poteva comprare uno schiavo.
Nell'antica Roma, i soldati assoldati venivano pagati con il sale, non con i soldi. Gli inglesi credevano che una soluzione di cloruro di sodio,schizzato su una cosa, previene la sventura. Era il sale che era considerato un simbolo di amicizia e ospitalità. C'è un segno popolare, secondo il quale, quando è disperso, devi prepararti al fallimento, una lite.
Nella Rus' di Kiev, la sostanza proveniva dai laghi salati dell'Azov e del Mar Nero. Era un bene così costoso che veniva servito solo per ospiti nobili.
Ci sono città che sono apparse nei luoghi in cui è stato estratto il cloruro di sodio:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessante sui cristalli
La parola significa "ghiaccio" in greco. Hanno una varietà di forme, strutture, dimensioni. Ad esempio, campioni giganti raggiungono una massa di diverse tonnellate. Gli antichi credevano che il cristallo potesse essere ottenuto dal ghiaccio e che i diamanti potessero essere ottenuti dal cristallo. Erano dotati di proprietà magiche, credevano che i cristalli guarissero da malattie mortali, influenzassero il destino e la vita di una persona.
Ci sono forme speciali di cristalli: rami, piume, aghi, alberi, fiori. Un esempio sono i motivi sulle finestre in inverno. Le persone hanno imparato a coltivare rubini artificialmente. Le pietre sono necessarie per l'industria della gioielleria e per la produzione di movimenti di precisione per orologi.
Pratica
La crescita dei cristalli di sale non comporta sostanze chimiche speciali. Ogni casa ha sale per il cibo. I cristalli di questo composto chimico sonocubi trasparenti incolori. La procedura per la crescita dei cristalli di sale è stata suddivisa in diverse fasi:
- Sciogliere il sale in acqua tiepida. Il processo continuò fino a quel momento, finché la sostanza non cessò di dissolversi (soluzione satura).
- La miscela preparata viene versata in un altro contenitore, in cui si possono far crescere i cristalli finali. Affinché i granelli non interferiscano con il processo di cristallizzazione, la soluzione viene prima filtrata attraverso un tovagliolo o carta igienica.
- Un piccolo sassolino è legato a un filo, che viene calato nella soluzione preparata.
- Il contenitore è coperto con un foglio metallizzato per evitare che detriti e polvere entrino all'interno.
Punti importanti
Per ottenere cristalli grandi e belli, è indesiderabile estrarre un sassolino senza necessità particolari.
I detriti non dovrebbero entrare nella soluzione satura, poiché ciò comporterà una diminuzione della velocità di cristallizzazione e influenzerà negativamente la dimensione delle particelle formate.
Non utilizzare coloranti durante la crescita dei cristalli, in quanto ciò non solo rovinerà la soluzione stessa, ma influirà negativamente anche sul risultato finale.
A giudicare dalle recensioni, i primi cristalli sul filo si formano 2-3 giorni dopo l'inizio dell'esperimento. A poco a poco, aumentano di dimensioni, crescono l'uno sopra l' altro. Alla fine, si forma un cristallo trasparente abbastanza grande di cloruro di sodio.
Coltivazione di cristalli di solfato di rame
Per ottenere bellissime particelle di solfatoil rame può essere acquistato presso il negozio di ferramenta in polvere di solfato di rame. Questa sostanza viene utilizzata in agricoltura per combattere i microrganismi dannosi che distruggono le colture di ortaggi e frutta.
Va ricordato che il solfato di rame è un composto chimico attivo. È velenoso! È necessario lavarsi le mani dopo il processo di scioglimento della polvere, nonché quando si lavora con cristalli di solfato di rame.
Per prima cosa devi preparare una soluzione satura di questo sale. Per fare ciò, la polvere viene sciolta in acqua calda fino all'arresto del processo di dissoluzione. Successivamente, un piccolo ciottolo (seme) viene attaccato al filo, viene sospeso in un contenitore con una soluzione di solfato di rame in modo che non tocchi il fondo. Il recipiente viene lasciato aperto a lungo, la temperatura ambiente viene mantenuta. Per evitare che detriti e polvere entrino all'interno, il contenitore può essere coperto con pellicola alimentare.
Nel corso dell'evaporazione, sulla superficie della soluzione apparirà una crosta, trasformandosi gradualmente in cristalli blu lucenti. Dopo 3-4 giorni, il "seme" è ricoperto di cristalli blu che ricordano pietre preziose. Dopo tre settimane, puoi ottenere un grande cristallo di solfato di rame.
Se lo desideri, puoi armarti di un set già pronto di un giovane chimico, progettato per far crescere una varietà di cristalli.
Come sostanza viene utilizzato il diidrogeno fosfato di ammonio, a cui viene aggiunto colorante alimentare in polvere. Inoltre nel set sono presenti i sassolini necessari per il "seme", un contenitore di plastica con coperchio e divisioni misurate per la coltivazione, pinzette,lente d'ingrandimento, paletta per mescolare.
Per l'esperimento si misurano 40 ml di acqua calda, quindi si versa la miscela, si scioglie in acqua mescolando con una spatola. La roccia principale è sparsa lungo il fondo del contenitore, la soluzione viene versata nel contenitore. È posizionato in un luogo luminoso, ad esempio su un davanzale. Quando l'acqua evapora, nel contenitore compaiono cristalli di sale a forma di ago. Dopo 2-3 settimane, l'acqua evapora completamente, puoi vedere grandi cristalli di sale di ammonio.
In chiusura
Quando si esegue un lavoro di ricerca secondo l'algoritmo proposto in precedenza, si può contare sull'attuazione del compito. I cristalli coltivati in casa sono piuttosto grandi.
Durante esperimenti indipendenti, un giovane chimico può trarre le seguenti conclusioni:
- confronta il processo di crescita dei cristalli di varie sostanze chimiche;
- analizzare le differenze di colore, dimensione, forma dei cristalli cresciuti;
- Le particelle possono crescere quando si rimuovono le erbacce, eliminando le escrescenze indesiderate;
- il processo di crescita dei cristalli viene eseguito quando l'acqua evapora;
- la loro forma e dimensione sono influenzate dalla temperatura.
A giudicare dalle recensioni, i cristalli sono piuttosto capricciosi, devono essere trattati con cura, piena osservanza del regime di temperatura, sequenza di azioni, uso del "seme". Se hai pazienza, tratta questo progetto con attenzione e attenzione, è del tutto possibile coltivare cristalli di forma, colore e dimensioni insoliti a casa da solo.
Non dobbiamo dimenticare che le sostanze cristalline sono necessarie a una persona per la fabbricazione di macchine utensili, la costruzione di case, gli usi domestici.
Nelle viscere della terra ci sono pietre di una forma così ideale, come se qualcuno le avesse lucidate, lucidate, tagliate con alta qualità.
Ognuno di noi ha guardato con sorpresa i fiocchi di neve impeccabili, i piccoli granelli di sabbia sulla riva del fiume, ha ammirato pietre preziose e semipreziose.
È difficile credere che sia stata la natura, senza alcun intervento umano, a creare queste sostanze cristalline.
Nel processo delle attività pratiche, gli studenti familiarizzano con materiali teorici, abilità di attività sperimentali, studiano le regole di sicurezza di base.
