Лабораторная работа выращивание кристаллов медного купороса

Обновлено: 05.10.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Муниципальное образовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа №8

Учебно-исследовательская работа

Выращивание кристаллов медного купороса

в домашних условиях

Выполнил: обучающийся 7А класса

Руководитель: учитель физики

Насипова Гузель Ульфатовна

Актуальность:

Совершенствовать свои умения и навыки, выявлять творческие способности – что может быть более актуальным для современного молодого человека? Хочется проявить себя, проверить свои способности, а эта тема как раз и дает такую возможность. Я полагаю что эта тема интересна всем.

1.Вырастить кристаллы медного купороса ( CuSO 4) в домашних условиях.

2.Предложить области их применения.

3.Изготовить изделия, используя выращенные кристаллы.

1. Изучить литературные и электронные источники по данной теме.

2. Изучить среду выращивания кристаллов.

3. Обсудить состав кристаллов и распространенные методы выращивания.

4.Вырастить кристалл медного купороса в домашних условиях.

5. Узнать их физические свойства.

6. Обсудить виды изделий из кристаллов.

7. Подумать о местах их применения.

8. Изготовить изделия с использованием выращенных кристаллов.

1. Виды твердых тел.

2. Строение кристаллов.

3. Механические свойства.

4. Выращивание кристаллов.

5. Изделия из кристаллов.

6. Применение кристаллов.

«Назначение человека-

Меня очень заинтересовали кристаллы и возникло желание узнать о них по - больше. Мне пришла в голову мысль попробовать вырастить самому настоящий кристалл и определить области его применения.

Что такое кристаллы.

Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος , первоначально — лёд , в дальнейшем — горный хрусталь , кристалл) — твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку .

Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).

Если рассмотреть при помощи лупы или микроскопа крупинки соли, то можно заметить, что они ограниченны плоскими гранями. Наличие таких граней – признак нахождения в кристаллическом состоянии.

Тело, представляющее собой один кристалл, называется монокристаллом. Большинство кристаллических тел состоит из множества расположенных беспорядочно мелких кристаллов, которые срослись между собой. Такие тела называются поликристаллами. Кусок сахара – поликристаллическое тело. Кристаллы различных веществ имеют разнообразную форму. Размеры кристаллов тоже разнообразны. Размеры кристаллов поликристаллического типа могут изменяться с течение времени. Мелкие кристаллы железа переходят в крупные, этот процесс ускоряется при ударах и сотрясениях, он происходит в стальных мостах, железнодорожных рельсах и т.д., от этого прочность сооружения с течением времени уменьшается.

Механические свойства кристаллов

Такие свойства твёрдых тел как упругость, прочность, поверхностное натяжения определяются силами взаимодействия между атомами и строением кристаллов. Изучая силы межатомного взаимодействия, можно, например, определить величину модуля упругости, предела прочности материала, энергии связи кристалла и коэффициента поверхностного натяжение.

Таким образом, оцениваются характеристики любых твёрдых тел, но проще всего это сделать для идеальных ионных кристаллов. В решетке таких кристаллов периодически чередуются положительные и отрицательные ионы.

Для оценки, прежде всего, необходимо выяснить величину силу единичной межатомной связи, которая в ионных кристаллах определяется силой взаимодействия между двумя ионами.

Силы межатомного взаимодействия

Зависимость сил межатомного взаимодействия от расстояния между центрами атомов в твёрдых телах заключается в следующем:

1 между атомами одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания. Результирующая сила межатомного взаимодействия - сумма этих двух сил.

2. При уменьшении расстояния между атомами силы отталкивания нарастают значительно быстрее, чем силы притяжения; поэтому существует некоторое расстояние r 0, при котором силы притяжения и силы отталкивания уравновешиваются и результирующая сила становится равной нулю. В кристалле, предоставленном самому себе, ионы располагаются именно на расстоянии r 0 друг от друга. Если расстояние между атомами меньше равновесного ( r меньше r 0), то преобладают силы отталкивания, если ( r больше r 0), то преобладают силы притяжения.

Эти свойства межатомных сил позволяют условно рассматривать частицы, образующие кристалл (например, ионы N а и С l в кристалле поваренной соли), как твердые упругие шары, взаимодействующие друг с другом. Деформация растяжения кристалла приводит к увеличению расстояния между центрами соседних шаров и преобладанию сил притяжения, а деформация сжатия - к уменьшению этого расстояния и преобладанию сил отталкивания.

4. Выращивание кристаллов.

Современная промышленность не может обойтись без самых разнообразных кристаллов. Они используются в часах, транзисторных приёмниках, вычислительных машинах, лазерах и многом другом. Великая лаборатория - природа - уже не может удовлетворить спрос развивающейся техники, и вот на специальных фабриках выращивают искусственные кристаллы: маленькие, почти не заметные, и большие - весом в несколько килограммов.

Существуют различные способы выращивания кристаллов. Часто этот процесс требует высоких температур и огромных давлений, но некоторые кристаллы можно выращивать и в домашних условиях. Рассмотрим, как это можно делать.

Самый простой, но очень важный метод- выращивание кристаллов из растворов. К нему относится, в первую очередь, выращивание кристаллов путем постепенного снижения температуры раствора. Этот метод основан на свойстве многих кристаллических веществ изменять свою растворимость с изменением температуры. Он хорош тем, что не требует сложной аппаратуры и позволяет выращивать кристаллы очень многих веществ. Однако он пригоден только для хорошо растворимых соединений. При выращивании кристаллов малорастворимых веществ нужна громоздкая установка, чтобы вместить достаточное количество раствора.

Другой способ - испарение растворителя. При этом создается небольшое пересыщение раствора, за счет которого и идет кристаллизация. Одним из недостатков этого способа является появление кристаллов - паразитов там, где стенки сосуда граничат с поверхностью испаряющегося раствора. Но этот способ очень прост и потому широко используется. Подливая по мере испарения новые порции насыщенного раствора, можно вырастить и кристаллы малорастворимых соединений.

Интересен способ, предназначенный для выращивания кристаллов трудно растворимых соединений в том случае, если существуют два хорошо растворимых компонента, дающих в результате реакции интересующее нас вещество. Оба компонента растворяют в отдельных сосудах. Затем при непрерывном размешивании раствор одного из них при помощи бюретки вводится по каплям в раствор второго. Образующегося при реакции пересыщения достаточно для кристаллизации нужного нам вещества.

Проще всего дома выращивать кристаллы медного купороса. Вещество это можно купить в любом магазине химреактивов, и оно абсолютно безвредно. Но прежде чем приступить к работе, давайте посмотрим, что представляет собой процесс выращивания кристаллов.

Если в воде при постоянной температуре растворять какое - ни будь вещество, то через некоторое время растворение прекращается. Такой раствор называется насыщенным, а максимальное количество вещества, которое можно растворить при данной температуре в 100 граммах воды, называется его растворимостью. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается. Поэтому раствор, насыщенный при одной температуре, становиться недосыщенным при более высокой температуре. Если же насыщенный раствор охладить, избыток вещества выпадает в осадок. Следовательно, один из способов выращивания кристаллов заключается в том, что надо дать насыщенному раствору охладиться. Можно выращивать кристаллы и выпариванием. Ведь если насыщенный раствор испаряется, объём его уменьшается, а количество растворённого вещества остаётся прежним. Иначе говоря, опять создаётся избыток вещества, который выпадает в осадок.

Рассмотрим теперь, как происходит выделение избытка вещества.

Теперь можно приступить к выращиванию кристалла. Прежде всего нужно приготовить посуду. Чтобы уничтожить нежелательные зародыши на стенках, пропарьте банки изнутри над носиком кипящего чайника. Затем сделайте снова тёплый насыщенный раствор и слейте его в другую чистую банку.

Когда раствор перестанет охлаждаться, выращивание кристалла можно продолжить. Для этого приподнимите стекло так, чтобы вода испарялась, но пылинки в раствор не попадали. Рост кристалла продолжается два- три дня.

Выращивая кристалл, старайтесь банку не трогать и не передвигать. Когда кристалл будет готов, достаньте его из раствора и тщательно промокните бумажной салфеткой, иначе он быстро потускнеет.

Как я в ыращ и ва л кристалл ы

Кристалл состоит из мелких кристалликов пирита и кальцида. Многие кристаллы имеют довольно причудливую форму. В природе кристаллы растут на протяжении миллионов лет. А нельзя ли ускорить этот процесс? Оказывается, можно. Промышленность уже давно снабжает технику искусственными кристаллами. Тем интереснее получить их самостоятельно. Именно такую задачу я и поставил перед собой.

Я выбрал самый простой способ - испарение растворителя. Установка представляла собой банку из органического стекла емкостью около 750 мл. В нее налито примерно 600мл насыщенного раствора медного купороса. По мере испарения в банку подливались новые порции раствора. Поэтому стенки не смачивались раствором, и кристаллы - паразиты на них почти не появлялись.

Первоначально из полукристаллической массы медного купороса я оторвал девять кристалликов более или менее правильной формы. Каждый был опущен на дно банки с насыщенным раствором медного купороса. По мере роста удалялись неудачные кристаллы, обросшие паразитами и потерявшие типичную для монокристаллов медного купороса форму. Через неделю осталось только два лучших кристалла. Они были уже довольно велики, поэтому линейный рост их замедлился из-за большой поверхности кристаллизации.

5. Изделия из кристаллов

Как делают драгоценности

Игрушки из кристаллов

Кристаллы издавна используются для изготовления украшений и ювелирных изделий. Они привлекают наше внимание причудливыми формами, сверкающими гранями, переливами цветов и богатством оттенков. Мы хотим научить читателей изготовить оригинальные и красивые изделия из поликристаллов, вырастить которые не представляет большого труда. При некотором навыке и аккуратности можно стать, например, обладателем удивительной веточки некоего экзотического дерева, состоящей из сверкающих и переливающихся зеленоватым светом небольших кристалликов, или зеленоватой новогодней елочки, опушенной, как снегом, шапкой белых кристаллов. Познакомившись с методикой и приобретя некоторый опыт, вы и сами сможете придумать и изготовить различные украшения и сувениры из поликристаллов.

Метод получения таких изделий основан на широко используемом способе получения монокристаллов – кристаллизации из водных растворов. При охлаждении насыщенного раствора, а также при испарении растворителя и в других условиях, когда создаются пересыщение раствора, растворенное в нем вещество начинает выпадать в осадок. Если в сосуд с раствором (кристаллизатор) поместить маленькие кристаллики исходного вещества (затравки) или какие-нибудь посторонние нерастворимые частички, структура которых близка к структуре кристалликов, то при достаточно медленном снижении температуры мы можем добиться того, чтобы вещество осаждалось преимущественно на затравках.

Получение достаточно крупных (размером в несколько сантиметров и более) однородных искусственных монокристаллов требует сложной аппаратуры с точным автоматическим управлением температурой, перемещением растворов, регулированием химического состава среды и так далее. Маленькие кристаллики и их сростки (поликристаллы) можно легко получить и, не прибегая к сложным конструкциям и автоматике.

Если в кристаллизатор опустить какой-нибудь предмет, на котором находится большое число затравок, то, используя метод снижения температуры или испарения растворителя, можно обрастить его кристалликами с четко выраженной огранкой. При этом нет никакой необходимости перемешивать раствор или точно регулировать скорость изменения температуры. Кристаллики и без этого вырастают достаточно красиво ограненными. Чтобы получить большое число затравок на заращиваемом предмете, нужно предварительно обмотать его обычными хлопчатобумажными нитками №10 (не обязательно плотно, виток к витку, можно и с интервалом 1-3 мм), окунуть в раствор, тут же вынуть и как следует просушить при комнатной температуре. Так как нитки пропитываются раствором. То при высыхании на них образуются мельчайшие кристаллики. Которые и будут в дальнейшем служить затравками.

Количество раствора в кристаллизаторе и его начальную температуру выбирают с учётом размеров каркаса и массы вещества, которую нужно на нем осадить. На маленькую елочку достаточно осадить 100-200г вещества. Масса осадка в данном растворе существенным образом зависит от растворимости выбранного вещества. Мы рекомендуем использовать алюмо-калиевые квасцы (скорее всего, они есть в стандартном школьном наборе химических реактивов в вашем химическом кабинете в школе; их можно также купить в аптеке). Их растворимость при 20 ° С около 6%, при 50°С – приблизительно 19%. Это означает, что в 1000г насыщенного раствора квасцов при температуре 20°С на 940г воды приходиться 60г квасцов, а при 50°С – на 810г воды 190г квасцов. Следовательно, при остывании 1000г насыщенного раствора от 50°С до 20°С в осадок выпадает 130г квасцов. Из сказанного ясно, что для заращивания елочки кристаллами квасцов вполне достаточно 1,5-2кг раствора. Не следует брать раствор с очень высокой температурой, так как в этом случае изделие после сушки будет покрыто мелкой кристаллической пылью, что существенно ухудшит его внешний вид. В качестве кристаллизатора можно взять любой стеклянный сосуд с прозрачными стенками.

Горячий раствор отфильтровывается через ватку. Чтобы синтетическая елочка не всплыла, в ее круглое основание с помощью пластилина надо вмонтировать металлический грузик, например, железную гайку или кусочек свинца. К вершине привязывается нитка, за которую изделие вынимается из кристаллизатора. Уровень раствора в кристаллизаторе должен быть по крайне мере на несколько миллиметров выше каркаса. Сверху кристаллизатор закройте крышкой из картона или полиэтиленовой пленкой. Выпадение осадка протекает сравнительно медленно, поэтому каркас необходимо держать в растворе 10-30 часов.

6. Применение кристаллов

Кристаллы встречаются нам по всюду: мы ходим по кристаллам, строим из них, выращиваем их в лабораториях и в заводских установках, создаём приборы и изделия из кристаллов, широко применяем их в технике и науке, едим кристаллы (вспомните поваренную соль), лечимся ими, находим кристаллы в живых организмах, выходим на просторы космических дорог, используя приборы из кристаллов.

Природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они не однородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее, однороднее и чище, чем встречаются в природе.

Принцип переориентации молекул в тонком слое жидкого кристалла реализован в буквенно – цифровых индикаторах (электронные часы, микрокалькуляторы, термометры), его используют для создания экранов телевизоров, плоских дисплеев компьютеров информационных стендов на железнодорожных вокзалах и аэропортах.

Некоторые жидкие кристаллы меняются при изменении температуры. Это свойство используют в медицине для определения участков тела с повышенной температурой и в технике для контроля качества микросхем.

В настоящее время интенсивно исследуются учеными, а инженеры находят все более широкие и интересные возможности их применения в самых разнообразных устройствах.

Области применения выращенных мною кристаллов.

Полученные мною кристаллы оказались достаточно привлекательными и я задумался об области их применения. Некоторые идеи пришли мне в голову, некоторые подсказали сокурсники, некоторые родственники, которые тоже оказались втянутыми в мои исследования. Благодаря опросам, проведенным мною, я пришел к выводу, что кристаллы можно использовать:

- в оформлении столов, поместив свечу внутри кристалла;

- при украшении рамок фотографий, картин;

В ходе работы мною были изучены литературные и электронные источники по данной теме, на основании которых были сделаны выводы по поводу строения и механических свойств кристаллов. Исследованы методы выращивания кристаллов и выбран наиболее приемлемый для выращивания кристалла медного купороса в домашних условиях. Мною были рассмотрены изделия из кристаллов и вскрыта тема изготовления драгоценностей.

В процессе исследования я получил кристаллы медного купороса, хотя это мне удалось не с первого раза (я ошибся с концентрацией раствора) и не получилось вырастить кристалл на нити. Но на дне банки кристаллы выросли замечательные. Я с уверенностью могу сказать, что выращивание кристаллов – это искусство.

В процессе работы были найдены и определены области применения выращенных мною кристаллов, а так же изготовлены некоторые изделия:

- изготовлена подставка для свечи.

На уроках окружающего мира и в туристических походах по нашей республике мы узнали, что кристаллы часто встречаются в природе. Например, снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев. Все камни - это кристаллы! Причем не только яркие и блестящие драгоценные камни (алмазы, рубины, сапфиры), но и обычные, из которых состоят горы, скалы , ущелья и пещеры. Существуют даже кристаллы, которые можно съесть! Это соль и сахар, которые имеются на каждой кухне. Кристаллы широко применяются в науке, промышленности, оптике, электронике. Я и моя семья живем в частном доме. У нас есть огород, где мы выращиваем овощи, фрукты и цветы. Однажды мама обрабатывала растения странной голубой жидкостью, и я решил узнать, для чего она это делает? Мама сказала, что это раствор медного купороса и нужен он для того, чтобы защитить фрукты и овощи от различных болезней. Я захотел узнать побольше об этом веществе. Изучив литературу, мы узнали, что медный купорос – это соль (соль - с химической точки зрения) голубого цвета, не ядовитая для человека (если только ее не кушать) и применяется она не только в садоводстве, но и в медицине, в строительстве и даже в пищевой промышленности! Но самым интересным для меня оказалось то, что каждая отдельная частица этой соли - это кристалл! Оказывается, кристаллы можно вырастить самому! Нас очень заинтересовала эта тема, и мы решили вырастить кристалл из соли медного купороса. Ведь он должен получиться очень красивым и цветным! Но как это сделать, какие меры предосторожности нужно соблюдать, мы с родителями не знали. Поэтому мы решили изучить этот процесс.

Вложение	Размер
vystupl_krist.docx	24.5 КБ

Предварительный просмотр:

Меня зовут Цветков Андрей, я ученик 3 Б класса, школы № 113.

Актуальность исследования состоит в том, что выращивание кристаллов - увлекательное и познавательное занятие и, пожалуй, самое простое, доступное и недорогое. Кристаллы играли и играют до сих пор немаловажную роль в жизни человека.

Цель работы: научиться выращивать кристаллы медного купороса в домашних условиях

1.Узнать, что такое кристаллы.

2.Изучить процесс выращивания кристаллов.

3.Ознакомиться с мерами безопасности при работе с медным купоросом.

4.Вырастить кристалл из соли медного купороса.

5.Проанализировать полученные результаты.

Объектом исследования являются кристаллы.

Предметом исследования - процесс кристаллизации.

Гипотеза исследования : мы предполагаем, что кристаллы медного купороса можно вырастить дома

-Накопление теоретического материала.

-Проведение опытно-экспериментальной деятельности с целью получения кристаллов из медного купороса.

-Анализ полученных результатов исследования.

1.Соль медного купороса (можно приобрести в магазине садоводства).

2.Ёмкость, где мы будем выращивать наш кристалл.

Что же такое кристаллы?

Проанализировав текстовый материал, определили методы исследования, провели экспериментальную работу по выращиванию кристаллов в домашних условиях.

Выращивание кристаллов из медного купороса .

Выращивание кристаллов — очень и очень интересное занятие Но для того, чтобы результат получился действительно красивым необходимо аккуратно выполнять все действия и набраться терпения. Из книг и интернета мы узнали, что выращивать кристаллы можно разными способами, например, охлаждая насыщенный раствор соли. С понижением температуры растворимость большинства веществ уменьшается, и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы – зародыши. Когда охлаждение медленное, их появляется немного. При быстром же охлаждении таких зародышей образуется больше, и сам процесс идет активнее. Правильных по форме кристаллов при этом не получается, ведь их растет множество и они мешают друг другу. Поэтому нужно взять один из этих кристалликов и использовать его в качестве так называемой затравки. Он будет как магнитик, к которому будут притягиваться и присоединяться частицы вещества из жидкости. Оказывается, даже если наш исходный кристаллик имеет неправильную форму, он рано или поздно сам выправит все свои дефекты и примет форму, свойственному данному веществу. Кристалл медного купороса должен получиться в форме ромба, что и предстояло нам проверить.

При выращивании кристалла из медного купороса, нужно всегда помнить, что это химический реактив, поэтому работать с ним детям можно только под присмотром родителей. Хотя медный купорос не ядовит, но соблюдать меры безопасности необходимо:

1.Не пробовать на вкус соль медного купороса.

2.Избегать попадания вещества в нос и в глаза.

3.Из посуды, которая была использована в ходе эксперимента, кушать строго запрещено.

4.Во время роста кристаллика не трогать его руками, потому что на нем останутся следы от пальцев, и кристалл будет расти неправильной формы.

5.Всегда мыть руки по окончании опытов.

Этапы выращивания кристалла из медного купороса

1 этап . C начала готовим раствор. Наливаем в банку или стакан примерно 200 мл горячей воды. Начинаем добавлять медный купорос. Насыпаем столовую ложку, размешиваем. Купорос очень быстро растворится. Добавляем еще ложку, снова размешиваем. Делаем так до тех пор, пока соль не начнет оседать на дне, после этого процеживаем раствор через платочек.

3 этап. Закрепили затравку на нитке.

4 этап. Затравку на нитке поместим внутрь стакана с раствором. При этом затравка не должна касаться стенок сосуда или его дна. Поэтому привяжем нитку к палочке по -середине. Положим палочку поперек горлышка стакана.

5 этап. Оставляем стакан с подвешенной затравкой в покое и ждем, пока начнут образовываться кристаллы. Когда кристалл достигнет нужного размера, достаем его из раствора, обрезаем нитку.

6 этап. Для того чтобы сделать наш кристалл еще красивее можно покрыть его бесцветным лаком для ногтей.

Результат : мы получили кристалл медного купороса. Выращенные кристаллы небольшой формы можно использовать в качестве украшения, например, рамки для фотографий или других предметов.

Вывод: При выполнении этой работы мы выяснили, что мир кристаллов красив и разнообразен. Каждый его представитель уникален по своим свойствам, размерам и особенностям строения. Кроме того, что кристаллы красивы, они играют важную роль в жизни человека.

В ходе работы мы исследовали очень интересное свойство кристаллов- их рост в искусственной среде. Оказывается, кристаллы можно вырастить дома, без каких- либо усилий.

В результате проведенных исследований гипотеза полностью подтверждается: нам удалось вырастить кристаллы медного купороса в домашних условиях .

Практическое значение исследования состоит в том, что оно может быть использовано на уроках окружающего мира, во внеклассных мероприятиях.

За помощь в проведении исследования благодарю моих родителей, классного руководителя. Всем спасибо за внимание!

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 23 (дополнительный материал) Лабораторная работа Наблюдение роста кристаллов из раствора

Лабораторная работа

Тема: "Наблюдение роста кристаллов из раствора"

Цель: научиться создавать кристаллы, пронаблюдать за ростом кристалла

Теоретические сведения

Существуют два простых способа выращивания кристаллов из раствора: охлаждение насыщенного раствора соли и его выпаривание. Первым этапом при любом из двух способов является приготовление насыщенного раствора. В условиях школьного физического кабинета проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов. В домашних условиях можно выращивать кристалл медного купороса или обычной поваренной соли.

Растворимость любых веществ зависит от температуры. Обычно с повышением температуры растворимость увеличивается, а с понижением температуры уменьшается.

При охлаждении горячего (примерно 40°С) насыщенного раствора до 20°С в нем окажется избыточное количества соли на 100 г воды. При отсутствии центров кристаллизации это вещество может оставаться в растворе, т.е. раствор будет пересыщенным.

С появлением центров кристаллизации избыток вещества выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики соли. Если предоставить выпавшим кристалликами возможность подрасти в течение суток, то среди них найдутся чистые и совершенные по форме экземпляры. Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.

Чтобы вырастить крупный кристалл, в тщательно отфильтрованный насыщенный раствор нужно внести кристаллик - затравку, заранее прикрепленный на волосе или тонкой леске, предварительно обработанной спиртом.

Можно вырастить кристалл без затравки. Для этого волос или леску обрабатывают спиртом и опускают в раствор так, чтобы конец висел свободно. На конце волоса или лески может начаться рост кристалла.

Если для выращивания приготовлен крупный затравочный кристалл, то его лучше вносить в слегка подогретый раствор. Раствор, который был насыщенным при комнатной температуре, при температуре на 3-5°С выше комнатной будет ненасыщенным. Кристалл-затравка начнет растворяться в нем и потеряет при этом верхние, поврежденные и загрязненные слои. Это приведет к увеличению прозрачности будущего кристалла. Когда температура понизится до комнатной, раствор вновь станет насыщенным, и растворение кристалла прекратится. Если стакан с раствором прикрыть так, чтобы вода из раствора могла испаряться, то вскоре раствор станет пересыщенным и начнется рост кристалла. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной. На выращивание крупного кристалла в зависимости от условий эксперимента может потребоваться от нескольких дней до нескольких недель.

Ход работы

1. Тщательно вымойте стакан и воронку, подержите их над паром.

2. Налейте 100, г дистиллированной (или дважды прокипяченной) воды в стакан и нагрейте её до 30°С-40°С. Используя кривую растворимости, приведенную на рисунке 1, определите марсу соли, необходимую для приготовления насыщенного раствора при 30°С.

Приготовьте насыщенный раствор и слейте его через ватный фильтр в чистый стакан. Закройте стакан крышкой или листком бумаги. Подождите, пока раствор остынет до комнатной температуры. Откройте стакан. Через некоторое время начнут выпадать первые кристаллы.

3. Через сутки слейте раствор через ватный фильтр в чистый, вновь вымытый и попаренный стакан. Среди множества кристаллов, оставшихся на дне первого стакана, выберите самый чистый кристалл правильной формы. Прикрепите кристалл-затравку к волосу или леске и опустите его в раствор. Волос или леску предварительно протрите ватой, смоченной спиртом. Можно также положить кристалл-затравку на дно стакана перед запивкой в него раствора. Поставьте стакан в теплое чистое место. В течение нескольких суток или недель не трогайте кристалл и не переставляйте стакан. В конце срока выращивания выньте кристалл из раствора, тщательно осушите бумажной салфеткой и уложите в специальную коробку. Руками кристалл не трогайте, иначе он потеряет прозрачность.

Видеоопыт.

Опыт 1. Выращивание кристалла из медного купороса.

Опыт 2. Выращивание кристалла из поваренной соли.

Контрольные вопросы

1. Что может служить центром кристаллизации?

2. Чем объясняется неодинаковая скорость роста различных граней одного и того
же кристалла?

3. Каким способом можно насыщенный раствор сделать пересыщенным без
добавления растворенного вещества?

Лабораторная работа предназначена для студентов первых курсов СПО.

Цель: исследовать способ выращивания кристаллов соли, медного купороса, основанного на испарении насыщенного раствора при постоянной температуре; приобретение навыков по выращиванию кристаллов.

Задание дается обучающимся за два месяца до сдачи работы на оценивание.

Домашняя лабораторная работа

РАЗДЕЛ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА

Тема 2.2. Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы

1) формирование положительной мотивации самостоятельной деятельности;

2) развитие творческих способностей, познавательного интереса;

3) формирование умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять явления, формировать экспериментальные умения, пользоваться приборами, инструментами, справочной литературой, обрабатывать результаты наблюдений;

4) формирование научных знаний об экспериментальных фактах, понятиях, методах.

Порядок организации практической работы

1. Подготовительный этап

1.1. Инструкция для изучения.

Задание дается обучающимся за два месяца до сдачи работы на оценивание.

Лабораторная работа

Оборудование: дистиллированная вода, стакан, контейнер для медного купороса стеклянная палочка, насыщенный раствор соли, медного купороса.
Цель: исследовать способ выращивания кристаллов соли, медного купороса, основанного на испарении насыщенного раствора при постоянной температуре; приобретение навыков по выращиванию кристаллов.

Схема опыта по росту кристаллов для медного купороса и поваренной соли идентична, поэтому ниже приведен алгоритм, которым можно пользоваться для обоих опытов.

1. Взять порошок сульфата меди (натрия хлорида) и чистый стакан с горячей дистиллированной (практически кипящей) водой.

2. Всыпать порошок медного купороса (натрия хлорида) в воду, размешивая стеклянной палочкой. Затем всыпать ещё, и снова размешать. И так до тех пор, пока порошок не перестанет растворяться. Если это необходимо, профильтровать полученный раствор.

3. Завязать на конце нитки узелок (или привязать бисеринку), другой конец нитки привязать к деревянной палочке и опустить узелок в воду, так, чтобы он не касался дна.

4. Поставить в такое место, где раствор будет медленно остывать (тогда кристаллы получатся правильной формы). Когда раствор совсем остынет, убирать в тёмное прохладное место. Через пару дней на нитке появятся маленькие кристаллы-затравки.

5. Вынуть кристаллы. Если размер вам достаточный, то обработать их бесцветным лаком для предотвращения разрушения. Если же нет, то вылить старый раствор и повторить процедуру со стаканом и раствором снова, когда раствор остынет, поместить маленькие кристаллы в этот новый раствор и ждать их роста дальше.

Следует отметить, что от объема стакана и количества порошка зависит размер кристалла.

1.2. Аналитическое чтение с целью систематизации.

1.3. Вопросы и задания для самопроверки.

1.Что называется кристаллом?

2. Какими свойствами обладают кристаллы?

3. Что называется кристаллической решеткой?

4. Какую роль играют кристаллы в нашей жизни?

5. Что такое жидкие кристаллы?

6. Какие факторы могут влиять на рост кристаллов в домашних условиях?

2. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика. Учебник для средних специальных

учебных заведений. – М.: Высшая школа, 1990

Основной этап- проведение практической работы в домашних условиях

2.1. Инструктаж по ОТ и ТБ

ИНСТРУКЦИЯ № 8

по охране труда при проведении лабораторных работ

и лабораторного практикума по физике

Требования безопасности перед началом работы

2.1. Внимательно изучить содержание и порядок проведения лабораторной работы или лабораторного практикума, а также безопасные приемы его выполнения.

2.2. Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы. Приборы и оборудование разместить таким образом, чтобы исключить их падение и опрокидывание.

Требования безопасности во время работы.

3.1. Не пробовать на вкус раствор для роста кристалла.

3.2. Воспроизведение алгоритма выполнения практической работы и выявление проблемных зон.

3.3. Самостоятельное выполнение практической работы.

3.4. Оформление отчета .

3. Рефлексия достигнутых результатов. Анализ допущенных ошибок и прогнозирование дальнейших действий.

4.Оценка лабораторной работы:

В качестве отчета о проделанной работе можно представить видео или фото-отчет (презентация)

В лабораторной работе обязательно должны присутствовать:

- Название лабораторной работы (ЛР)

- Приборы и материалы

- Описание хода работы и наблюдения за процессом

- Таблица результатов наблюдений

- Уровень самостоятельности (2б)

- Правильность и обоснованность сделанных выводов, объяснений и описания работы. (3б)

Помогаем учителям и учащимся в обучении, создании и грамотном оформлении исследовательской работы и проекта.

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки

В процессе исследовательской работы по биологии на тему "Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки" автором была поставлена цель, научиться правильно выращивать кристаллы из медного купороса, выяснить, с применением воды какой степени очистки получаются лучшие кристаллы.

Подробнее о работе:

Учебный проект по биологии на тему "Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки" направлен на рассмотрение особенностей выращивания кристаллов медного купороса в домашних условиях. Автор описывает последовательность выращивания кристалла медного купороса, изучает принцип выращивания кристаллов из разных типов воды: из фильтрованной воды, из водопроводной воды, из минеральной воды.

В исследовательском проекте по биологии "Выращивание кристаллов медного купороса с использованием воды различной степени очистки" учащаяся школы проводит практическое исследование, в рамках которого описывает воздействие разных типов воды на рост кристаллов, проводит сравнительный анализ получившихся образований на дне емкостей с растворами из разных типов воды, дает характеристику роста и изменения кристаллов в длительном временном промежутке.

Введение
1. Выращивание кристаллов.
1.1 Последовательность выращивания кристалла медного купороса.
2. Выращивание кристаллов из разных типов воды.
2.1 Кристалл из фильтрованной воды.
2.2 Кристалл из водопроводной воды.
2.3 Кристалл из минеральной воды.
3. Воздействие разных типов воды на рост кристаллов.
4. Сравнительный анализ получившихся образований на дне емкостей с растворами из разных типов воды.
5. Рост и изменение кристаллов в длительном временном промежутке.
Заключение
Список литературы

Введение

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 – распространенный химический опыт, но несмотря на это многие не знают, как правильно и с научной точки зрения выращивать кристаллы.

Кристаллизация - это процесс образования кристаллов. Начинается он лишь при определённой концентрации вещества в растворе и при наличии очага кристаллизации. Кристаллы (от греч. krystallos, первонач. - лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку). Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой кристалл (или монокристалл, например, при выращивании искусственных камней), если быстро — то множество мелких (или поликристалл). [1, 2],

В домашних условиях можно вырастить кристаллы почти всех солей, но начинать лучше с технологически простых материалов. К ним относятся поваренная соль, сахар, бура и, наконец, медный купорос. Из него получаются самые крупные и красивые кристаллы синего цвета. Выращивать их легко, в то же время это очень интересный и познавательный процесс. На просторах интернета находится достаточно обобщенная информация о выращивании кристаллов [3, 4], однако точной последовательности действий не представлено.

После нескольких неудачных попыток у меня получилось сформировать удобную для меня последовательность действий.

Цель работы: научиться правильно выращивать кристаллы из медного купороса.

ознакомиться с процессом выращивания кристаллов;
провести наблюдение за ростом кристаллов из разных типов воды;
провести ряд исследований и опытов;
провести анализ полученных результатов.

Оборудование, необходимое для выращивания кристалла:

сосуд, в котором будет выращиваться кристалл;
сосуд для приготовления раствора;
леска без покрытия, толщиной 0,15-0,20 мм;
деревянная палочка для приготовления раствора;
деревянная палочка, длиннее, чем диаметр сосуда для выращивания кристалла;
резиновые перчатки, для защиты кожи рук во время приготовления раствора.

Сами упаковки медного купороса (CuSO4●5H2O) приобретаются в зависимости от того, сколько и какого размера вы собираетесь выращивать кристаллы.

Последовательность выращивания кристалла медного купороса

1. Для приготовления перенасыщенного раствора возьмем емкость, палочку и пакетики с медным купоросом.

В моем случае была взята чистая стеклянная банка объемом 1000мл, заполненная 700мл теплой воды и два пакетика медного купороса, каждый из которых весит 100 грамм (Рисунок 1).


Рисунок 1. Оборудование, необходимое для выращивания кристалла.	Рисунок 2. Приготовление раствора медного купороса.

2. В теплую воду начинаем понемногу всыпать медный купорос, постоянно помешивая для более быстрого и интенсивного растворения. Всыпаем кристаллики медного купороса до того момента, когда они перестают растворяться и оседают на дне емкости (Рисунок 2).

3. Остужаем наш раствор до комнатной температуры. Убеждаемся, что кристаллики купороса на дне не растворились. Перенасыщенный раствор готов, остается только отфильтровать его через марлю.

4. Приготавливаем сосуд для выращивания и вливаем в него профильтрованный через сложенную в несколько слоев марлю. Достаем из упаковки несколько щепоток медного купороса и бросаем их в раствор. Кристаллики осели на дне. (Рисунок 3).


Рисунок 3. Насыщенный раствор медного купороса	Рисунок 4. Выросшая затравка

Из щепотки кристалликов на следующий день вырастет затравка, из которой мы сможем выбрать подходящий по размеру и форме кристаллик для дальнейшего выращивания. (Рисунок 4)

5. Примерно через 9-14 часов мы сможем увидеть, что на дне нашей емкости образовалось множество маленьких кристаллов-затравок. Переливаем раствор в другой сосуд и достаем со дна эти кристаллики. Выбираем понравившийся по форме кристаллик и отделяем его от остальных.

6. Пока кристаллик обсыхает на кусочке марли или ватки (Рисунок 5), мы займемся обновлением нашего раствора. Сосуд с раствором помещаем на водяную баню. В теплом растворе растворяем кристаллики медного купороса до того момента, когда они перестанут растворяться. Остужаем его, убедившись, что перенасыщенный раствор готов, отфильтровываем и переливаем в сосуд для выращивания, который перед этим был хорошо промыт и высушен.

7. Маленький кристаллик, выбранный нами ранее, подвешиваем на леску. Процесс довольно кропотливый, чтобы надежно привязать кристаллик нужно постараться. После этого мы привязываем другой конец лески к деревянной палочке, обматываем ее вокруг палочки, регулируя длину. Обращаю ваше внимание на то, что длину лески нельзя делать слишком короткой. Так как в процессе роста кристалла она с каждым днем будет становиться короче.

Рисунок 5. Кристаллики для дальнейшего выращивания

8. Кладем нашу палочку на горлышко сосуда, тем самым помещая кристаллик в раствор. Сверху кладем сложенную в несколько раз чистую марлю и убираем наш сосуд в затемненное место.

9. На следующий день повторяем процедуру обновления раствора. Необходимо обязательно проверять то, чтобы раствор был перенасыщенным, иначе, кристалл начнет растворяться в воде, уменьшаться в размере, а может и полностью раствориться.

10. Через несколько дней или недель таких действий, когда кристалл вырастет до нужного вам размера, нужно покрыть его прозрачным лаком для ногтей, тем самым завершая выращивание своего кристалла.

Обращаю ваше внимание, что главное, следить за качеством роста своего кристалла. Когда он достигнет определенного размера, он начнет слоиться по бокам. В таком случае, нужно завершать выращивание.

Выращивание кристаллов из разных типов воды

Фильтрованную через бытовой фильтр водопроводную воду;
Нефильтрованную водопроводную воду;
Минеральную воду.

Кристалл из фильтрованной воды

Через 11 часов после приготовления раствора на дне банки образовалось множество мелких кристалликов различных форм. Выбрав самый подходящий по форме и размеру (0,5 см), я продолжила выращивание.

Измерения размера кристалла:

Кристалл из водопроводной воды

В отличие от первого эксперимента, кристалл из водопроводной воды у меня не получилось вырастить с первого раза. Вместо кристалликов-затравок на дне банки образовалась кашица.

На второй раз, я накрыла сосуд с кристаллом плотной темной тканью и убрала его в неосвещенное место.

На следующее утро на дне банки находились крупные, красивые кристаллики-затравки правильной формы. Причем, намного крупнее, чем из фильтрованной воды (Рисунок 10).

Рисунок 10. Затравка на водопроводной воде.

Измерения размера кристалла:

Кристалл из минеральной воды

На дне банки не образовалось ни кристалликов, ни кашицы, получилась просто жижа (Рисунок 13). После того, как я попробовала сделать так же, как и с кристаллом из водопроводной воды и подержать все это подольше, ничего не изменилось.

Когда спустя неделю абсолютно ничего не изменилось, я сделала новый перенасыщенный раствор в соотношении минеральной и фильтрованной воды 1:1. За ночь, в кашице сформировались маленькие образования неправильной формы (Рисунок 14). Кристалликами их назвать нельзя, так как они разваливаются в руках в первые же секунды, соответственно подвесить хоть один из них на леску невозможно.

Тогда я сделала новый перенасыщенный раствор в соотношении минеральной и фильтрованной воды 1:3, а затем и 1:6 (Рисунок 15). В итоге, получилась кашица из мелких кристалликов-образований. Из которой также невозможно было выбрать ни один нормальный кристаллик-затравку.

Исходя из состава воды и приведенных примеров, можно предположить, что ионы минералов и углекислый газ (CO2), содержащиеся в минеральной воде, мешают образованию кристаллической решетки кристаллов.

Воздействие разных типов воды на рост кристаллов

После того, как я закончила выращивание кристаллов из фильтрованной и водопроводной воды, я решила провести небольшой эксперимент.

Я смешала перенасыщенный раствор из фильтрованной воды и перенасыщенный раствор из водопроводной воды в отношении 1:1. После этого я разлила равное количество раствора в две одинаковые емкости и погрузила в одну из них кристалл из фильтрованной воды, а в другую кристалл из водопроводной воды. Через 14 часов оба кристалла полностью растворились.

Спустя две недели я повторила эксперимент, вырастив по одному кристаллу из водопроводной и фильтрованной воды. Результат оказался тем же.

Сравнительный анализ получившихся образований на дне емкостей с растворами из разных типов воды

1. Ниже вы можете наблюдать то, что образуется на дне емкости с раствором из фильтрованной воды за ночь (Рисунок 17). Эти образования забирают на себя большое количество раствора из медного купороса. Поэтому, с каждым разом уходит все большее количество купороса (минимум 250 грамм медного купороса на 0,8 литра воды).

Они очень легко разъединяются между собой, стоит чуть потрясти банку.

2. В банке, где растет кристалл из водопроводной воды, образуются кристаллики намного меньше. Они как бы прилипают к дну банки. Разъединяются они намного сложнее и при помощи деревянной палочки (Рисунок 18).

Рост и изменение кристаллов в длительном временном промежутке

Я приготовила перенасыщенный раствор из фильтрованной воды и бросила в него несколько щепоток медного купороса. Емкость я накрыла темной плотной тканью и убрала в неосвещенное место. Все это я оставила ровно на 2 месяца. В течение этого времени я не притрагивалась к сосуду и не снимала ткань.

Каково было мое удивление, когда я, достав банку, увидела множество крупных кристаллов неправильной формы (Рисунок 19). Также можно увидеть, что небольшое количество раствора, оставшееся после образования этих кристаллов, позеленело и помутнело.

Таким образом, сравнивая размеры кристаллов, выращенных на очищенной и на водопроводной воде (Рисунок 20), можно сделать вывод, что кристаллы на очищенной воде растут быстрее и получаются более крупными, чем на водопроводной. На минеральной воде вырастить крупные кристаллы не получается вообще.

Заключение

Сначала немногие из беспорядочно движущихся молекул или атомов растворенного вещества собираются в том примерно порядке, который нужен для образования кристаллической решетки. Такую группу атомов или молекул называют зародышем. Опыт показывает, что зародыши чаще образуются при наличии в растворе каких-либо центров кристаллизации. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики растворенного вещества, поэтому если посуда не чистая, то кристаллы растут на дне и стенках сосуда.

Медный купорос - химически активная соль. Именно поэтому в опыте на водопроводной воде кристаллы росли медленнее, чем на очищенной воде, не содержащей других растворённых в ней солей. Водопроводная вода, во-первых, содержит растворённые соли и, во-вторых, может быть сильно хлорированной.

Примеси (особенно карбонаты в жёсткой водопроводной воде и соли в минеральной воде) вступают в химические реакции с медным купоросом, из-за чего сильно тормозится или вообще прекращается рост кристаллов. Моя работа имеет практическую значимость, потому что материалы исследования могут быть использованы для подготовки к уроку, для подготовки к экзаменам. Цель работы достигнута. Я научилась выращивать кристаллы медного купороса.

Список использованных источников и литературы

Читайте также: