Үйде кристалдарды өсіруге бола ма? Осы сұраққа жауап іздеп, осы экспериментті жүргізу әдістерін ұсынып көрейік.
Біз табиғатта әртүрлі пішіндер мен өлшемдегі кристалдардың кездесетінін жақсы білеміз. Қыста қар бүршіктері терезелерді, ағаш бұтақтарын безендіреді. Кристалдардың кейбірі белгілі бір ағзалардың қалдықтары болып табылады.
Кіріспе
Мысалы, қабықшаға түсетін моллюскаларға кристалдардың өсуі тән. 5-10 жылдан кейін оның ішінде сыртқы түрі мен қайталанбас жарқырауымен ерекше әдемі інжу пайда болады.
Сафир, рубин, гауһар және басқа да асыл тастар кристалдар ретінде қарастырылуы мүмкін. Табиғи кристалдардың өнеркәсіпте, ғылымда, электроникада, оптикада маңызы зор.
Үйде кристалдарды өсіру - жаңадан бастаған химиктерге арналған қызықты әрекет. Бұл қауіпсіз, сондықтан ол тіпті бастауыш сынып оқушылары үшін де жарамды.
Ұқыпты дайындық, тиянақты орындау арқылыэксперимент, эксперименттерді орнату дағдыларын қалыптастыру және дамыту орын алады.
Материяның агрегаттық күйлері, кристалдардың өсу процесін бақылау жолдары туралы идеялардан кейін кристалдарды өсіруді бастау маңызды.
Егер кристалдану төмен жылдамдықпен жүрсе, үлкен кристалды алуға сенуге болады. Процесс жылдамдығын арттыру арқылы поликристалды ұсақ кристалдар алуға болады.
Маңызды ақпарат
Хрусталь өсіру жобасын теориялық терминдер мен ұғымдардан бастауға болады. Кристалдар – заттың қатты күйі. Ол белгілі бір пішінмен, атомдардың орналасу ерекшеліктерімен байланысты беттердің санымен сипатталады. Бір заттың кристалдары әрқашан бірдей пішінде болады, бірақ өлшемдері бойынша айырмашылықтарға рұқсат етіледі.
Кристалдардың өсуі ерітіндінің термодинамикалық параметрлерінің өзгеруімен, ерітіндінің агрегацияның қатты күйіне өтуімен байланысты.
Табиғатта кристалдар түзе алатын әртүрлі заттар көп.
Мысалы, су кристалдарын өсіру температураны төмендетуді қамтиды. Су қатқан кезде қар бүршіктері немесе мұз кристалдары пайда болады. Ұқсас схема бойынша минералды кристалдардың түзілуі белгілі бір тау жыныстарының түзілу процестері кезінде жүзеге асады.
Жердің ішкі бөлігіндегі балқыған және ыстық жыныстардың едәуір мөлшері минералды ерітінділер болып табылады.
Оларды бетіне итергендежер, баяу салқындау пайда болады, бұл қатты түрге өтуге әкеледі.
Мысалы, тау гранитінде минералдардың кристалдары бар: дала шпаты, кварц, слюда. Миллиондаған жылдар бұрын гранит минералдардың балқытылған массасы ретінде болған. Біздің заманымызда жер қыртысында әр түрлі балқыған тау жыныстары бар, олардың бірте-бірте салқындауы арқылы әр түрлі кристалдар түзіледі.
Кристалдарды өсіру әдістері әртүрлі және заттың химиялық құрылымына, температураға, қосымша компоненттерді қолдануға байланысты.
Процесс ерекшеліктері
Процессті бірнеше бөлек нүктелерге бөлуге болады:
- табиғи, табиғаттағы тәрбиемен байланысты;
- жасанды.
Екінші опция келесі жағдайларда сұранысқа ие:
- ғылыми-техникалық мақсатта;
- сыныптан тыс, практикалық, эксперименттік жұмыстарды жүргізу кезінде;
- кездейсоқ кристал түзілуі.
Соңғы жағдайда кристалдың өсуі қалай болуы мүмкін? Химия кристалданудың бұл нұсқасын эксперименттің күтпеген нәтижесі ретінде қарастырады, бұл жағдайда зерттеуші тарапынан бақылау болмаған. Спонтанды кристалдану қосымша физикалық немесе химиялық процестер болған кезде байқалады: еріткіштің булануы, ерітінді компоненттерінің тотығуы.
Физикалық және химиялық сипаттамалар
Өсіп келе жатқан кристалдартұздан кристалдық құрылымның бұзылуымен жүретін заттың еріткіштерде ерігіштігімен түсіндіріледі. Мұндай процеске қажетті жылу қоршаған ортадан алынады. Мысалы, аммоний тиоцианаты NH4SCN және калий йодидін еріткен жағдайда температураның өзгеруін пробиркамен тікелей жанасу арқылы сезінуге болады.
Сонымен қатар, үйде тұздан кристалдарды өсіру диффузиямен байланысты. Мысалы, калий перманганатының (калий перманганатының) бірнеше кристалдарын алып, оларды суда еріткенде, цилиндрдің көлемінде қызғылт түсті бұрылыстардың қалай пайда болатынын байқауға болады. Күшті араластыру кезінде бүкіл ерітінді біркелкі қызғылт түске ие болады. Егер ол мұздаса, калий перманганатының әдемі кристалдарын алуға сенімді бола аласыз.
Балаларға арналған кристалдарды өсіру натрий хлориді, мыс сульфатында (2) жақсы қарастырылады.
Маңызды аспектілер
Тәжірибелік жұмыс үшін материалды таңдаған кезде белгілі бір фактілерді ескерген жөн:
- Бастапқы материал улы болмауы керек. Мысалы, балаларға арналған «Үйде кристалдарды өсіру» жобасы калий цианидін, натрий сульфатын пайдалануға рұқсат бермейді, өйткені мұндай тұздардың гидролизі улануды тудыруы мүмкін улы қосылыстар шығарады.
- Таңдалған заттар тұрақты нәтиже беруі керек. Мысалы, натрий сульфатының кристалдары, темір-аммоний және хром-калий алюминиі, марганец тұздары ылғалды жоғалтып, түсініксіз ұнтақтарға айналады, сондықтан оларкристалды өсіру жинағына кірмейді.
- Таңдалған реагенттердің рұқсат етілген құны және қолжетімділігі. Кристалдарды қалай өсіруге болады? Балаларға арналған жинақтарда қол жетімді құрамдас бөліктер, сонымен қатар практикалық жұмысты орындауға арналған егжей-тегжейлі нұсқаулар бар.
- Тұрақты заттарды қолдану. Қайтымды гидролизге ұшырайтын заттарды таңдау ұсынылмайды. Осылайша, жоғары гигроскопиялық аммоний тұздары сумен әрекеттеседі, нәтижесінде қажетті нәтиже алуды күту қиын болады.
Жас алхимик тағы не білуі керек? Кристалдарды өсіру белгілі бір әрекеттер тізбегін (алгоритмді) қамтиды. Жұмыстың барлық талаптары мен кезеңдері орындалса ғана, сіз қалаған нәтижеге сене аласыз.
Кристалдардың жойылуын тудырмас үшін оларды тоңазытқышта жақсырақ сақтаңыз. Тұрақты кристалды түрде ұзақ уақыт бойы өмір сүре алатын кейбір заттар бар.
Мысалы, мектеп оқушылары үшін ең жақсы нұсқа – мыс сульфатынан, тұздан кристалдар өсіру. Бұл компоненттер химиялық-физикалық, биологиялық сипаттамаларына сәйкес келетін баға диапазонында қол жетімді.
Алынған кристалдарды түссіз лакпен қосымша жабу арқылы олардың «өмір сүру уақытын» айтарлықтай ұзартуға болады.
Қажетті жабдық
Кристаллдарды қалай өсіру керек? Балаларға арналған жиынтықтарға химиялық шыны ыдыстар кіреді: ыстыққа төзімді көзілдірік,сүзгі қағазы, шұңқыр, шыны таяқша, реагенттер.
Тәжірибе үйде жүргізілсе, сүзгі қағазының орнына дәретхана қағазын (салфетки) қолдануға болады, ал электр плитасына қойылған ескі кастрюль су моншасының рөлін атқара алады.
Нағыз химиялық шұңқырға балама ескі пластик бөтелкенің мойны болып табылады.
Хрусталь өсіру тәжірибесін жасағанда тағы нені ескеру керек? Тікелей өсіруден басқа, эксперименттік әрекеттердің нәтижесін сақтау дағдыларын меңгеру маңызды.
Білім опциялары
Кристал түзудің үш түрлі нұсқасы бар:
- балқымадан;
- шешімнен;
- газ фазасынан.
Балқыған күйдегі кристалданудың мысалы ретінде судан мұздың пайда болуын, сондай-ақ жанартау жыныстарының пайда болуын атап өтуге болады.
Витриолдан кристалдардың өсуі сұйық фазадан агрегаттың қатты күйіне өтудің типтік мысалы болып табылады.
Будың немесе газдың салқындауы кезінде электрлік тартылыс күштерінің әсерінен атомдардың немесе молекулалардың кристалдық күйге қосылуы байқалады. Бастауыш мектеп оқушылары жүзеге асыра алатын монокристалдарды жасанды өндірудің кең таралған нұсқаларының ішінде мыс сульфатынан кристалдарды өсіруді ерекше атап өтеміз. Процестің күрделілігі оның ағынының шамалы жылдамдығында.
Студенттік жоба жұмысының мысалы
Тақырыптың өзектілігі – берілгенкристалдарды өсіруге арналған егжей-тегжейлі нұсқаулар, сондай-ақ нақты нәтижелер.
Жобаның гипотезасы: әдемі және ерекше кристалдарды үйде өсіруге болады.
Жобаның мақсаты: тұз кристалдарын өз бетімен өсіру.
Жоба мақсаттары:
- зерттеу сұрағы бойынша теориялық ақпаратты талдау;
- тұздың адам өмірі үшін маңызын ашады;
- өз қолыңызбен тұз кристалдарын өсіріңіз;
- кристалдардың түзілу шарттарын нақтылау;
- практикалық іс-әрекет барысында алынған нәтижелерді бағалау.
Тарихи дерек
Натрий хлориді – қарапайым тағам өнімі. Табиғатта бұл қосылыс галит минералы ретінде кездеседі, оны «тас тұзы» деп те атайды. Натрий хлориді теңіз суында айтарлықтай мөлшерде кездеседі. Бұл қосылыс жер қойнауында, өзен жағаларында, тауларда табылған.
Тұздың белгілі бір мөлшері болмаса, көптеген тірі ағзалар тұзды аштықты бастайды. Жыртқыштар натрий хлоридінің жетіспеушілігін жыртқыштың еті мен қанымен толтырады, шөпқоректілер тұзды топырақты жалайды.
Адамға
күніне 10-15 грамм тұз жеткілікті (1 ас қасықтан көп емес), бұл химиялық заттың артық болуы бүйрек ауруларына әкеледі. Ежелгі уақытта тұзды тиын жасау үшін пайдаланған, 5 тұзға құл сатып алуға болады.
Ежелгі Римде жалдамалы сарбаздарға ақша емес, тұз төленетін. Британдықтар натрий хлоридінің ерітіндісін,затқа шашырап, бақытсыздықтың алдын алады. Достық пен қонақжайлылықтың символы болып саналатын тұз. Танымал белгі бар, оған сәйкес ол шашыраңқы болған кезде сәтсіздікке, жанжалға дайындалу керек.
Киев Русінде бұл зат Азов пен Қара теңіздердің тұзды көлдерінен келген. Бұл қымбат тауар болғаны сонша, оны тек құрметті қонақтарға беретін.
Натрий хлориді өндірілген жерлерде пайда болған қалалар бар:
- Соликамск.
- Солвычегодск.
- Бурсол.
- Соликамск.
- Солигалич.
- Соль-Илецк.
Хрусталдар туралы қызықты
Бұл сөз грек тілінен аударғанда «мұз» дегенді білдіреді. Олардың пішіндері, құрылымдары, өлшемдері әртүрлі. Мысалы, алып үлгілер бірнеше тонна массаға жетеді. Ежелгі адамдар кристалды мұздан, алмазды кристалдан алуға болады деп есептеген. Олар сиқырлы қасиеттерге ие болды, олар кристалдар өлімге әкелетін аурулардан емдейді, адамның тағдыры мен өміріне әсер етеді деп сенді.
Кристалдардың ерекше түрлері бар: бұтақтар, қауырсындар, инелер, ағаштар, гүлдер. Мысалы, қыста терезелердегі өрнектер. Адамдар лағылдарды жасанды өсіруді үйренді. Тастар зергерлік өнеркәсібі үшін, сондай-ақ дәл сағат қозғалыстарын жасау үшін қажет.
Тәжірибе
Тұз кристалдарын өсіру арнайы химиялық заттарды қажет етпейді. Әр үйде ас тұзы бар. Бұл химиялық қосылыстың кристалдары болып табыладымөлдір түссіз текшелер. Тұз кристалдарын өсіру процедурасы бірнеше кезеңге бөлінді:
- Тұзды жылы суда еріту. Процесс зат еруін тоқтатқанша (қаныққан ерітінді) осындай сәт келгенше жалғасты.
- Дайын қоспа соңғы кристалдарды өсіруге болатын басқа ыдысқа құйылады. Бөртпелер кристалдану процесіне кедергі келтірмеуі үшін ерітінді алдымен майлық немесе дәретхана қағазы арқылы сүзіледі.
- Кішкене қиыршық тас жіпке байланады, ол дайындалған ерітіндіге түсіріледі.
- Қоқыс пен шаңның ішіне кіріп кетпес үшін контейнер металлданған фольгамен жабылған.
Маңызды ұпайлар
Үлкен және әдемі кристалдар алу үшін арнайы қажетсіз тасты жұлып алу қажет емес.
Қоқыстар қаныққан ерітіндіге түспеуі керек, өйткені бұл кристалдану жылдамдығының төмендеуіне әкеледі және түзілген бөлшектердің мөлшеріне теріс әсер етеді.
Кристалдарды өсіргенде бояғыштарды қолданбаңыз, өйткені бұл ерітіндінің өзін бұзып қана қоймайды, сонымен қатар соңғы нәтижеге теріс әсер етеді.
Пікірлерге қарағанда, жіптегі алғашқы кристалдар тәжірибе басталғаннан кейін 2-3 күннен кейін пайда болады. Бірте-бірте олардың мөлшері артады, бір-бірінің үстіне өседі. Ақырында натрий хлоридінің жеткілікті үлкен мөлдір кристалы түзіледі.
Мыс сульфатының кристалдарын өсіру
Әдемі сульфат бөлшектерін алу үшінмысты құрылыс дүкенінен мыс сульфаты ұнтағынан сатып алуға болады. Бұл зат ауыл шаруашылығында көкөніс және жеміс дақылдарын бұзатын зиянды микроорганизмдермен күресу үшін қолданылады.
Мыс сульфаты белсенді химиялық қосылыс екенін есте ұстаған жөн. Бұл улы! Ұнтақты еріту процесінен кейін, сондай-ақ мыс сульфатының кристалдарымен жұмыс істегенде қолды жуу қажет.
Алдымен осы тұздың қаныққан ерітіндісін дайындау керек. Ол үшін ұнтақ еріту процесі тоқтағанша ыстық суда ерітіледі. Әрі қарай, жіпке кішкене қиыршық тас (тұқым) бекітіледі, ол түбіне тиіп кетпеуі үшін мыс сульфатының ерітіндісі бар контейнерге ілінеді. Ыдыс ұзақ уақыт бойы ашық қалады, бөлме температурасы сақталады. Қоқыс пен шаңның ішіне кіріп кетпеуі үшін контейнерді тамақ фольгасымен жабуға болады.
Булану барысында ерітіндінің бетінде бірте-бірте көк түсті жылтыр кристалдарға айналатын қыртыс пайда болады. 3-4 күннен кейін «тұқым» асыл тастарға ұқсайтын көк кристалдармен өседі. Үш аптадан кейін мыс сульфатының үлкен кристалын алуға болады.
Егер қаласаңыз, әртүрлі кристалдарды өсіруге арналған жас химиктің дайын жиынтығымен қарулана аласыз.
Аммоний дигидрофосфаты зат ретінде пайдаланылады, оған ұнтақ тағамдық бояу қосылады. Сондай-ақ жиынтықта «тұқымға» қажетті қиыршық тастар, қақпағы бар пластикалық ыдыс және өсіруге арналған өлшемді бөлімдер, пинцет,ұлғайтқыш әйнек, араластырғыш қалақ.
Тәжірибе үшін 40 мл ыстық суды өлшейді, содан кейін қоспаны құяды, шпательмен араластыра отырып, суда ерітеді. Негізгі тау жынысы ыдыстың түбі бойымен шашырайды, ерітінді ыдысқа құйылады. Ол жарқын жерде, мысалы, терезе төсенішінде орналастырылған. Су буланған кезде ыдыста ине тәрізді тұз кристалдары пайда болады. 2-3 аптадан кейін су толығымен буланып кетеді, аммоний тұзының үлкен кристалдарын көруге болады.
Жабында
Бұрын ұсынылған алгоритм бойынша ғылыми-зерттеу жұмысын жүргізген кезде тапсырманың орындалуына сенуге болады. Үйде өсірілген кристалдар өте үлкен.
Тәуелсіз эксперименттер кезінде жас химик келесі қорытындылар жасай алады:
- әртүрлі химиялық заттардың кристалдық өсу процесін салыстыру;
- өскен кристалдардың түсі, өлшемі, пішіні бойынша айырмашылықтарды талдау;
- бөлшектер арамшөптерді жою, қажетсіз өсінділерден құтылу кезінде өсуі мүмкін;
- кристалдардың өсу процесі судың булануы кезінде жүзеге асады;
- олардың пішіні мен өлшеміне температура әсер етеді.
Пікірлерге қарағанда, кристалдар өте капризді, оларға мұқият қарау керек, температура режимін толық сақтау, әрекеттер дәйектілігі, «тұқымды» пайдалану. Шыдамдылық танытсаңыз, бұл жобаны мұқият және мұқият өңдеңіз, үйде өз бетіңізше әдеттен тыс пішіндегі, түстегі, өлшемдегі кристалдарды өсіруге әбден болады.
Кристалдық заттар адамға станок жасау, үй салу, тұрмыстық қажеттіліктер үшін қажет екенін ұмытпауымыз керек.
Жер қойнауында біреу жылтыратып, жылтыратып, жоғары сапада кесіп тастағандай идеалды пішіндегі тастар бар.
Әрқайсымыз өзен жағасындағы мінсіз қар түйіршіктеріне, ұсақ құм түйірлеріне таңдана қарадық, асыл және жартылай асыл тастарды тамашаладық.
Бұл кристалды заттарды адамның араласуынсыз табиғат жасағанына сену қиын.
Тәжірибелік іс-әрекет процесінде студенттер теориялық материалдармен, тәжірибелік іс-әрекет дағдыларымен танысады, негізгі қауіпсіздік ережелерін үйренеді.
