Ist es möglich, Kristalle zu Hause zu züchten? Lassen Sie uns gemeinsam versuchen, die Antwort auf diese Frage zu finden und Methoden zur Durchführung dieses Experiments vorzuschlagen.
Wir wissen ganz genau, dass Kristalle in verschiedenen Formen und Größen in der Natur zu finden sind. Im Winter schmücken Schneeflocken Fenster, Äste. Einige der Kristalle sind Abfallprodukte bestimmter Organismen.
Intro
Zum Beispiel ist das Wachstum von Kristallen typisch für Mollusken, die in die Schale fallen. Nach 5-10 Jahren bildet sich darin eine wunderschöne Perle, einzigartig in ihrer Optik und einzigartigen Brillanz.
Saphire, Rubine, Diamanten und andere Edelsteine können als Kristalle angesehen werden. Die Bedeutung natürlicher Kristalle in Industrie, Wissenschaft, Elektronik, Optik ist groß.
Kristalle zu Hause züchten ist eine unterh altsame Aktivität für Anfänger in der Forschungschemie. Es ist sicher und daher auch für Grundschüler geeignet.
Durch akribische Vorbereitung, akribische AusführungExperiment findet die Bildung und Entwicklung der Fähigkeiten zum Aufbau von Experimenten statt.
Es ist wichtig, mit dem Züchten von Kristallen nach Ideen über die Aggregatzustände der Materie zu beginnen, Möglichkeiten, den Prozess des Kristallwachstums zu kontrollieren.
Wenn die Kristallisation langsam voranschreitet, kannst du dich darauf verlassen, einen großen Kristall zu bekommen. Indem man die Geschwindigkeit des Prozesses erhöht, kann man erwarten, polykristalline kleine Kristalle zu erh alten.
Wichtige Informationen
Das Kristallzuchtprojekt kann mit theoretischen Begriffen und Konzepten begonnen werden. Kristalle sind der feste Zustand der Materie. Es zeichnet sich durch eine bestimmte Form aus, die Anzahl der Flächen, die mit den Besonderheiten der Atomanordnung verbunden sind. Kristalle der gleichen Substanz haben immer die gleiche Form, aber Größenunterschiede sind erlaubt.
Wachstum von Kristallen ist mit einer Änderung der thermodynamischen Parameter der Lösung verbunden, dem Übergang der Lösung in einen festen Aggregatzustand.
In der Natur gibt es viele verschiedene Substanzen, die Kristalle bilden können.
Zum Beispiel beinh altet das Züchten von Wasserkristallen das Senken der Temperatur. Wenn Wasser gefriert, bildet es Schneeflocken oder Eiskristalle. Nach einem ähnlichen Schema erfolgt die Bildung von Mineralkristallen bei bestimmten Gesteinsbildungsprozessen.
Erhebliche Mengen an geschmolzenem und heißem Gestein im Erdinneren sind mineralische Lösungen.
Wenn man sie an die Oberfläche drücktErde erfolgt eine langsame Abkühlung, die zu einem Übergang in eine feste Form führt.
Zum Beispiel enthält Berggranit Kristalle von Mineralien: Feldspat, Quarz, Glimmer. Vor Millionen von Jahren existierte Granit als eine geschmolzene Masse von Mineralien. In unserer Zeit gibt es in der Erdkruste verschiedene geschmolzene Gesteine, bei deren allmählicher Abkühlung verschiedene Arten von Kristallen entstehen.
Methoden zum Züchten von Kristallen variieren und hängen von der chemischen Struktur der Substanz, der Temperatur und der Verwendung zusätzlicher Komponenten ab.
Prozessdetails
Der Prozess kann in mehrere einzelne Punkte unterteilt werden:
- natürlich, verbunden mit Bildung in der Natur;
- künstlich.
Die zweite Option ist in folgenden Fällen gefragt:
- für wissenschaftliche und technische Zwecke;
- bei außerschulischen, praktischen, experimentellen Arbeiten;
- zufällige Kristallbildung.
Wie kann im letzteren Fall Kristallwachstum stattfinden? Die Chemie betrachtet diese Variante der Kristallisation als unbeabsichtigtes Ergebnis des Experiments, bei dem es in diesem Fall keine Kontrolle seitens des Forschers gab. Bei zusätzlichen physikalischen oder chemischen Prozessen wird eine spontane Kristallisation beobachtet: Verdunstung des Lösungsmittels, Oxidation der Lösungsbestandteile.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Kristalle wachsenaus Salz wird durch die Löslichkeit der Substanz in Lösungsmitteln erklärt, begleitet von der Zerstörung der Kristallstruktur. Die für einen solchen Prozess benötigte Wärme wird der Umgebung entnommen. Beim Auflösen von Ammoniumthiocyanat NH4SCN und Kaliumiodid ist beispielsweise die Temperaturänderung durch direkten Kontakt mit dem Reagenzglas spürbar.
Auch das Züchten von Kristallen aus Salz zu Hause ist mit Diffusion verbunden. Nimmt man beispielsweise mehrere Kristalle Kaliumpermanganat (Kaliumpermanganat) und löst sie in Wasser auf, kann man beobachten, wie sich über dem Volumen des Zylinders rosa Wirbel bilden. Unter kräftigem Rühren erhält die gesamte Lösung eine einheitliche rosa Farbe. Wenn es gefroren ist, können Sie sich darauf verlassen, schöne Kristalle von Kaliumpermanganat zu erh alten.
Das Züchten von Kristallen für Kinder wird am besten auf Natriumchlorid, Kupfersulfat (2) in Betracht gezogen.
Wichtige Aspekte
Bei der Auswahl von Material für experimentelle Arbeiten ist es wichtig, bestimmte Fakten zu berücksichtigen:
- Das Ausgangsmaterial darf nicht giftig sein. Beispielsweise erlaubt das Projekt „Züchten von Kristallen zu Hause“für Kinder nicht die Verwendung von Kaliumcyanid, Natriumsulfat, da die Hydrolyse solcher Salze giftige Verbindungen freisetzt, die Vergiftungen verursachen können.
- Die ausgewählten Substanzen müssen stabile Ergebnisse liefern. Beispielsweise werden Natriumsulfatkristalle, Eisen-Ammonium- und Chrom-Kalium-Alaun, Mangansalze unter Feuchtigkeitsverlust zu unscheinbaren Pulvern und damit zu ihnensind nicht im Kristallzuchtset enth alten.
- Akzeptable Kosten und Verfügbarkeit ausgewählter Reagenzien. Wie können Kristalle gezüchtet werden? Kits für Kinder enth alten barrierefreie Komponenten sowie detaillierte Anleitungen für praktische Arbeiten.
- Verwendung stabiler Substanzen. Die Auswahl von Stoffen, die einer reversiblen Hydrolyse unterliegen, wird nicht empfohlen. Daher reagieren stark hygroskopische Ammoniumsalze mit Wasser, wodurch das gewünschte Ergebnis nur schwer zu erwarten ist.
Was sollte ein junger Alchemist noch wissen? Das Züchten von Kristallen beinh altet eine bestimmte Abfolge von Aktionen (Algorithmus). Nur wenn alle Anforderungen und Arbeitsschritte erfüllt sind, können Sie mit dem gewünschten Ergebnis rechnen.
Kristalle vorzugsweise im Kühlschrank lagern, um ihre Zerstörung nicht zu provozieren. Es gibt einige Substanzen, die in einer stabilen kristallinen Form über einen ziemlich langen Zeitraum existieren können.
Zum Beispiel ist es für Schulkinder am besten, Kristalle aus Kupfersulfat, Salz, zu züchten. Diese Komponenten sind in einer Preisklasse erhältlich, die für ihre chemisch-physikalischen und biologischen Eigenschaften geeignet ist.
Durch zusätzliches Überziehen der entstandenen Kristalle mit einem farblosen Lack können Sie deren "Lebensdauer" deutlich verlängern.
Erforderliche Ausrüstung
Wie züchtet man Kristalle? Zu den Sets für Kinder gehören chemische Glaswaren: hitzebeständige Gläser,Filterpapier, Trichter, Glasstab, Reagenzien.
Wenn das Experiment zu Hause durchgeführt wird, kann anstelle von Filterpapier Toilettenpapier (Servietten) verwendet werden, und ein alter Topf auf einem Elektroherd kann die Rolle eines Wasserbades spielen.
Eine Alternative zu einem echten Chemikalientrichter ist der Hals einer alten Plastikflasche.
Was ist bei einem Kristallzüchtungsexperiment noch zu beachten? Neben der direkten Kultivierung ist es wichtig, sich die Fähigkeiten anzueignen, um das Ergebnis experimenteller Aktivitäten zu bewahren.
Bildungsmöglichkeiten
Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten der Kristallbildung:
- aus der Schmelze;
- aus Lösung;
- aus der Gasphase.
Als Beispiel für die Kristallisation aus geschmolzenem Zustand können wir das Auftreten von Eis aus Wasser sowie die Bildung von Vulkangestein feststellen.
Die Kristallzüchtung aus Vitriol ist ein typisches Beispiel für den Übergang von einer flüssigen Phase in einen festen Aggregatzustand.
Beim Abkühlen eines Dampfes oder Gases wird aufgrund elektrischer Anziehungskräfte die Assoziation von Atomen oder Molekülen in einen kristallinen Zustand beobachtet. Unter den gängigsten Möglichkeiten zur künstlichen Herstellung von Einkristallen, die bereits von Grundschülern durchgeführt werden können, heben wir die Kristallzüchtung aus Kupfersulfat hervor. Die Komplexität des Prozesses liegt in der unbedeutenden Geschwindigkeit seines Ablaufs.
Beispiel einer studentischen Projektarbeit
Die Relevanz des Themas ist, dass es gegeben wurdedetaillierte Anweisungen zum Züchten von Kristallen sowie spezifische Ergebnisse.
Die Hypothese des Projekts: Schöne und einzigartige Kristalle können zu Hause gezüchtet werden.
Das Ziel des Projekts: Salzkristalle selbst züchten.
Projektziele:
- theoretische Informationen zur Forschungsfrage analysieren;
- zeigen den Wert von Salz für das menschliche Leben;
- Züchte Salzkristalle mit deinen eigenen Händen;
- Kristallbildungsbedingungen klären;
- aus praktischen Tätigkeiten gewonnene Ergebnisse auswerten.
Historischer Hintergrund
Natriumchlorid ist ein weit verbreitetes Lebensmittelprodukt. In der Natur kommt diese Verbindung als Mineral Halit vor, auch als „Steinsalz“bezeichnet. Natriumchlorid kommt in erheblichen Mengen im Meerwasser vor. Diese Verbindung wurde in den Eingeweiden der Erde, an den Ufern von Flüssen, in den Bergen gefunden.
Ohne eine bestimmte Menge Kochsalz beginnen viele lebende Organismen mit Salzmangel. Raubtiere gleichen den Mangel an Natriumchlorid mit Fleisch und Blut von Beutetieren aus, Pflanzenfresser lecken salzige Böden.
10-15 Gramm Salz pro Tag reichen für eine Person (nicht mehr als 1 Esslöffel), ein Überschuss dieser Chemikalie führt zu Nierenerkrankungen. In der Antike wurde Salz zur Herstellung von Münzen verwendet, für 5 Plättchen Salz konnte man einen Sklaven kaufen.
Im alten Rom wurden Söldner mit Salz bezahlt, nicht mit Geld. Die Briten glaubten, dass eine Lösung von Natriumchlorid,auf etwas spritzt, verhindert Unglück. Salz g alt als Symbol für Freundschaft und Gastfreundschaft. Es gibt ein beliebtes Zeichen, nach dem Sie sich, wenn es zerstreut ist, auf ein Scheitern, einen Streit, vorbereiten müssen.
In Kiewer Rus stammte die Substanz aus den Salzseen des Asowschen und Schwarzen Meeres. Es war ein so teures Gut, dass es nur edlen Gästen serviert wurde.
Es gibt Städte, die an den Orten erschienen sind, an denen Natriumchlorid abgebaut wurde:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessant über Kristalle
Das Wort bedeutet auf Griechisch "Eis". Sie haben eine Vielzahl von Formen, Strukturen, Größen. Beispielsweise erreichen riesige Proben eine Masse von mehreren Tonnen. Die Menschen in der Antike glaubten, dass Kristalle aus Eis und Diamanten aus Kristallen gewonnen werden könnten. Sie waren mit magischen Eigenschaften ausgestattet, sie glaubten, dass Kristalle von tödlichen Krankheiten heilen, das Schicksal und das Leben einer Person beeinflussen.
Es gibt besondere Formen von Kristallen: Zweige, Federn, Nadeln, Bäume, Blumen. Ein Beispiel sind die Muster auf den Fenstern im Winter. Die Menschen haben gelernt, Rubine künstlich zu züchten. Steine werden für die Schmuckindustrie sowie für die Herstellung von Präzisionsuhrwerken benötigt.
Übung
Die Züchtung von Salzkristallen erfordert keine speziellen Chemikalien. Jedes Haus hat Salz zum Essen. Die Kristalle dieser chemischen Verbindung sindtransparente farblose Würfel. Das Verfahren zum Züchten von Salzkristallen wurde in mehrere Schritte unterteilt:
- Salz in warmem Wasser auflösen. Der Vorgang dauerte bis zu einem solchen Moment, bis sich die Substanz nicht mehr auflöste (gesättigte Lösung).
- Die vorbereitete Mischung wird in einen anderen Behälter gegossen, in dem die endgültigen Kristalle gezüchtet werden können. Damit die Partikel den Kristallisationsprozess nicht stören, wird die Lösung zunächst durch eine Serviette oder Toilettenpapier filtriert.
- Ein kleiner Kieselstein wird an einen Faden gebunden, der in die vorbereitete Lösung getaucht wird.
- Der Behälter ist mit metallisierter Folie bedeckt, um das Eindringen von Schmutz und Staub zu verhindern.
Wichtige Punkte
Um große und schöne Kristalle zu erh alten, ist es unerwünscht, einen Kieselstein ohne besondere Notwendigkeit herauszuziehen.
Ablagerungen sollten nicht in die gesättigte Lösung gelangen, da dies zu einer Verringerung der Kristallisationsgeschwindigkeit führt und die Größe der gebildeten Partikel negativ beeinflusst.
Verwenden Sie beim Züchten von Kristallen keine Farbstoffe, da diese nicht nur die Lösung selbst verderben, sondern auch das Endergebnis negativ beeinflussen.
Nach den Bewertungen zu urteilen, bilden sich die ersten Kristalle am Faden 2-3 Tage nach Beginn des Experiments. Allmählich nehmen sie an Größe zu, wachsen übereinander. Schließlich bildet sich ein ziemlich großer durchsichtiger Natriumchloridkristall.
Kultivierung von Kupfersulfatkristallen
Um schöne Sulfatpartikel zu erh altenKupfer kann im Baumarkt Kupfersulfatpulver gekauft werden. Diese Substanz wird in der Landwirtschaft zur Bekämpfung schädlicher Mikroorganismen eingesetzt, die Gemüse- und Obstkulturen zerstören.
Es muss daran erinnert werden, dass Kupfersulfat eine aktive chemische Verbindung ist. Es ist giftig! Nach dem Auflösen des Pulvers sowie beim Arbeiten mit Kupfersulfatkristallen ist Händewaschen erforderlich.
Zunächst musst du eine gesättigte Lösung dieses Salzes herstellen. Dazu wird das Pulver in heißem Wasser aufgelöst, bis der Auflösungsprozess stoppt. Als nächstes wird ein kleiner Kieselstein (Samen) am Faden befestigt, der in einem Behälter mit einer Kupfersulfatlösung aufgehängt wird, damit er den Boden nicht berührt. Das Gefäß wird lange offen gelassen, Raumtemperatur geh alten. Um das Eindringen von Schmutz und Staub zu verhindern, kann der Behälter mit Lebensmittelfolie abgedeckt werden.
Im Laufe der Verdunstung bildet sich auf der Oberfläche der Lösung eine Kruste, die sich allmählich in blau glänzende Kristalle verwandelt. Nach 3-4 Tagen ist der "Samen" mit blauen Kristallen überwachsen, die Edelsteinen ähneln. Nach drei Wochen kannst du einen großen Kupfersulfatkristall bekommen.
Wenn Sie möchten, können Sie sich mit einem vorgefertigten Set eines jungen Chemikers bewaffnen, das darauf ausgelegt ist, eine Vielzahl von Kristallen zu züchten.
Ammoniumdihydrogenphosphat wird als Stoff verwendet, dem pulverförmige Lebensmittelfarbe zugesetzt wird. Ebenfalls im Set enth alten sind Kieselsteine, die für den "Samen" benötigt werden, ein Plastikbehälter mit Deckel und gemessenen Unterteilungen zum Wachsen, eine Pinzette,Lupe, Rührflügel.
Für den Versuch werden 40 ml heißes Wasser abgemessen, dann wird die Mischung gegossen, sie wird unter Rühren mit einem Spatel in Wasser gelöst. Das Hauptgestein wird am Boden des Behälters verstreut, die Lösung wird in den Behälter gegossen. Es wird an einem hellen Ort aufgestellt, zum Beispiel auf einer Fensterbank. Wenn das Wasser verdunstet, erscheinen im Behälter nadelförmige Salzkristalle. Nach 2-3 Wochen ist das Wasser vollständig verdunstet, Sie können große Kristalle von Ammoniumsalz sehen.
Zum Schluss
Bei der Durchführung von Forschungsarbeiten nach dem zuvor vorgeschlagenen Algorithmus kann man sich auf die Umsetzung der Aufgabe verlassen. Selbst gezüchtete Kristalle sind ziemlich groß.
Während unabhängiger Experimente kann ein junger Chemiker folgende Schlussfolgerungen ziehen:
- den Kristallwachstumsprozess verschiedener Chemikalien vergleichen;
- Unterschiede in Farbe, Größe und Form gezüchteter Kristalle analysieren;
- Partikel können beim Entfernen von Unkraut wachsen, um unerwünschte Wucherungen loszuwerden;
- Der Prozess des Kristallwachstums findet statt, wenn Wasser verdunstet;
- ihre Form und Größe wird durch die Temperatur beeinflusst.
Nach den Bewertungen zu urteilen, sind die Kristalle ziemlich launisch, sie müssen mit Sorgf alt behandelt werden, das Temperaturregime, die Abfolge der Aktionen, die Verwendung von "Samen" vollständig einh alten. Wenn Sie Geduld haben, dieses Projekt sorgfältig und sorgfältig behandeln, ist es durchaus möglich, Kristalle mit ungewöhnlicher Form, Farbe und Größe zu Hause selbst zu züchten.
Wir dürfen nicht vergessen, dass der Mensch kristalline Substanzen für die Herstellung von Werkzeugmaschinen, den Hausbau und Haush altszwecke benötigt.
In den Eingeweiden der Erde gibt es Steine von so idealer Form, als hätte jemand sie mit hoher Qualität poliert, poliert, geschliffen.
Jeder von uns blickte überrascht auf die makellosen Schneeflocken, kleine Sandkörner am Flussufer, bewunderte Edelsteine und Halbedelsteine.
Es ist schwer zu glauben, dass es die Natur war, die ohne menschliches Eingreifen diese kristallinen Substanzen geschaffen hat.
Während der praktischen Aktivitäten lernen die Schüler theoretisches Material und Fähigkeiten experimenteller Aktivitäten kennen und lernen die grundlegenden Sicherheitsregeln.
