Список литературы по выращиванию кристаллов из железного купороса

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 19.09.2024

Кристаллы железного купороса быстро выветриваются, весьма неустойчивы, растворимы в воде. При нагревании, входящая в состав железного купороса вода испаряется, в следствии чего кристалл превращается в порошок белого цвета.

Кристаллы дольше сохраняются в закрытой пробирке без доступа воздуха. Но даже такие кристаллы со временем выветриваются. (В Минералогическом музее им. А.Е. Ферсман РАН находится полностью выветрившийся образец Мелантерита, природного аналога)

Особые свойства: Кристаллы легко растворимы в воде, имеют яркий цвет, на воздухе быстро обезвоживаются (при нагревании обезвоживание ускоряется), если раствором "капнуть" на ткань, останется яркое ржавое пятно (невыводимое)

СПОСОБ СИНТЕЗА (искусственного выделения)

Кристаллы могут быть выращены в домашних условиях. Методом приготовления перенасыщенного раствора железного купороса при температуре 60-70 градусов и дальнейшим остывании данного раствора. Более подробную информацию о данном методе вы можете прочитать в статье: Выращивание кристаллов из растворов солей. Но при выращивании данной соли помните что эта соль может оставлять на одежде и некоторых других поверхностях несмываемые ржавые пятна.

Растворимость г/100 мл. воды:
26,6 (20°C)
54,4 (56°C)

Инструкция по хранению:
1) предохранять от попадания воды и кислот;
2) предохранять от воздействия паров;
3) предохранять от температуры выше 40 градусов;
4) предохранять от длительного воздействия прямых солнечных лучей;
5) при запылении протереть сухой тряпкой/салфеткой;
6) после работы с образцом тщательно мойте руки.
7) ! образец лучше хранить в холодильнике + в лабораторном бюксе, плотно закрыв крышку.

Основные диагностические признаки

Применение

Железный купорос применяется:

1) в текстильной промышленности;
2) в садовой промышленности - удобрение почвы;
3) в красильной промышленности;
4) в химической промышленности;
5) в сельском хозяйстве (инсектицид)

Места продажи реактива:
1) Магазины хим.реактивов;
2) Садовые магазины/рынки.

Многие монокристаллы и поликристаллы широко применяются в кристаллографии, кристаллооптике, радиотехнике, в запоминающих устройствах, для измерения слабых температур, в технике управления световыми лучами, в обработке материалов, в бурении, в часах, в точных приборах

Цель исследования: исследование зависимости формы и размеров кристаллов от температуры

1. Вырастить монокристалл.

2. Вырастить поликристалл.

3.Вырастить монокристаллы на поверхности различных фигур

Нужна помощь в написании статьи?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

1. раствор медного купороса

2. раствор поваренной соли

Глава 1. Теория кристаллов.

Кристаллы — это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие друг с другом прямые углы.

Кристаллическую структуру имеют металлы. Если взять сравнительно большой кусок металла, то на первый взгляд его кристаллическое строение никак не проявляется ни во внешнем виде куска, ни в его физических свойствах. Металлы в обычном состоянии не обнаруживают анизотропии.

Дело здесь в том, что обычно металл состоит из огромного количества сросшихся друг с другом маленьких кристалликов. Свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношению друг к другу беспорядочно. В результате в объеме, значительно превышающем объем отдельных кристалликов, все направления внутри металлов равноправны и свойства металлов одинаковы по всем направлениям.

Твердое тело, состоящее из большого числа одиночных кристалликов, называют поликристаллическим. Одиночные кристаллы называют монокристаллами.

К поликристаллам относятся не только металлы. Большинство кристаллических тел — поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы — монокристаллы имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.

Нужна помощь в написании статьи?

Жидкие кристаллы — вещества, которые ведут себя одновременно как жидкости и как твёрдые тела. Молекулы в жидких кристаллах, с одной стороны, довольно подвижны, с другой — расположены регулярно, образуя подобие кристаллической структуры (одномерной или двумерной). Часто уже при небольшом нагревании правильное расположение молекул нарушается, и жидкий кристалл становится обычной жидкостью. Напротив, при достаточно низких температурах жидкие кристаллы замерзают, превращаясь в твёрдые тела. Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Свойствами жидких кристаллов можно управлять, подвергая их действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров.

Соблюдая большие предосторожности, можно вырастить кристалл больших размеров — монокристалл.

В обычных условиях поликристаллическое тело образуется в результате того, что начавшийся рост многих кристаллов продолжается до тех пор, пока они не приходят в соприкосновение друг с другом, образуя единое тело — поликристалл (см. рис. 1).

Рисунок 1. Поликристалл меди

Чтобы вырастить кристалл, полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества дают кристаллы различной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов; что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

Если кристаллизация идёт очень медленно, то получается один большой кристалл, если быстро — множество мелких кристаллов Выращивание кристаллов производят разными способами:

Нужна помощь в написании статьи?

1. Охлаждение насыщенного раствора.

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, а в растворе нет твёрдых примесей (скажем, пыли), зародышей образуется немного, и постепенно они превращаются в красивые кристаллы правильной формы. При быстром охлаждении центров кристаллизации возникает много, сам процесс идёт активнее и правильных кристаллов при этом не получится (см. рис. 2)

Рисунок 2 На стенках сосуда образовались множество различных мелких кристалликов

2. Постепенное удаление воды из насыщенного раствора

В этом случае чем медленнее удаляется вода, тем лучше получаются кристаллы. Можно оставить открытый сосуд с раствором при комнатной температуре на длительный срок — вода при этом будет испаряться медленно (особенно если сверху положить лист бумаги или прикрыть марлей). Растущий кристалл можно либо подвесить в насыщенном растворе на тонкой прочной нитке, либо положить на дно сосуда. В последнем случае кристалл периодически надо поворачивать на другой бок. По мере испарения воды в сосуд следует подливать свежий раствор (см. рис. 3).

Рисунок 3 Кристалл, полученный на дне сосуда из раствора медного купороса с добавлением соли и железных опилок

Нужна помощь в написании статьи?

3. Быстрое удаление воды из насыщенного раствора

В этом случае кристаллы получаются правильной формы, с острыми гранями, но мелкими (раствор находился в широком сосуде рядом с нагревателем) (см. рис. 4)

Рисунок 4 Монокристаллы, полученные при быстром испарении раствора

Выращивание кристаллов — процесс интересный, занимательный, но требующий бережного и осторожного отношения к своей работе. Время от времени кристаллизатор необходимо чистить: сливать раствор и удалять мелкие кристаллики, наросшие на основном, а также на стенках и дне сосуда. Теоретически размер кристалла, который можно вырастить таким способом, неограничен. Если выращенный кристалл оставить открытым в сухом воздухе, он, постепенно теряя содержащуюся в нём воду, превратится в невзрачный серый порошок. Чтобы предохранить кристалл от разрушения, его можно покрыть бесцветным лаком.

Нужна помощь в написании статьи?

Эксперимент № 1. Выращивание кристаллов поваренной соли

Этот процесс не требует наличия каких-то особых химических препаратов. Кристаллы поваренной соли NaCl представляют собой бесцветные прозрачные кубики.

Насыпал пищевую соль в стакан с водой при температуре 20°С и оставил на несколько минут, предварительно помешав. За это время соль растворилась. Затем добавил ещё соль и снова перемешал. Повторял этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана. Так я получил насыщенный раствор соли. Перелил его в чистый стакан такого же объёма, избавившись при этом от излишек соли на дне. Выбрал один более крупный кристаллик поваренной соли и положил его на дно стакана с насыщенным раствором. Уже через 3 дня было заметно значительный для кристаллика рост. С каждым днём он увеличивался. Затем проделал всё то же ещё раз (приготовил насыщенный раствор соли и опустил в него этот кристаллик), он стал расти гораздо быстрее — от размеров 0,3 до ,0,9 см за следующие 3 дня (см. рис. 5)

Рисунок 5 Бесцветные прозрачные кубики. поваренной соли

Эксперимент № 2. Выращивание кристаллов медного купороса

Нужна помощь в написании статьи?

Раствор медного купороса приготовил следующим образом: налил воды в стакан (200 г) и поставил его в кастрюлю с тёплой водой при 50°С и начал растворять 100 г порошка медного купороса также, как и раствор поваренной соли, оставил на несколько дней. Сначала, способом быстрого испарения в открытом сосуде на стенках получил монокристалл медного купороса: (см. рис. 6)

Рисунок 6 Монокристалл, зародыш для поликристалла

Затем поместил его в новый раствор для дальнейшего наращивания при комнатной температуре и закрытом сосуде. Через 2 недели получил поликристалл размером 2,8 см (см рис. 7).

Рисунок 7 Поликристалл размером 2,8 см

Эксперимент № 3. Выращивание красных кристаллов меди:

Нужна помощь в написании статьи?

На дно широкой чаши, равномерно по площади дна, положил немного медного купороса, сверху насыпал поваренной соли и закрыл всё это вырезанным кружком бумаги, на неё положил железные стружки. Всё это вместе залил насыщенным раствором поваренной соли и оставил чашу на неделю. За это время выросли иглоугольные красные кристаллы меди. Затем, также как и в предыдущем случае, произвел наращивание и получил монокристалл и поликристаллы (см. рис. 8).

Рисунок 8 Красные моно — и поли-кристаллы меди

Эксперимент № 4. Исследования зависимости роста кристалла от

температуры

Результаты исследования зависимости роста от температуры кристаллизации показали,что, чем выше температура кристаллизации, тем больше размеры и острее углы (см. рис. 9 и 10). Оба раствора готовились при температуре 80°С, затем, для кристалла № 9 поддерживалась температура 32—35°С, а для № 10 — температура 58—60°С., росли в течении 2 недель.

Нужна помощь в написании статьи?

Рисунок 9 Монокристалл вырос при тепературе 32 градуса

Рисунок 10 Монокристалл вырос при тепературе при 59 градусах

Процесс кристаллизации можно использовать для покрытия поверхности различных фигур:

1. на рис. 11 фигура дракона с наросшими на ней кристаллами. В раствор медного купороса добавлена капелька зеленки, фигура сделана из проволоки, обмотанной тоненькой нитью)

Рисунок 11 Фигура дракона с наросшими на ней кристаллами

Нужна помощь в написании статьи?

2. на рис. 12 веточка розы с наклеенными на нее кубическими

Рисунок 12 Веточка розы с наклеенными на нее кубическими кристалликами голубой меди

3. кристалликами голубой меди (такие кристаллы получены при температуре 80°С и быстром охлаждении).

4. На рис. 13 электрический ночной светильник. В начале методом охлаждения насыщенного раствора получены мелкие кристаллики на поверхности стеклянной колбы, затем наклеены кубические кристаллы, полученные методом быстрого испарения при температуре 80°С

Рисунок 13. Электрический ночной светильник

Нужна помощь в написании статьи?

· Результаты исследований показали, что форма и размеры кристаллов зависят от температуры насыщенного раствора, (это можно увидеть по полученным кристаллам).

· Используя эту технологию выращивания кристаллов можно покрыть кристаллами нужного цвета поверхность различных фигур.

В перспективе я буду продолжать работу, и поставил перед собой цель —

вырастить кристаллическое дерево.

Нужна помощь в написании статьи?

Список литературы:

Чтобы вырастить красивый кристалл из медного купороса, соли или других компонентов в домашних условиях, потребуются некоторые усилия и терпение. Но это может стать увлекательным занятием, особенно для школьников.

Кристалл можно вырастить из различных веществ. Как правило, используют соли и органические кислоты. Достать их можно в аптеке, магазинах бытовой химии или специализированных точках. Помещение для выращивания должно быть с постоянной комнатной температурой и средней влажностью воздуха.

Выращивание кристаллов из медного купороса (CuSO4·5H2O)

Достать медный купорос (сульфат меди) можно в любом магазине, где продаются удобрения. С виду это мелкие кристаллы в виде порошка яркого синего цвета.

медный купорос — 0,2 г;
дистиллированная вода;
фильтровальная бумага;
стеклянная или пластиковая ёмкость.

Перед покупкой нужно внимательно осмотреть порошок, чтобы в нём не было комков и кристаллов зелёного цвета. Это признак попадания влаги, и такой купорос не подходит для выращивания.

Раствор качественного купороса будет ярко-синим.

Ёмкость для выращивания может быть из стекла или пластика. Практика показывает, что выбор всё же лучше делать в пользу пластика, так как к нему кристаллы слабее прилипают.

Видео: как вырастить кристалл из медного купороса

Использование поваренной соли (NaCl) в домашних условиях

Желательно брать обычную каменную соль, которую можно купить в любом продовольственном магазине. С добавками (хлорид калия или йод) не подходит.

поваренная соль — 0,2 г;
дистиллированная вода;
стеклянная ёмкость;
фильтровальная бумага.

Поваренная соль одинаково хорошо растворяется в тёплой и холодной воде. Проблема с хлоридом натрия в том, что он образует множество мелких кристаллов. Очень сложно вырастить большой экземпляр, так как он состоит из мелких структур, которые легко разрушаются.

Однако они по-своему красивы благодаря уникальной форме каждого кристалла. К тому же их можно окрасить в различные цвета. Для этих целей подходит краска для принтеров или раствор из содержимого фломастеров.

Принцип выращивания такой же, как с медным купоросом.

Выращивание кристалликов из морской соли

Подойдёт любая морская соль для ванной, которая продаётся в аптеках и обычных супермаркетах.

морская соль — 100 г;
ёмкость для раствора соли;
дистиллированная вода;
фильтровальная бумага;
леска (по желанию);
кастрюля.

Инструкция по выращиванию кристаллов:

В ёмкость наливаем воду и мелкими порциями засыпаем в неё соль, постоянно помешивая до полного растворения.
Далее пропускаем раствор через фильтровальную бумагу.
После этого помещаем ёмкость с раствором в кастрюлю и разогреваем на водяной бане до горячего состояния.
Из выпавших кристаллов отбираем самые крупные, раствор снова фильтруем.
Подвязываем кристаллы на леску и повторяем процедуру фильтрования раствора каждые несколько дней, как с медным купоросом.

В результате через месяц получатся кристаллы размером до 2–3 см.

Какого цвета была морская соль, такого будут и кристаллы. Если соль бесцветная, можно использовать красители.

Видео: поваренная vs морская соль для выращивания кристаллов

Лимонная кислота

Лимонка очень хорошо растворяется в воде, что затрудняет выращивание крупных кристаллов.

лимонная кислота — 200 г;
дистиллированная вода — 100;
фильтровальная бумага;
ёмкость для раствора;
леска.

В 100 г воды медленно растворяем 200 г лимонной кислоты, постоянно помешивая.
Затем раствор пропускаем через фильтровальную бумагу и оставляем ёмкость в помещении с комнатной температурой, чтобы остывание шло как можно медленнее.
На следующий день выпадают кристаллы, выбираем самый красивый и привязываем его на леску.
Раствор снова фильтруем и помещаем в него кристалл.
Процедуру повторяем каждые 5–7 дней. Важно накрывать ёмкость с кристаллом неплотной крышкой, чтобы испарение воды происходило медленнее.
Мелкие кристаллы на поверхности крупного удаляем пинцетом. Через месяц может вырасти кристалл размером до 5–6 см в длину.

Видео: выращиваем кристаллы из лимонки

Как вырастить кристалл за один день

Сделать это можно только с помощью медного купороса. Правда, получиться не один большой кристалл, а крупный поликристалл, состоящий из мелких кристалликов.

медный купорос — 200 г;
стеклянная банка — 500 мл;
леска;
кастрюля;
дистиллированная вода.

Видео: выращивание кристаллов быстрым способом

Выращиваем лучистые кристаллы

Лучистые кристаллы продаются в специальных наборах для школьников.

В наборе содержатся все необходимые элементы:

химический реактив;
поддон;
картонки;
инструкция.

Берём картонные полоски и разрезаем их на 4 части и втыкаем их в поддон. Заливаем реактив и ждём 24 часа.

Видео: кристалл из набора

Выращивание кристаллов доставит массу удовольствия не только детям, но и взрослым. Каждый новый камушек будет уникальным и неповторимым. Их можно использовать как подарок или в качестве украшения. К тому же это поможет привить школьникам интерес к науке.

Читайте также: