Pěstování a studium podmínek pro tvorbu krystalů síranu měďnatého | Vzdělávací sociální síť

Většina dětí s radostí odpoví na nabídku provést nějaké chemické pokusy doma. Nejžádanější pokusy budou samozřejmě ty, které jsou doprovázeny jiskrami, kouřem nebo výskytem velkého množství barevné pěny. Ale čím jasnější a efektnější je reakce, tím obtížnější je zajistit bezpečnost přítomných.

Proto je pěstování krystalů doma nejen jednou z nejjednodušších a cenově nejdostupnějších zábav (s možností rozšířit si znalosti o chemii), ale také docela bezpečné. Vždy je však třeba přijmout rozumná opatření!

Dalším plusem je, že výsledek krystalizačních experimentů je docela hmatatelný a může překvapovat přátele, příbuzné a známé na dlouhou dobu.

Tak začněme! K získání jakýchkoli krystalů budeme potřebovat:
– dvě skleněné nebo plastové nádoby o objemu 300-500 ml (po dokončení pokusů tyto nádoby nikdy nepoužívejte k přípravě nebo konzumaci jídla nebo nápojů!);
– míchací tyčinka vyrobená ze skla nebo dřeva;
– filtrační papír;
– trychtýř;
– tenké latexové rukavice
– pinzety
– tyč břevna (stačí obyčejná tužka);
– tenký vlasec (můžete použít nit, ale neustále na něm rostou malé krystaly);
– jakákoli sůl, např. chlorid draselný, síran měďnatý, chrom-draselný kamenec atd. (více informací o vhodných činidlech je uvedeno níže).

Okamžitě určete místo, kde může nádoba s roztokem bezpečně stát po dlouhou dobu. Toto místo by také mělo být umístěno mimo baterii.

Buď trpělivý. Krystalizace je dlouhý proces, který trvá několik dní až dva až tři týdny.

Technika pěstování krystalů je vždy stejná, proto ji podrobně popíšeme pouze jednou.

Krystaly ze síranu měďnatého (také známého jako síran měďnatý (II) nebo síran měďnatý)

Můžete začít experimentovat s pěstováním krystalů sami s jednoduchou stolní solí, ale pro dítě, buďme upřímní, to bude nuda – krystaly jsou bílé a „obyčejné“.

Proto doporučujeme začít s výrobou modrých krystalů síranu měďnatého.

Minimální balení síranu měďnatého, které lze zakoupit v našem internetovém obchodě, je 100 gramů – https://lenreactiv-shop.ru/katalog-2/med-sernokislaya-ii-5-vodnaya-chda/

To je více než dost, abyste mohli začít. Pokud kupujete síran měďnatý v jiném obchodě, ujistěte se, že má činidlo modrou barvu (a ne nazelenalou, jak se často stává při porušení doby skladování nebo podmínek). Také nedoporučujeme kupovat síran měďnatý v železářstvích nebo odděleních pro zahradníky – obvykle neprodávají laboratorní činidlo, ale technickou chemikálii se spoustou nečistot a inkluzí. A nečistoty a inkluze jsou hlavním nepřítelem krásných krystalů.

Připravíme pracoviště (ne v kuchyni, vyloučíme jakýkoli kontakt s produkty, odstraníme vše nepotřebné, povrch zakryjeme něčím, co ho ochrání před náhodnými kapkami, např. novinami), nádoby, ve kterých budeme roztok připravovat (zavařovací sklenice popř. laboratorní kádinky na 300-500 ml.), míchací tyčinka, nálevka, filtrační papír, asi půl litru horké vody.

Nasadili jsme si rukavice. Koncentrovaný nasycený roztok připravíme postupným přidáváním malých dávek vody a činidla do nádoby a za stálého míchání roztoku – poslední část vitriolu by se neměla rozpustit a zůstat jako sediment na dně.

Výsledný roztok se filtruje přes nálevku s filtračním papírem. Nádobu s roztokem nechte 10-15 hodin, aniž byste ji ničím zakrývali.

Po 10-15 hodinách se na dně nádoby objeví mnoho malých krystalů. Pinzetou vybereme několik největších – poslouží jako semínko. Krystalů se nedotýkejte rukama – zbylý tuk z vašich prstů na nich povede k narušení tvaru rostoucího krystalu.

Roztok znovu přefiltrujte. Zárodečný krystal svážeme vlascem, druhý konec vlasce přivážeme doprostřed tužky a vlasec spustíme do roztoku tak, aby se krystal nacházel uprostřed nádoby. V této poloze bude růst rovnoměrně ve všech směrech.

Můžete zavěsit několik rybářských vlasců s krystaly najednou.

Nádobu s krystaly zakryjte papírem a umístěte ji na místo, kde se jí nikdo náhodně nedotkne a nepřevrhne, dál od baterie. Jednou týdně roztok přefiltrujeme.

V důsledku toho se za 2-4 týdny objeví velké modré krystaly připomínající ne zcela pravidelné rovnoběžnostěny. Opláchněte je pod vodou, nechte oschnout a překryjte vrstvou čirého laku (například laku na nehty). Bez laku začnou krystaly rychle praskat.

Krystaly z octanu měďnatého (také známého jako octan měďnatý)

Připravte nasycený roztok ve studené vodě.

Technika pěstování krystalů z octanu měďnatého je standardní. Hlavní jemností je zabránit náhlým výkyvům teploty roztoku během procesu krystalizace. Jinak mohou krystaly prasknout.

Čistý octan měďnatý produkuje pravidelné černo-zelené monokrystaly. Nezapomeňte je nalakovat, jinak krystaly rychle zmizí!

Krystaly z chloridu draselného (aka chlorid draselný)

Technika pěstování krystalů z chloridu draselného je standardní. Během procesu krystalizace by také neměly být dovoleny prudké výkyvy teploty roztoku.

Velké průhledné monokrystaly se získávají z chloridu draselného.

Zakryjte je bezbarvým lakem a užívejte si.

Krystaly z kamence chrom-draselného

Technika pěstování krystalů z kamence chromodraselného je standardní.

Na náš vkus produkují jedny z nejkrásnějších krystalů – tmavě fialové oktaedry. Bohužel se špatně skladují, dokonce i lakované.

Jediný způsob, jak uchovat krystaly chromu draselného déle, je umístit je do čirého oleje, jako je vazelína.

Krystaly fosforečnanu amonného

Technika pěstování krystalů z fosforečnanu amonného je standardní.

Výstupem jsou polykrystaly různých tvarů. Nezapomeňte lakovat.

Samozřejmě jsme neuvedli všechny chemické sloučeniny, ze kterých se krystaly získávají. Doporučujeme však začít s těmi, které jsme zhodnotili v tomto materiálu.

Hledat podle článku

Poslední příspěvky

• Sady minerálních hnojiv podle Mittlidera – známá technologie pro zvýšení výnosů
• Kuchyňská sůl s nízkým obsahem sodíku – jak a proč? Nebo kam jde atom Na z molekuly NaCl?
• Jak připravit roztok dusičnanu stříbrného (dusičnanu stříbrného) o požadované koncentraci
• GOI pasta – skvělé výsledky zaručeny
• Uhličitan vápenatý není jen křídová barva, ale také mnoho dalších užitečných

Krystaly nás obklopují všude. Žijeme na povrchu pevného tělesa – zeměkoule, v konstrukcích z pevných těles – domech. Naše tělo, přestože obsahuje přibližně 65 % vody (mozek – 80 %), je také pevné. Znalost vlastností pevných látek je životně důležitá!

Relevance práce je najít zajímavé věci v okolí. Něco, co lze pozorovat, studovat a pochopit. Je to tak zajímavé, zábavné a zvědavé. Jelikož budu pěstovat krystal soli, budu sledovat a popisovat celý proces vzniku tělesa určitého geometrického tvaru.

Cíle:

1. Studovat strukturu a fyzikální vlastnosti krystalů síranu měďnatého;

2. Pěstování krystalů a pozorování procesu jejich růstu;

3. Stanovte závislost růstu krystalů na teplotě, koncentraci roztoku a typu látky;

Úkoly:

1. Sbírejte materiál o krystalech, jejich vlastnostech a aplikacích s využitím různých zdrojů informací, včetně internetu;

2. Provádět experimenty na pěstování krystalů síranu měďnatého;

3. Vyberte metodu, která je vhodná pro pěstování krystalů doma;

4. Studovat podmínky vzniku krystalů, jejich tvary a barvy;

5. Analyzujte získané výsledky.

Stáhnutí:

Příloha	velikost
research_work._physics_of_automobile_storage.docx	374.37 KB

Náhled:

Obecní rozpočtová všeobecně vzdělávací instituce

“Centrum pro dětskou (mládežnickou) technickou kreativitu”

městská část města Salavat v Republice Bashkortostan

Podmínky růstu a studia

tvorba krystalů síranu měďnatého

Výzkumný článek o chemii

Doplnila: Tikhonova Daria Aleksandrovna

Vedoucí: Olga Mikhailovna Tumanova, předškolní učitelka v oboru Aplikovaná chemie

Základní informace o mono- a polykrystalech………………………..

Způsoby pěstování mono- a polykrystalů…………………

Analýza růstu monokrystalu síranu měďnatého………………………..

Problém koncentrace roztoku síranu měďnatého během růstu monokrystalu……………………………………………………………….

Krystaly nás obklopují všude. Žijeme na povrchu pevného tělesa – zeměkoule, v konstrukcích z pevných těles – domech. Naše tělo, přestože obsahuje přibližně 65 % vody (mozek – 80 %), je také pevné. Znalost vlastností pevných látek je životně důležitá!

Význam práce je najít zajímavé věci v okolí. Něco, co lze pozorovat, studovat a pochopit. Je to tak zajímavé, zábavné a zvědavé. Jelikož budu pěstovat krystal soli, budu sledovat a popisovat celý proces vzniku tělesa určitého geometrického tvaru.

1. Studovat strukturu a fyzikální vlastnosti krystalů síranu měďnatého;
2. Pěstování krystalů a pozorování procesu jejich růstu;
3. Stanovit závislost růstu krystalů na teplotě, koncentraci roztoku a typu látek;

1. Sbírejte materiály o krystalech, jejich vlastnostech a aplikacích pomocí různých zdrojů informací, včetně internetu;
2. Provádět experimenty s rostoucími krystaly síranu měďnatého;
3. Vyberte metodu, která je vhodná pro pěstování krystalů doma;
4. Studovat podmínky vzniku krystalů, jejich tvary a barvy;
5. Analyzujte výsledky.

Základní informace o mono- a polykrystalech

Pokud prozkoumáte zrnka cukru, soli nebo síranu měďnatého pomocí lupy nebo mikroskopu, všimnete si, že jsou ohraničena plochými, leštěnými hranami. Přítomnost takových přirozených hran je známkou toho, že látka je v krystalickém stavu.

Krystal (z řeckého slova crystals – doslova: led) je těleso určitého geometrického tvaru, ohraničené přirozenými plochými hranami.

Monokrystaly a polykrystalická tělesa

Těleso, které je monokrystal, se nazývá monokrystal.

Monokrystal je jediný homogenní krystal, který má spojitou krystalovou mřížku a někdy má anizotropii fyzikálních vlastností. Vnější tvar monokrystalu je určen jeho atomovou krystalovou mřížkou a podmínkami (hlavně rychlostí a homogenitou) krystalizace. Pomalu rostoucí monokrystal téměř vždy získává dobře definovanou přirozenou fasetu za nerovnovážných podmínek (střední rychlost růstu) krystalizace, faseta se projevuje slabě.

Polykrystal je shluk malých krystalů nějaké látky, někdy nazývané krystality nebo krystalická zrna kvůli jejich nepravidelnému tvaru. Mnoho materiálů přírodního i umělého původu (minerály, kovy, slitiny, keramika atd.) jsou polykrystaly.

Základní vlastnosti krystalů

Tvar a velikost krystalu

Krystaly různých látek mají různé tvary.

Velikosti krystalů se liší. Některé krystaly jsou velké a snadno viditelné pouhým okem, zatímco jiné jsou tak malé, že je lze vidět pouze mikroskopem.

Velikost krystalů polykrystalického typu se může v průběhu času měnit. Malé krystaly železa a oceli se tak mění ve velké krystaly. Tento přechod urychlují nárazy a otřesy. Neustále se vyskytuje v železničních kolejích, nápravách vagónů, ocelových mostech, proto pevnost těchto konstrukcí časem klesá.

Velmi mnoho těles stejného chemického složení v krystalickém stavu, v závislosti na podmínkách, může existovat ve dvou nebo více variantách (modifikace). Tato vlastnost se nazývá polymorfismus. Led má například až deset různých úprav, které se získávají v laboratořích. V přírodě se vyskytuje pouze jeden druh.

Podstatnou vlastností monokrystalu je anizotropie (z řeckých slov anisos – nestejný, tropos – otočení, směr) – nestejný charakter jeho vlastností (mechanické, tepelné, elektrické atd.) v různých směrech. Pokud například rozbijete krychlové krystaly kuchyňské soli, malé úlomky budou mít převážně tvar pravoúhlých rovnoběžnostěnů. To znamená, že ve směrech rovnoběžných s hranami je pevnost krystalu kuchyňské soli mnohem menší než v diagonálních a jiných směrech.

Polykrystalická tělesa jsou izotropní (z řeckých slov isos – rovná se, tropos – otočení, směr), tzn. vykazují stejné vlastnosti v různých směrech. To se vysvětluje skutečností, že krystaly, které tvoří polykrystalické těleso, jsou vůči sobě orientovány chaoticky. V důsledku toho se žádný ze směrů neliší.

Vady v krystalech

Při popisu struktury krystalů jsme použili ideální modely. Rozdíl mezi skutečnými krystaly a ideálními krystaly je ten, že skutečné krystaly nemají pravidelnou krystalovou mřížku. Vždy obsahují porušení přísné periodicity v uspořádání atomů. Tyto nepravidelnosti se nazývají krystalové defekty. Defekty se tvoří během procesu růstu krystalů vlivem tepelného pohybu molekul, mechanických nárazů, ozařování toky částic a v důsledku přítomnosti nečistot.

Síran měďnatý (síran měďnatý) je anorganická binární sloučenina, měděná sůl kyseliny sírové se vzorcem CuSO 4 . Netěkavý, bez zápachu. Bezvodá látka je bezbarvá, neprůhledná a velmi hygroskopická. Krystalové hydráty jsou průhledné, nehygroskopické krystaly různých odstínů modré s hořko-kovovou chutí na vzduchu se postupně odpařují (ztrácejí krystalizační vodu). Síran měďnatý je vysoce rozpustný ve vodě. Modrý pentahydrát CuSO4 5H2O, síran měďnatý, krystalizuje z vodných roztoků.

Základní vlastnosti síranu měďnatého

Pentahydrát při zahřívání postupně odštěpuje dvě molekuly vody a přechází na trihydrát CuSO4 3H2O (tento proces, zvětrávání, probíhá pomalu i při nižších teplotách [včetně 20-25 °C]), dále na monohydrát (při 110 °C) CuSO4 H2O a nad 258 °C vzniká bezvodá sůl.

Nad 650 °C se pyrolýza bezvodého síranu zintenzivňuje podle reakce:

Rozpustnost síranu měďnatého prochází s rostoucí teplotou plochým maximem, během kterého se rozpustnost soli téměř nemění (v rozmezí 80-200 °C).

Jako všechny soli tvořené ionty slabé zásady a silné kyseliny je síran měďnatý hydrolyzován (stupeň hydrolýzy v 0,01M roztoku při 15 °C je 0,05 %) a vytváří kyselé prostředí. Disociační konstanta je 5·10−3.

Síran měďnatý (II) je klasifikován jako 1. třída nebezpečnosti (látka s nízkým rizikem) jako látka obsahující síranové ionty. Na druhou stranu 2gramové balení síranu měďnatého prodávané v maloobchodech je označeno jako třída nebezpečnosti 8 (vysoce nebezpečná látka). Smrtelná dávka síranu měďnatého je od 30 do XNUMX gramů pro dospělého. Smrtelná dávka závisí na zdraví osoby, hmotnosti, imunitě vůči dané látce a dalších faktorech.

Způsoby pěstování mono- a polykrystalů

Při manipulaci se síranem měďnatým v domácích podmínkách je třeba být velmi opatrní. Při přípravě roztoků je vhodné používat gumové nebo jednorázové polyetylenové rukavice, brýle, gumové holínky a důrazně se také doporučuje používat respirátor. V žádném případě nepoužívejte nádoby na potraviny. Příprava roztoku a použití síranu měďnatého by se mělo provádět v nepřítomnosti dětí a zvířat. Při používání nepijte, nekuřte ani nejezte. Po práci si umyjte obličej a ruce mýdlem a vypláchněte ústa.

Skladujte na chladném a suchém místě při teplotě -30 až +30, odděleně od léků, potravin a krmiv, mimo dosah dětí a zvířat. Skladování látky v poškozených obalech je zakázáno.

Metodika pěstování monokrystalů

1. Připravíme si nasycený roztok soli – síranu měďnatého. Roztok, který je v rovnováze s nerozpuštěnou látkou (pevnou, kapalnou nebo plynnou), se nazývá nasycený. Nasycený roztok tedy obsahuje maximální množství látky, které se může při dané teplotě rozpustit. Chcete-li připravit nasycený roztok síranu měďnatého, musíte vypočítat, kolik soli budete muset vzít. Rozpustnost síranu měďnatého při 20 °C je 35.6 g ve 100 g vody. Vezměme 200 ml vody, což znamená, že potřebujeme 35.6 200/100 = 71.2 g CuSO 4 5H 2 O. Se zvyšující se teplotou nejprve roste rozpustnost síranu měďnatého, poté téměř přestává záviset na teplotě. Abychom eliminovali vliv kolísání, teploty v laboratoři, přesnosti vážení a dalších faktorů, odebereme množství síranu měďnatého větší než vypočtené – 100 g. Sůl zalijeme vodou a občas zamícháme.
2. Když se síran měďnatý přestane rozpouštět a je dosaženo rovnováhy, přefiltrujte roztok přes volný filtrační papír nebo vatu.
3. Nasycený roztok nalijte do jiné baňky.
4. Vyberme si velký a dobře tvarovaný krystal, který nám poslouží jako pecka.

5. Navažte na nit a spusťte do baňky tak, aby se nedotýkala stěn nádoby.

6. Sklenici zakryjte gázou, aby byla chráněna před prachem.

7. Krystal zakryjte lakem.

8. Pozorujte růst krystalu.

Po pár dnech bude růst krystalu viditelný vizuálně, za týden narostl do délky 2 cm, za dva týdny – 3,5 cm, za tři – 5 cm.

Když se ve sklenici vytvořil sediment malých krystalů, nalil jsem roztok do čisté baňky a přenesl do ní svůj krystal. Během mého experimentu jsem tento postup prováděl každý druhý den. Postupem času se na niti také vytvoří malé krystaly a začnou růst. Je těžké se tomu vyhnout, jediné, co můžete udělat, je zvednout krystal výše, aby se menší úsek závitu dostal do kontaktu s roztokem. Během experimentu vznikl nápad použít místo bavlněné nitě tenký měděný drát. Bohužel, když jsou vystaveny vzduchu, krystaly síranu měďnatého ztrácejí část své vody, což způsobuje jejich zvětrávání (zničení). Aby krystaly síranu měďnatého vydržely déle, zakryjte je lakem a vložte do těsně uzavřené nádoby.

Pěstování krystalů dalo práci a hodně trpělivosti, ale výsledek byl velmi příjemným překvapením!

Technika pěstování polykrystalů

Nalijte 200 ml do baňky. vody, přidejte tam 100 g. síran měďnatý, dobře promíchejte a nalijte roztok do sklenice. Poté roztok zahřejeme na 60 stupňů Celsia a pozorujeme, že se síran měďnatý téměř rozpustil. Poté roztok ihned vložíme do písku pro lepší izolaci a udržení teploty a přidáme zárodečný krystal síranu měďnatého navázaný na nit.

Další den vidíme vznik polykrystalu ve tvaru vánočního stromku.

Analýza růstu monokrystalů za týden

(Všechny tři krystaly jsem pěstoval stejnou metodou, ale změnil jsem některé podmínky, např. pro první krystal jsem každý druhý den vyrobil nový nasycený roztok, zahřál na 60 o C a přefiltroval.)