האם אפשר לגדל קריסטלים בבית? בואו ננסה ביחד למצוא את התשובה לשאלה הזו, להציע שיטות לביצוע הניסוי הזה.
אנו יודעים היטב שניתן למצוא גבישים בצורות וגדלים שונים בטבע. בחורף, פתיתי שלג מקשטים חלונות, ענפי עצים. חלק מהגבישים הם תוצרי פסולת של אורגניזמים מסוימים.
הקדמה
לדוגמה, צמיחת גבישים אופיינית לרכיכות שנופלות לתוך הקליפה. לאחר 5-10 שנים נוצרת בו פנינה יפהפייה, ייחודית במראה שלה ובהברקה ייחודית.
ספיר, אודם, יהלומים ואבנים יקרות אחרות יכולים להיחשב כגבישים. החשיבות של גבישים טבעיים בתעשייה, מדע, אלקטרוניקה, אופטיקה היא רבה.
גידול קריסטלים בבית הוא פעילות מהנה עבור כימאים מתחילים במחקר. זה בטוח, אז זה מתאים אפילו לתלמידי בית ספר יסודי.
באמצעות הכנה קפדנית, ביצוע קפדניניסוי, היווצרות ופיתוח המיומנויות של הקמת ניסויים מתרחשת.
חשוב להתחיל לגדל גבישים לאחר רעיונות לגבי המצבים המצטברים של החומר, דרכים לשלוט בתהליך צמיחת הגבישים.
אם ההתגבשות ממשיכה בקצב נמוך, אתה יכול לסמוך על קבלת גביש גדול. על ידי הגדלת מהירות התהליך, ניתן לצפות לקבל גבישים קטנים רב גבישיים.
מידע חשוב
ניתן להתחיל את פרויקט גידול הקריסטל עם מונחים ומושגים תיאורטיים. גבישים הם המצב המוצק של החומר. הוא מאופיין בצורה מסוימת, מספר הפנים הקשורים לפרטים הספציפיים של סידור האטומים. לגבישים מאותו חומר יש תמיד אותה צורה, אבל מותרים הבדלים בגודל.
הגדלת גבישים קשורה לשינוי בפרמטרים התרמודינמיים של התמיסה, המעבר של התמיסה למצב צבירה מוצק.
בטבע, ישנם חומרים רבים ושונים שיכולים ליצור גבישים.
לדוגמה, גידול גבישי מים כרוך בהורדת הטמפרטורה. כשהמים קופאים, הם יוצרים פתיתי שלג או גבישי קרח. על פי תכנית דומה, היווצרות גבישים מינרליים מתבצעת במהלך תהליכי יצירת סלע מסוימים.
כמויות משמעותיות של סלעים מותכים וחמים בחלק הפנימי של כדור הארץ הם פתרונות מינרלים.
כאשר דוחפים אותם אל פני השטחכדור הארץ, מתרחשת התקררות איטית, מה שמוביל למעבר לצורה מוצקה.
לדוגמה, גרניט הרים מכיל גבישים של מינרלים: פלדספר, קוורץ, נציץ. לפני מיליוני שנים, גרניט היה קיים כמסה מותכת של מינרלים. בזמננו ישנם סלעים מותכים שונים בקרום כדור הארץ, אשר בהתקררות הדרגתית נוצרים סוגים שונים של גבישים.
שיטות לגידול גבישים משתנות ותלויות במבנה הכימי של החומר, בטמפרטורה, בשימוש ברכיבים נוספים.
פרטי התהליך
ניתן לחלק את התהליך למספר נקודות נפרדות:
- טבעי, קשור לחינוך בטבע;
- מלאכותי.
האפשרות השנייה מבוקשת במקרים הבאים:
- למטרות מדעיות וטכניות;
- בעת ביצוע עבודה חוץ-לימודית, מעשית, ניסיונית;
- יצירת גבישים אקראית.
איך יכולה להתרחש צמיחת גבישים במקרה האחרון? הכימיה רואה בגרסה זו של התגבשות כתוצאה לא מכוונת של הניסוי, שבמקרה זה לא הייתה שליטה מצד החוקר. התגבשות ספונטנית נצפית בנוכחות תהליכים פיזיקליים או כימיים נוספים: אידוי הממס, חמצון של מרכיבי התמיסה.
מאפיינים פיזיים וכימיים
צומח גבישיםממלח מוסבר על ידי מסיסות החומר בממיסים, מלווה בהרס של מבנה הגביש. החום הנדרש לתהליך כזה נלקח מהסביבה. לדוגמה, במקרה של המסת אמוניום תיאוצינאט NH4SCN ויוד אשלגן, ניתן לחוש את שינוי הטמפרטורה במגע ישיר עם המבחנה.
כמו כן, גידול גבישים ממלח בבית קשור לדיפוזיה. לדוגמה, לוקחים מספר גבישים של אשלגן פרמנגנט (אשלגן פרמנגנט) וממיסים אותם במים, אפשר לראות כיצד נוצרות מערבולות ורודות על נפח הגליל. עם ערבוב נמרץ, התמיסה כולה מקבלת צבע ורוד אחיד. אם הוא קפוא, אתה יכול לסמוך על קבלת גבישים יפים של פרמנגנט אשלגן.
כדאי לשקול גידול גבישים לילדים על נתרן כלורי, נחושת גופרתית (2).
היבטים חשובים
בבחירת חומר לעבודה ניסיונית, חשוב לקחת בחשבון עובדות מסוימות:
- חומר המוצא אסור להיות רעיל. לדוגמה, פרויקט "גידול גבישים בבית" לילדים אינו מאפשר שימוש באשלגן ציאניד, נתרן גופרתי, שכן הידרוליזה של מלחים כאלה משחררת תרכובות רעילות שעלולות לגרום להרעלה.
- החומרים שנבחרו חייבים לתת תוצאות יציבות. לדוגמה, גבישי נתרן סולפט, אלום ברזל-אמוניום וכרום-אשלגן, מלחי מנגן, עם אובדן לחות, הופכים לאבקות בלתי ברורות, ולכן, הםאינם כלולים בערכת גידול הגבישים.
- עלות מקובלת וזמינות של ריאגנטים נבחרים. איך אפשר לגדל גבישים? ערכות לילדים כוללות רכיבים נגישים וכן הנחיות מפורטות לביצוע עבודה מעשית.
- שימוש בחומרים יציבים. הבחירה של חומרים שעוברים הידרוליזה הפיכה אינה מומלצת. לפיכך, מלחי אמוניום, שהם היגרוסקופיים מאוד, יגיבו עם מים, וכתוצאה מכך יהיה קשה לצפות לקבל את התוצאה הרצויה.
מה עוד צריך אלכימאי צעיר לדעת? גידול גבישים כרוך ברצף מסוים של פעולות (אלגוריתם). רק אם כל הדרישות ושלבי העבודה מתקיימים, אתה יכול לסמוך על קבלת התוצאה הרצויה.
אחסנו גבישים רצוי במקרר, כדי לא לעורר את הרס שלהם. ישנם כמה חומרים שמסוגלים להתקיים בצורה גבישית יציבה במשך תקופה די ארוכה.
לדוגמה, האפשרות הטובה ביותר עבור תלמידי בית ספר היא לגדל גבישים מגופרת נחושת, מלח. רכיבים אלה זמינים בטווח מחירים, המתאימים למאפיינים הכימיים-פיזיים, הביולוגיים שלהם.
עם ציפוי נוסף של הגבישים המתקבלים בלכה חסרת צבע, אתה יכול להאריך באופן משמעותי את "חייהם".
ציוד נדרש
איך לגדל קריסטלים? סטים לילדים כוללים כלי זכוכית כימיים: כוסות עמידות בחום,נייר סינון, משפך, מוט זכוכית, ריאגנטים.
אם הניסוי מתבצע בבית, ניתן להשתמש בנייר טואלט (מפיות) במקום נייר סינון, וסיר ישן המונח על כיריים חשמליות יכול למלא תפקיד של אמבט מים.
חלופה למשפך כימי אמיתי הוא הצוואר של בקבוק פלסטיק ישן.
מה עוד חשוב לקחת בחשבון כשעורכים ניסוי בגידול קריסטל? בנוסף לטיפוח ישיר, חשוב לרכוש את המיומנויות לשמר את התוצאה של פעילויות ניסיוניות.
אפשרויות חינוך
יש שלוש אפשרויות שונות ליצירת גבישים:
- מההמסה;
- from solution;
- משלב הגז.
כדוגמה להתגבשות ממצב מותך, אנו יכולים לשים לב להופעת קרח ממים, כמו גם היווצרות של סלעים געשיים.
גידול גבישים מוויטריול הוא דוגמה טיפוסית למעבר משלב נוזלי למצב צבירה מוצק.
במקרה של קירור של אדים או גז, עקב כוחות משיכה חשמליים, נצפה חיבור של אטומים או מולקולות למצב גבישי. בין האפשרויות הנפוצות ביותר לייצור מלאכותי של גבישים בודדים, שיכולים להתבצע על ידי תלמידי בית ספר יסודי, אנו בודקים את הטיפוח של גבישים מגופרת נחושת. המורכבות של התהליך טמונה במהירות הבלתי משמעותית של זרימתו.
דוגמה לעבודת פרויקטים של תלמידים
הרלוונטיות של הנושא היא שהוא ניתןהוראות מפורטות לגידול גבישים, כמו גם תוצאות ספציפיות.
השערת הפרויקט: ניתן לגדל קריסטלים יפים וייחודיים בבית.
מטרת הפרויקט: גידול גבישי מלח בעצמנו.
יעדי הפרויקט:
- נתח מידע תיאורטי על שאלת המחקר;
- לחשוף את ערכו של מלח לחיי אדם;
- לגדל גבישי מלח במו ידיך;
- להבהיר את התנאים להיווצרות גבישים;
- להעריך את התוצאות שהושגו במהלך פעילויות מעשיות.
רקע היסטורי
נתרן כלורי הוא מוצר מזון נפוץ. בטבע, תרכובת זו מופיעה כמינרל הלייט, המכונה גם "מלח סלעים". נתרן כלורי נמצא בכמויות משמעותיות במי הים. תרכובת זו נמצאה בבטן האדמה, על גדות נהרות, בהרים.
ללא כמות מסוימת של מלח שולחן, אורגניזמים חיים רבים מתחילים להרעבת מלח. טורפים משלימים על המחסור בנתרן כלורי עם בשר ודם של טרף, אוכלי עשב מלקקים קרקעות מלוחות.
10-15 גרם מלח ליום מספיקים לאדם (לא יותר מ-1 כף), עודף של כימיקל זה מוביל למחלות כליות. בימי קדם השתמשו במלח לייצור מטבעות, תמורת 5 אריחי מלח אפשר לקנות עבד.
ברומא העתיקה, חיילים שכירים קיבלו שכר במלח, לא בכסף. הבריטים האמינו שתמיסת נתרן כלורי,ניתז על דבר, מונע חוסר מזל. זה היה מלח שנחשב לסמל של חברות ואירוח. יש שלט עממי, לפיו כשהוא מפוזר צריך להתכונן לכישלון, למריבה.
בקייבאן רוס, החומר הגיע מאגמי המלח של הים אזוב והשחור. זה היה מצרך יקר כל כך שהוא הוגש רק לאורחים אצילים.
ישנן ערים שהופיעו במקומות שבהם כרו נתרן כלורי:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
מעניין לגבי קריסטלים
פירוש המילה הוא "קרח" ביוונית. יש להם מגוון של צורות, מבנים, גדלים. לדוגמה, דגימות ענק מגיעות למסה של כמה טונות. אנשים קדומים האמינו שניתן להשיג גביש מקרח, ויהלומים ניתן להשיג מקריסטל. הם ניחנו בתכונות קסומות, הם האמינו שקריסטלים מרפאים ממחלות קטלניות, משפיעים על גורלו וחייו של אדם.
יש צורות מיוחדות של גבישים: ענפים, נוצות, מחטים, עצים, פרחים. דוגמה לכך היא הדוגמאות על החלונות בחורף. אנשים למדו לגדל אודם באופן מלאכותי. נחוצות אבנים לתעשיית התכשיטים, כמו גם לייצור תנועות שעון מדויקות.
תרגול
גידול גבישי מלח אינו כרוך בכימיקלים מיוחדים. בכל בית יש מלח לאוכל. הגבישים של תרכובת כימית זו הםקוביות שקופות חסרות צבע. ההליך לגידול גבישי מלח חולק למספר שלבים:
- מסת מלח במים חמימים. התהליך נמשך עד שהגיע רגע כזה, עד שהחומר הפסיק להתמוסס (תמיסה רוויה).
- התערובת המוכנה מוזגת למיכל אחר, בו ניתן לגדל את הגבישים הסופיים. על מנת שהמוטים לא יפריעו לתהליך ההתגבשות, התמיסה מסוננת תחילה דרך מפית או נייר טואלט.
- חלוק נחל קטן נקשר לחוט, אותו מורידים לתוך התמיסה המוכנה.
- המכל מכוסה בנייר כסף מתכתי כדי למנוע כניסת פסולת ואבק פנימה.
נקודות חשובות
כדי לקבל קריסטלים גדולים ויפים, לא רצוי לשלוף חלוק נחל ללא צורך מיוחד.
פסולת לא צריכה להיכנס לתמיסה הרוויה, מכיוון שהדבר יוביל לירידה בקצב ההתגבשות, וישפיע לרעה על גודל החלקיקים הנוצרים.
אל תשתמש בצבעים בעת גידול גבישים, מכיוון שזה לא רק יקלקל את התמיסה עצמה, אלא גם ישפיע לרעה על התוצאה הסופית.
אם לשפוט לפי הביקורות, הגבישים הראשונים על החוט נוצרים 2-3 ימים לאחר תחילת הניסוי. בהדרגה, הם גדלים בגודלם, גדלים זה על גבי זה. בסופו של דבר, נוצר גביש שקוף למדי של נתרן כלורי.
טיפוח גבישי נחושת סולפט
כדי לקבל חלקיקי סולפט יפיםניתן לרכוש נחושת בחנות לחומרי בניין אבקת נחושת גופרתית. חומר זה משמש בחקלאות כדי להילחם במיקרואורגניזמים מזיקים המשמידים יבולי ירקות ופירות.
יש לזכור שנחושת גופרתית היא תרכובת כימית פעילה. זה רעיל! יש צורך לשטוף ידיים לאחר תהליך המסת האבקה וכן בעבודה עם גבישי נחושת גופרתי.
תחילה עליך להכין תמיסה רוויה של המלח הזה. לשם כך, האבקה מומסת במים חמים עד להפסקת תהליך הפירוק. לאחר מכן, חלוק נחל קטן (זרע) מחובר לחוט, הוא מושעה במיכל עם תמיסה של נחושת גופרתית כך שהוא לא נוגע בתחתית. הכלי נשאר פתוח במשך זמן רב, טמפרטורת החדר נשמרת. על מנת למנוע מפסולת ואבק להיכנס פנימה, ניתן לכסות את המיכל בנייר כסף.
במהלך האידוי יופיע קרום על פני התמיסה, שיהפוך בהדרגה לגבישים מבריקים כחולים. לאחר 3-4 ימים, ה"זרע" מגודל עם גבישים כחולים הדומים לאבנים יקרות. לאחר שלושה שבועות, אתה יכול לקבל גביש גדול של נחושת גופרתית.
אם תרצו, תוכלו להתחמש בסט מוכן של כימאי צעיר, שנועד לגדל מגוון גבישים.
אמוניום דימימן פוספט משמש כחומר, שאליו מוסיפים אבקת צבע מאכל. כמו כן בסט יש חלוקי נחל הכרחיים ל"זרע", מיכל פלסטיק עם מכסה וחלוקות מדודות לגידול, פינצטה,זכוכית מגדלת, משוט בוחשים.
לניסוי מודדים 40 מ ל מים חמים, לאחר מכן יוצקים את התערובת, ממיסים אותה במים תוך כדי ערבוב בעזרת מרית. הסלע העיקרי מפוזר לאורך תחתית המיכל, התמיסה מוזגת לתוך המיכל. הוא ממוקם במקום בהיר, למשל, על אדן החלון. כשהמים מתאדים, מופיעים גבישי מלח בצורת מחט במיכל. לאחר 2-3 שבועות, המים יתאדו לחלוטין, ניתן לראות גבישים גדולים של מלח אמוניום.
לסיכום
כאשר מבצעים עבודת מחקר לפי האלגוריתם שהוצע קודם לכן, אפשר לסמוך על יישום המשימה. גבישים שגדלים בבית הם די גדולים.
במהלך ניסויים עצמאיים, כימאי צעיר יכול להסיק את המסקנות הבאות:
- השווה את תהליך צמיחת הגבישים של כימיקלים שונים;
- נתח הבדלים בצבע, גודל, צורה של גבישים שגדלו;
- חלקיקים יכולים לגדול בעת הסרת עשבים שוטים, להיפטר מגידולים לא רצויים;
- תהליך צמיחת הגבישים מתבצע כאשר מים מתאדים;
- צורתם וגודלם מושפעים מהטמפרטורה.
אם לשפוט לפי הביקורות, הגבישים די קפריזיים, יש לטפל בהם בזהירות, שמירה מלאה על משטר הטמפרטורה, רצף הפעולות, השימוש ב"זרע". אם יש לך סבלנות, טפל בזהירות ובזהירות בפרויקט הזה, בהחלט אפשרי לגדל גבישים בעלי צורה, צבע, גודל יוצאי דופן בבית בעצמך.
אסור לשכוח שאדם זקוק לחומרים גבישיים לייצור כלי מכונות, בניית בתים, למטרות ביתיות.
בבטן האדמה יש אבנים בעלות צורה כל כך אידאלית, כאילו מישהו ליטש, ליטש, חתך אותן באיכות גבוהה.
כל אחד מאיתנו הביט בהפתעה בפתיתי השלג ללא רבב, גרגרי חול קטנים על גדת הנהר, התפעלו מאבנים יקרות וחצי יקרות.
קשה להאמין שהטבע, ללא כל התערבות אנושית, הוא שיצר את החומרים הגבישיים האלה.
בתהליך הפעילות המעשית, התלמידים מתוודעים לחומרים תיאורטיים, מיומנויות של פעילויות ניסיוניות, לומדים את כללי הבטיחות הבסיסיים.
