15.11.2019     0
 

Изучение условий выращивания кристаллов


Основные этапы выращивания кристаллов

Процесс выращивания кристаллов в домашних условиях можно разделить на основные этапы.

Этап 1. Растворить соль, из которой будет расти кристалл, в подогретой воде (подогреть нужно для того, чтобы соль растворилось немного больше, чем может раствориться при комнатной температуре). Растворять соль нужно до тех пор, пока не появится уверенность, что соль уже больше не растворяется (раствор насыщен!). Рекомендуется использовать дистиллированную воду, т. е. не содержащую примесей других солей.

Этап 2. Насыщенный раствор нужно перелить в другую ёмкость, где можно производить выращивание кристаллов (с учётом того, что он будет увеличиваться). На этом этапе нужно следить, чтобы раствор не особо остывал.

Этап 3. Привязать на нитку кристаллик соли, нитку можно привязать, например, к карандашу и положить его на края стакана (ёмкости), где налит насыщенный раствор (этап 2). Кристаллик опустить в насыщенный раствор.

Изучение условий выращивания кристаллов

Этап 4. Перенести ёмкость с насыщенным раствором и кристалликом в место, где нет сквозняков, вибрации и сильного света (выращивание кристаллов требует соблюдение этих условий).

Этап 5. Накрыть чем-нибудь сверху ёмкость с кристалликом (например бумагой) от попадания пыли и мусора. Оставить раствор на пару дней.

1) кристаллик нельзя при росте без особой причины вынимать из раствора;

2) не допускать попадание мусора в насыщенный раствор, наиболее предпочтительно использовать дистиллированную воду;

3) следить за уровнем насыщенного раствора, периодически (раз в неделю или две) обновлять при испарении раствор.

Этимология

Изучение условий выращивания кристаллов

Примечательно, что название кристаллов происходит от греческих слов «застывать» и «холод», и во времена Гомера этим словом называли горный хрусталь, который тогда считался «застывшим льдом». Сперва данным термином называли лишь ограненные прозрачные образования. Но позже, кристаллами стали звать также непрозрачные и не ограненные тела природного происхождения.

Горный хрусталь

Выращивание кристаллов из квасцов

Чтобы вырастить кристалл из квасцов понадобятся: кастрюля, мерный стакан, 2 стакана, карандаш, нитки, вода, 30 г квасцов из аптеки. Из квасцов можно вырастить очень красивый кристалл. Нужно нагреть в кастрюле 100 мл воды. Только нельзя доводить до кипения. Потом следует растворить в ней квасцы. Потом нужно перелить раствор в стакан и дать немного остыть.

Потом следует привязать нитку к середине карандаша. Далее следует положить карандаш на край стакана, чтобы нитка оказалась в растворе. После того как на нитке образуются крошечные кристаллы, нужно вытащить её из раствора. Теперь следует снять с нитки все кристаллы, оставить лишь самый крупный. Далее нужно ещё раз слегка нагреть раствор, налитый в стакан и перемешать его.

Структура кристалла

Идеальный кристалл представляется в виде периодически повторяющихся одинаковых структур – так называемых элементарных ячеек кристалла. В общем случае, форма такой ячейки – косоугольный параллелепипед.

Следует различать такие понятия как кристаллическая решетка и кристаллическая структура. Первая – это математическая абстракция, изображающая регулярное расположение неких точек в пространстве. В то время как кристаллическая структура – это реальный физический объект, кристалл, в котором с каждой точкой кристаллической решетки связана определенная группа атомов или молекул.

Кристаллическая структура граната — ромб и додекаэдр

Изучение условий выращивания кристаллов

Основным фактором, определяющим электромагнитные и механические свойства кристалла, является строение элементарной ячейки и атомов (молекул), связанных с ней.

Выращивание кристаллов из поваренной соли

Ещё можно выращивать кристаллы поваренной соли. Процесс выращивания не требует наличия каких-то особых химических препаратов. Нужно развести раствор поваренной соли следующим образом: налить воды в ёмкость (например стакан) и поставить его в кастрюлю с тёплой водой (не более 50°С — 60°С). Нужно насыпать пищевую соль в стакан и оставить минут на 5, предварительно помешав.

За это время стакан с водой нагреется, а соль растворится. Желательно, чтобы температура воды пока не снижалась. Затем нужно добавить ещё соль и снова перемешать. Следует повторять этот этап до тех пор, пока соль уже не будет растворяться и будет оседать на дно стакана. Мы получим насыщенный раствор соли.

Нужно перелить его в чистую ёмкость, избавившись при этом от излишек соли на дне. Нужно выбрать любой понравившийся более крупный кристаллик поваренной соли и положить его на дно стакана с насыщенным раствором. Можно кристаллик привязать за нитку и подвесить, чтобы он не касался стенок стакана. Теперь нужно подождать.

Предлагаем ознакомиться:  Посадка рассады помидоров: правила, советы, рекомендации

Уже через пару дней можно заметить значительный для кристаллика рост. С каждым днём он будет увеличиваться. А если проделать всё то же ещё раз (приготовить насыщенный раствор соли и опустить в него этот кристаллик), то он будет расти гораздо быстрее (нужно извлечь кристаллик и использовать уже приготовленный раствор, добавляя в него воды и необходимую порцию пищевой соли).

Не следует забывать, что раствор должен быть насыщенным, то есть при приготовлении раствора на дне стакана всегда должна оставаться соль (на всякий случай). Для сведений: в 100 г воды при температуре 20°С может раствориться приблизительно 35 г поваренной соли. С повышением температуры растворимость соли растёт. Так выращивают кристаллы поваренной соли (или кристаллы соли, форма и цвет которых больше нравится).

Анизотропия кристаллов

Главное свойство кристаллов, отличающее их от аморфных тел – это анизотропия. Это означает, что свойства кристалла различны, в зависимости от направления. Так, например, неупругая (необратимая) деформация осуществляется лишь по определенным плоскостям кристалла, и в определенном направлении. В связи с анизотропией кристаллы по-разному реагируют на деформацию в зависимости от ее направления.

Однако, существуют кристаллы, которые не обладают анизотропией.

Выращивание кристаллов из медного купороса

Можно выращивать и кристаллы медного купороса. Кристаллы медного купороса — выращиваются подобным образом, также, как с поваренной солью: сначала готовится насыщенный раствор, затем в этот раствор опускается понравившийся маленький кристаллик соли медного купороса.

Приложение Г.Практическое применение кристаллов

Химическая формула: CuSO4*5Н2О[3]

Химическое название: медный купорос, медь сернокислая пятиводная (Cuprum sulfuricum),  сульфат мели (II) пентагидрат

Описание: кристаллический порошок синего цвета

Класс соединений: кристаллогидрат соли

Изучение условий выращивания кристаллов

Описание кристаллов: голубые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Свойства. Гигроскопичен. Плотность равна 3,6 г/см3. Растворяется в воде, глицерине, серной кислоте. Малорастворим в аммиаке. На воздухе соль устойчива.

Строение кристаллогидрата

Структура медного купороса приведена на рисунке. Как видно, вокруг иона меди координированы два аниона SO42− по осям и четыре молекулы воды (в плоскости), а пятая молекула воды играет роль мостиков, которые при помощи водородных связей объединяют молекулы воды из плоскости и сульфатную группу.

Применение.

Его используют для борьбы с вредителями и болезнями растений(от грибковых заболеваний и виноградной тли). Иногда применяют в плавательных бассейнах для предотвращения роста водорослей в воде.

В строительстве водный раствор сульфата меди применяется для ликвидации пятен ржавчины, а также для удаления выделений солей с кирпичных и бетонных поверхностей; а также как средство для предотвращения гниения древесины.

Также он применяется для изготовления минеральных красок, в медицине, и как часть прядильных растворов в производстве ацетатного волокна.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E519 (консервант).

 В природе изредка встречается минерал Халькантит, состав которого близок к CuSO4*5H2O

В пунктах скупки лома цветных металлов раствор медного купороса применяется для выявления цинка, марганца и магния в алюминиевых сплавах и нержавейке. При выявлении вышеозначенных металлов появляются красные пятна чистой меди.

Возможные способы роста и образования

Кристаллы могут расти как в природе, так и в искусственных условиях. Кристаллизацию можно вести разными способами:

  1. Охлаждение насыщенного горячего раствора или расплава.
  2. Постепенное удаление воды из насыщенного раствора.
  3. При конденсации паров.

1 способ: Именно из-за охлаждения миллионы лет назад на Земле появились многие минералы. «Раствором» для этого «опыта» служила магма – расплавленная масса горных пород в недрах Земли. Поднимаясь к поверхности из раскалённой глубины, магма охлаждалась. И в результате этого охлаждении, которое могло длиться не одну тысячу лет, образовались те самые минералы, по которым мы ходим, на которые взбираемся. Процесс этот очень длительный.

2  способ: При испарении («высыхании») вода превращается в пар и улетучивается. Но растворённые в воде химические вещества не могут испариться вместе с ней и оседают в виде кристаллов.  Самый простой пример – соль, которая образовывается при испарении воды из соляного раствора. И в этом случае, чем медленнее испаряется вода, тем лучше получаются кристаллы. Именно по такому способу я выращивал свой кристалл.

        3 способ: Кристаллы могут также расти при конденсации паров – так получаются снежинки и узоры на холодном стекле.  

При использовании всех способов наилучшие результаты получаются, если используется затравка – небольшой кристалл правильной формы, который помещают в раствор или расплав. Таким способом получают, например, кристаллы рубина. Выращивание кристаллов драгоценных камней проводят очень медленно, иногда годами. Если же ускорить кристаллизацию, то вместо одного кристалла получится масса мелких. (Так у меня и получилось).

В искусственных условиях кристаллы выращивают из раствора или из расплава и даже из газовой среды.

Предлагаем ознакомиться:  Лучшие медоносные растения: многолетние травы, кустарники и деревья

Соль — это уже кристаллическое соединение, растворимое в воде. Каждая соль имеет различную растворимость, но показатель растворимости меняется при изменении температуры. 

Выращивание кристаллов в домашних условиях производят разными способами. Например, охлаждая насыщенный раствор.

С понижением температуры растворимость веществ уменьшается (в основном, это касается безводной соли), и они, как говорят, выпадают в осадок. Сначала в растворе и на стенках сосуда появляются крошечные кристаллы-зародыши, которые затем увеличиваются.

  1. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Я понял, что выращивание кристаллов – это искусство, поэтому немного настойчивости, упорства, аккуратности, и можно стать обладателем красивых кристаллов, но нужно обязательно соблюдать правила техники безопасности.

2.2.         Опыт 1 .

Выращивание кристаллов дигидрофосфата аммония из насыщенного раствора, медленным испарением воды с использованием

камней-«затравок»

Материально-техническое оснащение: набор «Разноцветные кристаллы»

Ход работы:

  1. Я прочитал инструкцию, и постарался выполнить требования по технике безопасности;
  2. Высыпал из контейнера половину реактива  в пластиковый стаканчик;
  3. Налил в стаканчик доверху горячей воды (t около 60°С);
  4. Перемешивал, добавляя реактив до тех пор, пока он не перестал растворяться;
  5. Профильтровал готовый раствор через слой ваты;
  6. В контейнер для выращивания кристаллов положил камушки-«затравки».
  7. Вылил приготовленный раствор в контейнер с камушками.
  8. Всыпал немного реактива в контейнер с раствором и камушками.
  9. Поставил контейнер в светлое место с хорошим притоком воздуха (на балконе с солнечной стороны квартиры).
  10. Первые небольшие кристаллы появились через три дня, а через 3 недели, после полного испарения раствора, на  дне контейнера остались игольчатые кристаллы (самый длинный -1см 7мм) и на стенках контейнера – пластинки с расположенными на них маленькими кристалликами (высотой от 1 до 5 мм).
  1. Кристаллизация путем возгонки. Подобный метод кристаллизации подразумевает переход вещества из газообразного состояния к твердому, минуя жидкую фазу. Подобный процесс в природе имеет место в вулканических трещинах или кратерах, когда вещество быстро остывает. Однако простейший пример – образование зимой снежинок из воды.

    Кристалл воды — снежинка

  2. Раскристаллизация – переход вещества из твердого в твердое состояние, который может происходить по двум сценариям.
    1. Первый – переход вещества из аморфного твердого тела в кристаллическое. Так, например, происходит кристаллизация стекла, в том числе кристаллизация вулканических пород, содержащих стекло.
    2. Второй – перекристаллизация вещества с разрушением старой структуры и образованием новой. Большинство горных пород образуются именно таким способом. Известные примеры перекристаллизации: переход известняка в мрамор, кварцевых песчаников в кварциты или глинистых пород в филлиты.
  3. Кристаллизация из растворов и расплавов. Наиболее распространенный природный способ образования. Так на дне водоемов «откладываются» кристаллы солей. Этим же способом искусственно выращивают алмаз, сапфир или рубин.

    Монокристалл рубина (корунд)

Электрические и оптические свойства кристаллов

Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках двадцатого века. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи.

Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.

Кристаллы используются также в некоторых лазерах для усиления волн СВЧ-диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Некоторые кристаллы модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием приложенного напряжения.

Регулярное расположение молекул в жидких кристаллах обусловливает их особые оптические свойства. Их свойствами можно управлять, подвергая действию магнитного или электрического поля. Это используется в жидкокристаллических индикаторах часов, калькуляторов, компьютеров и последних моделей телевизоров.

Другие факты

  • Имеет место такое явление как прорастание кристаллов. Это означает процесс, когда индивиды взаимно пересекаются и прорастают друг друга.
  • Существуют так называемые ионные кристаллы, которые состоят в основном из ионов, связь которых образуется за счет электростатического притяжения. К таким телам относят фторид калия и натрия, хлорид и бромид калия и др.
  • Существует 47 простых форм, из которых может состоять кристалл. Среди них: призма, пирамида, тетраедр, трапецоедр, ромбоедр и т.п.

    Формы кристаллов

  • Одни из наибольших кристаллов в мире были обнаружены в Мексике, в Пещере кристаллов. Так найденный кристалл селенита (прозрачный гипс) имел в ширину около метра, а в длину – пятнадцати метров.
  • Согласно сообщению, опубликованному в 1914-м году, в шахте Южной Дакоты был обнаружен кристалл сподумена (силикат лития и алюминия) длиной 12,8 метров и весом – 90 тонн.

comments powered by HyperComments

Алмаз

Самый твердый и самый редкий из природных минералов — алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазная пила — это большой (до 2-х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях которого сделаны надрезы или зарубки.

Предлагаем ознакомиться:  Красный паутинный клещ на комнатных растениях

Мелкий порошок алмаза, смешанный с каким-нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы. Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой камень. Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия.

Рубин, сапфир, гранат и наждак

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие качества, более скромные, но полезные. Кроваво-красный рубин и лазорево-синий сапфир — это родные братья, это вообще один и тот же минерал — корунд, окись алюминия А12О3. Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей в окиси алюминия:

Изучение условий выращивания кристаллов

ничтожная добавка хрома превращает бесцветный корунд в кроваво-красный рубин, окись титана — в сапфир. Есть корунды и других цветов. Есть у них ещё со­всем скромный, невзрачный брат: бурый, непрозрачный, мелкий корунд — наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную шкурку. Корунд со всеми его разновидностями — это один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза.

Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки. Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона, из нейлона.

Мощный луч лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодитом. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов. Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Кварц

Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон — все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца — это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

синетову соль, титанат бария, дигидрофосфаты калия и аммония (КДР и АДР) и многие другие. Существуют и пьезоэлектрические методы измерения давления крови в кровеносных сосудах человека и давления соков в стеблях и стволах растений. Пьезоэлектропластинками измеряют, например, давление в стволе артиллерийского орудия при выстреле, давление в момент взрыва бомбы, мгновенные давления в цилиндрах двигате­лей при взрыве в них горячих газов.

Электрооптическая промышленность — это промышленность кристаллов, не имеющих центра симметрии. Эта промышленность очень велика и разнообразна, на её заводах выращивают и обрабатывают сотни наименований кристаллов для применения в оптике, акустике, радиоэлектронике, в лазерной технике.

Поляроид

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид. Поляроид — это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку.

Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля.

Поляроидные стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей, которые очень часто случаются из-за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то ветровое стекло не пропустит света фонарей встречного автомобиля, «погасит его».

Приложение Д.Начало эксперимента

1. Достаём всё необходимое для выращивания кристалла: инструкцию, ёмкость для размешивания, контейнер для выращивания, цветные камешки, химическое вещество, палочку для размешивания.

2. Чтобы не получить химический
ожог, одеваем перчатки.

3. Высыпаем цветные камешки
в контейнер для выращивания.

4. Делаем химический раствор, заливаем камешки раствором, добавляем «семена» кристалла и ставим в тихое, спокойное место.

Приложение Е.Фотодневник эксперимента


Об авторе: admin4ik

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Почему скорлупа у яиц разного цвета

Оглавление1 Видео «Какого цвета должны быть желтки»2 Факторы влияющие на цвет скорлупы2.1 Порода кур2.2...

Посадка яблони осенью пошаговое руководство

Оглавление1 Почему осенняя посадка предпочтительней2 Когда сажать яблони осенью2.1 Погодные условия3...

Томат Челнок ранний холодоустойчивый сорт

Оглавление1 Томат Супермодель2 Описание томата Челнок3 Томат Гаспачо4 томат Голицин5 Красная Заря F16...

Adblock detector