Выращивание кристаллов из растворов солей

Выйдите на улицу в тихий зимний день, когда медленно падает снег, и присмотритесь к снежинкам. Звездочки эти состоят из тонких ледяных иголочек. Лишь иногда попадаются сплошные шестиугольные пластинки.

У снежинок всегда 6 лучей. И тем не менее все они очень разные: ледяные иголки всякий раз сложены в новый причудливый узор. Один ученый сделал 2500 фотоснимков снежинок, и все они оказались разные.

Толстый лед на реке составлен из шестиугольных столбиков, похожих на карандаши. Их хорошо видно весной, во время ледохода, когда льдины выбрасывает на берег.

И иголочки снежинок, и ледяные «карандашики» - это кристаллы замерзшей воды.

Слово «кристаллос» в переводе с греческого означает «лед». Но этим словом называют не только частицы замерзшей воды. Почти все камни, почти все горные породы состоят из кристаллов. Руды металлов и сами металлы, выплавляемые из этих руд соли, сахар и многое другое вокруг нас – это все кристаллические вещества. Самые красивые среди кристаллов – драгоценные камни.

У каждого вещества своя форма кристаллов. А некоторые вещества образуют кристаллы не одной, а нескольких форм.

Мы тоже попробовали вырастить кристаллы нескольких солей. Сначала мы попытались найти сведения о выращивании кристаллов в книгах. Но везде описание получения кристаллов было кратким. А иногда способ, описанный в книге, нельзя было использовать, так как он требовал специальной сложной аппаратуры. В результате самыми подходящими и простыми оказались два метода: метод кристаллизации при изменении температуры и метод кристаллизации при испарении растворителя.

В первом методе кристаллизацию начинают при 50 – 70 градусах и постепенно снижают температуру до комнатной. Но чтобы из раствора выпало побольше вещества, температуру можно снизить еще на 10 – 15 градусов.

Большое значение имеет растворимость соли, то есть масса соли, которая может раствориться в 100 г воды. Если соль больше уже не растворяется, раствор называется насыщенным.

Если растворимость соли очень маленькая, то вырастить кристаллы трудно и они растут медленно. А если растворимость очень большая, то раствор может стать вязким и кристаллы тоже будут расти медленно. Если большая растворимость у ярко окрашенных солей, то насыщенный раствор может быть непрозрачным, и тогда трудно наблюдать за кристаллом. Так, например, получилось у нас, но мы специально выбрали ярко окрашенные соли, чтобы кристаллы получились красивые.

Для своей работы мы взяли три соли: синий медный купорос, зеленый хлорид меди и оранжевый бихромат аммония.

Так как в справочнике не были указаны растворимости взятых нами солей, кроме медного купороса ( 102 г при 50 градусах и 104 г при 75 градусах), то нам пришлось растворять эти соли «на глазок».

В первом опыте мы исследовали, как условия выращивания влияют на рост кристаллов.

В пол-литровые банки мы налили по 200 мл воды и нагрели до 70 градусов (температуру измеряли термометром) на водяной бане. Постоянно размешивая, в каждую банку насыпали понемногу соль до тех пор, пока она не перестала растворяться. В банке с хлоридом меди раствор получился темно-зеленым, почти черным. Поэтому в конце было трудно увидеть, растворилась очередная порция вещества или нет, и мы рассматривали банку на свет лампочки. В двух других банках растворы были прозрачными.

Когда мы приготовили насыщенные растворы всех трех солей, то банки с растворами прикрыли картонными крышками и хорошо укутали, чтобы они остывали очень медленно. Поставили в ящик и оставили возле батареи на сутки. Отдельно одну банку оставили без укутывания и поставили просто на шкаф.

Через сутки на дне банок, которые стояли в ящике, выпали довольно крупные кристаллы. Их было много и все они были очень красивые. Кристаллы бихромата аммония были прямоугольные, кристаллы медного купороса – как столбики, а кристаллы хлорида меди были двух видов: игольчатые и похожие на кораллы или на веточки.

В банке, которую мы не укутывали, выпали очень мелкие кристаллы, похожие на песок.

Вывод: чем медленнее охлаждается раствор, тем крупнее кристаллы. Кристаллы разных солей имеют различную форму. Одна и та же соль может образовать разные виды кристаллов.

В следующем опыте мы попытались из полученных нами кристаллов вырастить более крупные. Для этого мы отобрали по три кристалла разной формы и размера из каждой соли и подвесили их на волосках, приклеив клеем БФ-2. Волоски укрепили в картонных крышках так, чтобы кристаллы оказались в насыщенных растворах. Такие кристаллики, которые затем разращиваются до более крупных размеров, называются затравкой.

В крышках проделали несколько дырочек для испарения воды и оставили растворы на ночь. Утром мы увидели, что все кристаллы растворились или сильно уменьшились. Только игольчатый кристалл хлорида меди вырос раза в четыре и уже с трудом помещался в своей банке. Поэтому мы перенесли в другую, большую банку. Но что-то мы не рассчитали, и он тоже растворился.

Мы повторили опыт. Все растворы профильтровали, чтобы убрать примеси, которые могли быть растворены. Например, при промышленном получении кристаллов используют специально очищенные вещества и растворитель. Потому что примеси могут стать центрами кристаллизации и дадут начало паразитическим кристаллам. А нам нужно, чтобы лишнее вещество при охлаждении раствора осаждалось только на затравке, чтобы рос только наш кристалл. Избыток вещества осаждается и на стенках банки выше раствора. Это называется ползучестью. Чтобы бороться с ползучестью, мы стенки банки выше раствора смазали парафином от свечки.

Но повторные опыты дали те же результаты – затравки растворялись.

Мы снова обратились к книгам и нашли, что растворение затравки – одна из главных трудностей при выращивании крупных кристаллов. Так часто бывает и в лабораторных и промышленных условиях. Оказывается, чтобы найти нужные условия для выращивания крупных кристаллов, могут уйти годы труда.

Вывод: вырастить крупные кристаллы в обычных условиях за короткое время сложно.

Может быть, лучше применять метод испарения растворителя. Но тогда сосуд с раствором должен находиться в термостате. Описание термостата есть в книге

Сейчас из кристаллов делают много нужных вещей, их применяют в медицине, в радиотехнике, в микроскопах, в часах. Ученые постоянно исследуют и находят новые свойства кристаллов и новые области их применения. Это очень интересная и перспективная работа. Я хочу попробовать все-таки вырастить крупные кристаллы.

Цели статьи: вырастить кристаллы некоторых солей, исследовать их форму и выяснить, как условия выращивания влияют на рост кристаллов.

Актуальность темы: многие природные вещества имеют кристаллическое строение, искусственные кристаллы широко применяются в технике и других областях. Изучение строения и свойств кристаллов имеет большую перспективу.

1 – снежинки, 2 – берилл, 3 – аметист, 4 – рубин, 5 – кристалл металла германия – дендрит, 6 – горный хрусталь, 7 – исландский шпат,

8 – поваренная соль.

Выращивание кристаллов из растворов солей

Работа ученицы 3Б класса Октемской средней школы Баишевой Тони.

Руководитель Сангаджиева Елена Николаевна.

Цель: вырастить кристаллы некоторых солей, исследовать их форму и выяснить, как условия выращивания влияют на рост кристаллов.

Актуальность темы: многие природные вещества имеют кристаллическое строение; искусственные кристаллы широко применяются в технике и других областях. Изучение строения и свойств кристаллов имеет большую перспективу.

Влияние условий выращивания на рост кристаллов

1. Приготовили горячие (70 С) насыщенные растворы медного купороса, хлорида меди и бихромата аммония.

2. Три банки оставили на сутки для медленного остывания, одну остудили быстро.

Результаты: в первых трех банках выпали крупные кристаллы солей, в той, которую остудили быстро – мелкие, похожие на песок.

бихромат аммония хлорид меди медный купорос

Выводы: чем медленнее охлаждается раствор, тем крупнее образуются кристаллы. Кристаллы разных солей имеют различную форму. Одна и та же соль может образовать разные виды кристаллов.

Выращивание крупных кристаллов из зародышей

1. Отобрали из каждой соли по три кристалла (зародыша) разной формы и размеров, подвесили их на волосках, прикрепив клеем БФ-2.

2. Волоски укрепили в крышках так, чтобы зародыши оказались в насыщенном растворе.

3. Оставили растворы на ночь, чтобы избыток вещества осадился на зародыше.

Результаты: все зародыши растворились или уменьшились в размерах. Только игольчатый кристалл хлорида аммония увеличился в четыре раза.

4. Поместили разросшийся кристалл в банку большего размера.

Результат: кристалл тоже растворился.

Повторные опыты привели к таким же результатам.

Выводы: условия кристаллизации были подобраны неправильно. Вырастить крупный кристалл в обычных условиях за короткое время сложно. Для дальнейшей работы необходимо изготовить термостат.