Тарасов Александр, ученик 9 «В» класса
МБОУ СОШ № 56, г. Тула
Выращивание кристаллов медного купороса в домашних условиях
Наблюдая кристаллы в полостях известняковых массивов в природных условиях, у меня постоянно возникали вопросы об их происхождении: как происходит кристаллизация, почему разные вещества образуют кристаллы различной формы, почему одни кристаллы мелкие, а другие крупные, почему в известняках растет кальцит, а в центральных частях агатов можно видеть щетки кварца и прочее. Я прочитал учебники по кристаллографии, просмотрел некоторые материалы на эту тему в интернете и на многие вопросы получил ответ. Но мне самому захотелось пронаблюдать за этим таинственным процессоми понять, как растут кристаллы в природе.
Для реализации поставленной цели я поставил перед собой следующие задачи:
1 Изучить литературу по данной теме и методику выращивания кристаллов.
2 Вырастить кристаллы из медного купороса.
3 Проанализировать полученные результаты и сделать выводы об условиях роста кристаллов в природных условиях из растворов.
В интернете я нашел много информации по методике выращивания кристаллов и воспользовался ими, чтобы воспроизвести рост кристаллов в домашних условиях и определить, какие условия наиболее оптимальные для выращивания кристаллов.
Выращивание кристаллов из растворов происходило в течении 32 дней.
Рост кристаллов в природе представляет собой очень сложный процесс.
Они возникают при переходе веществ из любого агрегатного состояния в твердое. Какие условия необходимы для кристаллизации из раствора?
В объёме той или иной жидкости при постоянной температуре и давлении может раствориться не больше определённого количества того или иного кристаллического вещества. Полученный при этом раствор называют насыщенным.
Если повысить температуру жидкости, то растворимость её повышается, поэтому имеющееся количество растворённого вещества уже не будет насыщать раствор. Если насыщенный раствор охладить, он станет пересыщенным. Пересыщенные растворы могут сохраняться в замкнутых сосудах долгое время, не кристаллизуясь. Таким образом, пересыщение раствора является необходимым условием для кристаллизации.
Но чтобы кристаллизация началась, нужно еще условие – внести в раствор затравку – небольшой кристалл растворённого вещества. Им может стать другой кристалл или мельчайшая частичка другого вещества. Причем надо соблюдать непременное условие: раствор должен быть чистым, так как при попадании в раствор мельчайших пылинок вокруг них возникает множество центров кристаллизации, которые будут мешать росту монокристалла.
Таким образом, в природе все кристаллы растут из перенасыщенных растворов, который возникает, если в насыщенном растворе снижать температуру. Поликристаллы возникают в случае наличия множества центров кристаллизации. Крупные монокристаллы – если количество таких центров минимально.
Эти выводы из анализа литературного обзора помогли мне понять методику выращивания кристаллов в домашних условиях.
Для выращивания кристаллов медного купороса надо взять насыщенный раствор и нагреть его. Профильтровать раствор через фильтровальную бумагу. Сосуд с полученным ненасыщенным раствором накрыть стеклом и датьему спокойно охладиться до температуры более низкой, чем температура насыщения. При этом осадок может и не выпасть, но мы получим пересыщенный раствор. Дело в том, что для образования кристалла необходима «затравка». Ею может служить маленький кристаллик того же вещества или просто пылинка. Иногда достаточно просто качнуть сосуд с пересыщенным раствором или при этом обычно образуется множество мелких кристалликов. Из получившихся «затравок» выбрать или наибольший, или наиболее правильный по форме кристаллик. Затем снова сделать насыщенный раствор и опустить туда выбранный кристаллик, привязанный на ниточке. На следующий день вновь сделать насыщенный раствор и опустить туда кристалл и выполнять эту операцию, до тех пор, пока кристалл не вырастит до нужного размера.
День | Наблюдения |
1 день |
|
2 день |
|
18 день |
|
32 день |
|
Спустя 30 минут уже начали образовываться кристаллы. А утром следующего дня появились щетки кристаллов на дне, леске и затравке. Общая длинна 2см в диаметре, ближе к затравке не леске 1,5см, а ближе к горлу банки 1см. Потом я решил вырастить отдельный кристалл (моно) и соскоблил щетку с лески и дна. Выбрал самый большой кристалл с щетки 6-7мм и поместил в раствор.
Вырос до 3см. Представляет собой скопление кристаллов среднего размера.
Увеличился до 5,3 см
Вырос до 6 смИтак, я вырастил кристаллы дома, это было очень увлекательно и полезно и я выявил следующее: моделирование природных процессов кристаллообразования в лаборатории позволяет понять и объяснить ряд причин зарождения, роста и разрушения кристаллов в реальных природных условиях. Помимо чисто внешних эффектов, эти опыты заставляют задумываться на тем, как устроены кристаллы и как они образуются, почему разные вещества дают кристаллы различной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов, что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми. Пока мне только удалось вырастить кристаллы, но предстоит многое изучить, чтобы понять, как происходит процесс кристаллизации в природе. И в дальнейшем я планирую это продолжить.
Литература и интернет-источники
1. Булах минералогия. Изд. Третье, испр. и перераб.:Учебник. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, 20с.
2. Миловский и петрография. Учебник для техникумов. М., Недра, 19с
3. Энциклопедия для детей. Том 4. Геология. / Сост. .-М.,1995.
4. http://***** «Кристиллогенезис»
5. http://mat. «Как растут кристаллы»
6. http://www. *****/Metodica. html«Методика выращивания»
7. http://ru. wikipedia. org Монокристалл
8. http://ru. wikipedia. org Поликристалл
