É possível cultivar cristais em casa? Vamos tentar juntos encontrar a resposta para essa pergunta, propor métodos para conduzir esse experimento.
Sabemos perfeitamente que cristais de várias formas e tamanhos podem ser encontrados na natureza. No inverno, os flocos de neve decoram janelas, galhos de árvores. Alguns dos cristais são produtos residuais de certos organismos.
Intro
Por exemplo, o crescimento de cristais é típico de moluscos que caem na concha. Após 5-10 anos, uma bela pérola é formada, única em sua aparência e brilho único.
Safiras, rubis, diamantes e outras pedras preciosas podem ser considerados cristais. A importância dos cristais naturais na indústria, ciência, eletrônica, óptica é grande.
Cultivar cristais em casa é uma atividade divertida para os químicos de pesquisa iniciantes. É seguro, por isso é adequado mesmo para alunos do ensino fundamental.
Através de uma preparação meticulosa, execução meticulosaexperimento, ocorre a formação e o desenvolvimento das habilidades de montagem de experimentos.
É importante começar a cultivar cristais após ideias sobre os estados agregados da matéria, formas de controlar o processo de crescimento dos cristais.
Se a cristalização ocorrer a uma taxa baixa, você pode contar com a obtenção de um cristal grande. Ao aumentar a velocidade do processo, pode-se esperar obter pequenos cristais policristalinos.
Informações importantes
O Projeto Crescer Cristal pode ser iniciado com termos e conceitos teóricos. Os cristais são o estado sólido da matéria. É caracterizada por uma certa forma, o número de faces associadas às especificidades do arranjo dos átomos. Cristais da mesma substância sempre têm a mesma forma, mas diferenças de tamanho são permitidas.
O crescimento de cristais está associado a uma mudança nos parâmetros termodinâmicos da solução, a transição da solução para um estado sólido de agregação.
Na natureza, existem muitas substâncias diferentes que podem formar cristais.
Por exemplo, o crescimento de cristais de água envolve a redução da temperatura. À medida que a água congela, forma flocos de neve ou cristais de gelo. De acordo com um esquema semelhante, a formação de cristais minerais é realizada durante certos processos de formação de rochas.
Quantidades significativas de rochas derretidas e quentes no interior da Terra são soluções minerais.
Ao empurrá-los para a superfícieterra, ocorre um resfriamento lento, que leva a uma transição para uma forma sólida.
Por exemplo, o granito da montanha contém cristais de minerais: feldspato, quartzo, mica. Milhões de anos atrás, o granito existia como uma massa fundida de minerais. Em nosso tempo, existem várias rochas fundidas na crosta terrestre, com o resfriamento gradual das quais se formam vários tipos de cristais.
Os métodos de crescimento de cristais variam e dependem da estrutura química da substância, temperatura, uso de componentes adicionais.
Especificidades do processo
O processo pode ser dividido em vários pontos separados:
- natural, associado à educação na natureza;
- artificial.
A segunda opção está em demanda nos seguintes casos:
- para fins científicos e técnicos;
- ao realizar trabalho extracurricular, prático e experimental;
- formação de cristal aleatório.
Como pode ocorrer o crescimento de cristais neste último caso? A química considera essa variante de cristalização como um resultado não intencional do experimento, no qual, nesse caso, não houve controle por parte do pesquisador. A cristalização espontânea é observada na presença de processos físicos ou químicos adicionais: evaporação do solvente, oxidação dos componentes da solução.
Características físicas e químicas
Crescimento de cristaisdo sal é explicada pela solubilidade da substância em solventes, acompanhada pela destruição da estrutura cristalina. O calor necessário para tal processo é retirado do ambiente. Por exemplo, no caso de dissolução de tiocianato de amônio NH4SCN e iodeto de potássio, a mudança de temperatura pode ser sentida pelo contato direto com o tubo de ensaio.
Além disso, o cultivo de cristais de sal em casa está associado à difusão. Por exemplo, tomando vários cristais de permanganato de potássio (permanganato de potássio) e dissolvendo-os em água, pode-se observar como redemoinhos rosas se formam sobre o volume do cilindro. Com agitação vigorosa, toda a solução adquire uma cor rosa uniforme. Se estiver congelado, você pode contar com lindos cristais de permanganato de potássio.
Crescimento de cristais para crianças é melhor considerado em cloreto de sódio, sulfato de cobre (2).
Aspectos importantes
Ao selecionar material para trabalho experimental, é importante considerar alguns fatos:
- O material inicial não deve ser tóxico. Por exemplo, o projeto "Crescendo cristais em casa" para crianças não permite o uso de cianeto de potássio, sulfato de sódio, pois a hidrólise desses sais libera compostos tóxicos que podem causar intoxicação.
- As substâncias escolhidas devem dar resultados estáveis. Por exemplo, cristais de sulfato de sódio, ferro-amônia e alúmen de cromo-potássio, sais de manganês, com perda de umidade, transformam-se em pós indefinidos e, portanto,não estão incluídos no kit de cultivo de cristal.
- Custo aceitável e disponibilidade de reagentes selecionados. Como os cristais podem ser cultivados? Os kits para crianças incluem componentes acessíveis, bem como instruções detalhadas para realizar trabalhos práticos.
- Uso de substâncias estáveis. A escolha de substâncias que sofrem hidrólise reversível não é recomendada. Assim, os sais de amônio, que são altamente higroscópicos, reagirão com a água, pelo que será difícil esperar obter o resultado desejado.
O que mais um jovem alquimista deveria saber? O crescimento de cristais envolve uma certa sequência de ações (algoritmo). Somente se todos os requisitos e etapas do trabalho forem atendidos, você poderá contar com o resultado desejado.
Guarde os cristais preferencialmente na geladeira, para não provocar sua destruição. Existem algumas substâncias que são capazes de existir em uma forma cristalina estável por um período de tempo bastante longo.
Por exemplo, a melhor opção para crianças em idade escolar é cultivar cristais de sulfato de cobre, sal. Esses componentes estão disponíveis em uma faixa de preço adequada às suas características físico-químicas e biológicas.
Com o revestimento adicional dos cristais resultantes com um verniz incolor, você pode prolongar significativamente sua "vida útil".
Equipamento necessário
Como cultivar cristais? Os conjuntos para crianças incluem vidraria química: óculos resistentes ao calor,papel filtro, funil, bastão de vidro, reagentes.
Se o experimento for feito em casa, pode-se usar papel higiênico (guardanapos) no lugar do papel filtro, e uma panela velha colocada em um fogão elétrico pode fazer o papel de banho-maria.
Uma alternativa a um funil químico real é o gargalo de uma velha garrafa de plástico.
O que mais é importante considerar ao fazer um experimento de cultivo de cristais? Além do cultivo direto, é importante adquirir as habilidades para preservar o resultado das atividades experimentais.
Opções de educação
Existem três opções diferentes para a formação de cristais:
- do fundido;
- da solução;
- da fase gasosa.
Como exemplo de cristalização a partir de um estado fundido, podemos observar o aparecimento do gelo da água, bem como a formação de rochas vulcânicas.
Crescente de cristais de vitríolo é um exemplo típico da transição de uma fase líquida para um estado sólido de agregação.
No caso de resfriamento de um vapor ou gás, devido a forças elétricas de atração, observa-se a associação de átomos ou moléculas em um estado cristalino. Dentre as opções mais comuns para a produção artificial de monocristais, que podem ser realizadas por alunos do ensino fundamental, destacamos o cultivo de cristais a partir de sulfato de cobre. A complexidade do processo está na velocidade insignificante de seu fluxo.
Um exemplo de trabalho de projeto do aluno
A relevância do tópico é que ele foi dadoinstruções detalhadas para o cultivo de cristais, bem como resultados específicos.
A hipótese do projeto: cristais lindos e únicos podem ser cultivados em casa.
O objetivo do projeto: cultivar cristais de sal por conta própria.
Objetivos do Projeto:
- analisar informações teóricas sobre a questão de pesquisa;
- revelar o valor do sal para a vida humana;
- cultive cristais de sal com suas próprias mãos;
- clarificar as condições para a formação dos cristais;
- avaliar os resultados obtidos no decorrer das atividades práticas.
Histórico
O cloreto de sódio é um produto alimentar comum. Na natureza, este composto ocorre como o mineral halita, também conhecido como "sal-gema". O cloreto de sódio é encontrado em quantidades significativas na água do mar. Este composto foi encontrado nas entranhas da terra, nas margens dos rios, nas montanhas.
Sem uma certa quantidade de sal de cozinha, muitos organismos vivos começam a ficar sem sal. Os predadores compensam a f alta de cloreto de sódio com a carne e o sangue das presas, os herbívoros lambem solos salgados.
10-15 gramas de sal por dia é suficiente para uma pessoa (não mais que 1 colher de sopa), o excesso desse produto químico leva a doenças renais. Antigamente, o sal era usado para fazer moedas, por 5 peças de sal você podia comprar um escravo.
Na Roma antiga, os soldados contratados eram pagos com sal, não com dinheiro. Os britânicos acreditavam que uma solução de cloreto de sódio,espirrado em uma coisa, evita o infortúnio. Era o sal que era considerado um símbolo de amizade e hospitalidade. Existe um sinal popular, segundo o qual, quando se espalha, você precisa se preparar para o fracasso, uma briga.
Em Kievan Rus, a substância veio dos lagos salgados dos mares Azov e Negro. Era uma mercadoria tão cara que era servida apenas para convidados nobres.
Há cidades que apareceram nos locais onde o cloreto de sódio foi extraído:
- Solikamsk.
- Solvychegodsk.
- Bursol.
- Solikamsk.
- Soligalich.
- Sol-Iletsk.
Interessante sobre cristais
A palavra significa "gelo" em grego. Eles têm uma variedade de formas, estruturas, tamanhos. Por exemplo, amostras gigantes atingem uma massa de várias toneladas. Os povos antigos acreditavam que o cristal poderia ser obtido do gelo e os diamantes poderiam ser obtidos do cristal. Eles eram dotados de propriedades mágicas, acreditavam que os cristais curam de doenças mortais, afetam o destino e a vida de uma pessoa.
Existem formas especiais de cristais: galhos, penas, agulhas, árvores, flores. Um exemplo são os padrões nas janelas no inverno. As pessoas aprenderam a cultivar rubis artificialmente. As pedras são necessárias para a indústria de joias, bem como para a fabricação de movimentos de relógios de precisão.
Prática
Crescimento de cristais de sal não envolve produtos químicos especiais. Toda casa tem sal para comida. Os cristais deste composto químico sãocubos incolores transparentes. O procedimento para o crescimento de cristais de sal foi dividido em várias etapas:
- Dissolver sal em água morna. O processo continuou até que esse momento chegasse, até que a substância parasse de se dissolver (solução saturada).
- A mistura preparada é despejada em outro recipiente, no qual os cristais finais podem ser cultivados. Para que os ciscos não interfiram no processo de cristalização, primeiro a solução é filtrada em um guardanapo ou papel higiênico.
- Um pequeno seixo é amarrado a um fio, que é abaixado na solução preparada.
- O recipiente é coberto com papel alumínio metalizado para evitar a entrada de detritos e poeira.
Pontos Importantes
Para obter cristais grandes e bonitos, é indesejável retirar uma pedrinha sem necessidade especial.
Detritos não devem entrar na solução saturada, pois isso levará a uma diminuição na taxa de cristalização e afetará negativamente o tamanho das partículas formadas.
Não use corantes ao cultivar cristais, pois isso não apenas estragará a solução em si, mas também afetará negativamente o resultado final.
A julgar pelos comentários, os primeiros cristais no fio são formados 2-3 dias após o início do experimento. Gradualmente, eles aumentam de tamanho, crescem um em cima do outro. Eventualmente, um cristal transparente bastante grande de cloreto de sódio é formado.
Cultivo de cristais de sulfato de cobre
Para obter belas partículas de sulfatocobre pode ser comprado na loja de ferragens sulfato de cobre em pó. Esta substância é usada na agricultura para combater microorganismos nocivos que destroem hortaliças e frutas.
É preciso lembrar que o sulfato de cobre é um composto químico ativo. É venenoso! É necessário lavar as mãos após o processo de dissolução do pó, bem como ao trabalhar com cristais de sulfato de cobre.
Primeiro você precisa preparar uma solução saturada deste sal. Para fazer isso, o pó é dissolvido em água quente até que o processo de dissolução pare. Em seguida, uma pequena pedrinha (semente) é presa ao fio, é suspensa em um recipiente com uma solução de sulfato de cobre para que não toque no fundo. O recipiente é deixado aberto por um longo tempo, a temperatura ambiente é mantida. Para evitar que detritos e poeira entrem, o recipiente pode ser coberto com papel alumínio.
No decorrer da evaporação, uma crosta aparecerá na superfície da solução, transformando-se gradualmente em cristais azuis brilhantes. Após 3-4 dias, a "semente" é coberta de cristais azuis que se assemelham a pedras preciosas. Após três semanas, você pode obter um grande cristal de sulfato de cobre.
Se desejar, você pode se armar com um conjunto pronto de um jovem químico, projetado para cultivar uma variedade de cristais.
O dihidrogenofosfato de amônio é usado como substância, à qual é adicionado corante alimentar em pó. Também no conjunto há pedrinhas necessárias para a "semente", um recipiente plástico com tampa e divisórias medidas para cultivo, pinças,lupa, pá de agitação.
Para o experimento, 40 ml de água quente são medidos, em seguida, a mistura é despejada, é dissolvida em água enquanto se agita com uma espátula. A rocha principal é espalhada ao longo do fundo do recipiente, a solução é despejada no recipiente. É colocado em um local claro, por exemplo, no peitoril da janela. À medida que a água evapora, cristais de sal em forma de agulha aparecem no recipiente. Após 2-3 semanas, a água evapora completamente, você pode ver grandes cristais de sal de amônio.
Fechando
Ao realizar um trabalho de pesquisa de acordo com o algoritmo proposto anteriormente, pode-se contar com a implementação da tarefa. Os cristais cultivados em casa são bem grandes.
Durante experimentos independentes, um jovem químico pode tirar as seguintes conclusões:
- compare o processo de crescimento de cristal de vários produtos químicos;
- analisar diferenças de cor, tamanho, forma de cristais crescidos;
- partículas podem crescer ao remover ervas daninhas, livrando-se de crescimentos indesejados;
- o processo de crescimento do cristal é realizado à medida que a água evapora;
- sua forma e tamanho são afetados pela temperatura.
A julgar pelos comentários, os cristais são bastante caprichosos, precisam ser tratados com cuidado, total observância do regime de temperatura, sequência de ações, uso de "semente". Se você tiver paciência, tratar com cuidado e cuidado este projeto, é bem possível cultivar cristais de forma, cor e tamanho incomuns em casa por conta própria.
Não devemos esquecer que as substâncias cristalinas são necessárias a uma pessoa para a fabricação de máquinas-ferramentas, construção de casas, uso doméstico.
Nas entranhas da terra há pedras de forma tão ideal, como se alguém as tivesse polido, polido, lapidado com alta qualidade.
Cada um de nós olhou com surpresa para os flocos de neve perfeitos, pequenos grãos de areia na margem do rio, pedras preciosas e semipreciosas admiradas.
É difícil acreditar que foi a natureza, sem qualquer intervenção humana, que criou essas substâncias cristalinas.
No processo de atividades práticas, os alunos se familiarizam com materiais teóricos, habilidades de atividades experimentais, estudam as regras básicas de segurança.
